JPS6120239B2 - - Google Patents

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JPS6120239B2
JPS6120239B2 JP4187979A JP4187979A JPS6120239B2 JP S6120239 B2 JPS6120239 B2 JP S6120239B2 JP 4187979 A JP4187979 A JP 4187979A JP 4187979 A JP4187979 A JP 4187979A JP S6120239 B2 JPS6120239 B2 JP S6120239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
central processing
stepper motor
processing unit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP4187979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54141965A (en
Inventor
Jerarudo Harison Piitaa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Original Assignee
Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hawker Siddeley Dynamics Ltd filed Critical Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Publication of JPS54141965A publication Critical patent/JPS54141965A/en
Publication of JPS6120239B2 publication Critical patent/JPS6120239B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/34Monitoring operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多相ステツパーモーター
(steppermotor多段電動機)のような電気的アク
チユエータ(actuator)用の電力制御システムに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power control system for an electrical actuator, such as a multiphase stepper motor.

本発明の一目的は、アクチユエータ巻線に付加
される電力はアクチユエータの作用能力の程度に
したがつて、またはアクチユエータが動作する範
囲の実際の電気的および物理的条件にしたがつて
調節されるシステムを達成することである。
One object of the present invention is to provide a system in which the power applied to an actuator winding is adjusted according to the degree of actuating capacity of the actuator or according to the actual electrical and physical conditions in the range in which the actuator operates. The goal is to achieve the following.

本発明による電気的アクチユエータ用電力制御
システムは、アクチユエータの励磁の状態を決定
する励磁信号を制御チヤンネルに供給する中央処
理ユニツト、制御チヤンネル中で励磁信号を変え
るための電力調整ユニツトおよび中央処理ユニツ
トからの電力制御信号を受けて電力調整ユニツト
を制御する制御ユニツトを含み、制御ユニツトが
中央処理ユニツトからの電力制御信号に応逃する
ことにより、電力調整ユニツトがアクチユエータ
の低い相対作用(lower relative actuator
activity)の期間中はアクチユエータ励磁電力を
減少させ、アクチユエータの高い相対作用の期間
中はアクチユエータ励磁電力を増加させ、または
一定のアクチユエータ出力を保持する。望ましく
は、このシステムがモニター(監視)ユニツトを
含み、アクチユエータの作動状況をモニターして
その状況を表す信号を中央処理ユニツトへ供給
し、この信号は中央処理ユニツトで処理されて制
御ユニツトへ電力制御信号を提供することによ
り、上記の励磁信号が上記の状況にしたがつて調
整される。ステツパーモーターを例にとると、相
対的に作動が鈍い期間中、即ちステツパーモータ
ー巻線への励磁のパターンの変化が頻繁でない時
は、もしステツパーモーター巻線への励磁パター
ンの頻繁な変化によりモーターが高速回転した場
合に要求されるのと同じレベルにモーター巻線を
通る平均励磁電流を維持することは通常は不要で
ある。ステツパーモーターの要求される性能に関
連して励磁を制御することにより、モーターの電
力消費を最小にすることができる。あるいは予想
された応用例において性能を最大にするようにス
テツパーモーター特性を選ぶことにより信頼性ま
たは高い電力浪費のような因子によりその選択を
解決(compromise)することを不要にしうる。
A power control system for an electrical actuator according to the invention comprises a central processing unit for supplying an excitation signal to a control channel for determining the state of excitation of the actuator, a power regulation unit for varying the excitation signal in the control channel, and a central processing unit. The control unit includes a control unit that receives a power control signal from the central processing unit and controls the power regulation unit, and the control unit responds to the power control signal from the central processing unit so that the power regulation unit can control the power regulation unit with a lower relative actuator.
The actuator excitation power is decreased during periods of high relative activity of the actuator, and the actuator excitation power is increased during periods of high actuator relative activity, or a constant actuator output is maintained. Preferably, the system includes a monitor unit for monitoring the operating status of the actuator and providing signals representative of the status to a central processing unit, which signals are processed by the central processing unit to provide power control to the control unit. By providing a signal, the excitation signal is adjusted according to the situation. Taking a stepper motor as an example, during periods of relative slowness, that is, when the excitation pattern to the stepper motor windings does not change frequently, if the excitation pattern to the stepper motor windings changes frequently, It is usually unnecessary to maintain the average excitation current through the motor windings at the same level as would be required if the motor were to rotate at high speeds due to changes. By controlling the excitation in relation to the required performance of the stepper motor, the power consumption of the motor can be minimized. Alternatively, stepper motor characteristics may be selected to maximize performance in the envisaged application, thereby obviating the need to compromise that selection with factors such as reliability or high power dissipation.

本発明による一実施態様を電力処理装置を備え
たステツパーモーターシステムのブロツクダイア
グラムである添附図面を参照して例示的に以下に
述べる。
An embodiment according to the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing, which is a block diagram of a stepper motor system with a power processing device.

図示された例において、8ビツトの中央処理ユ
ニツト2および関連するアドレス可能なメモリー
(記憶装置)1がデータおよびプログラムを交換
するように配置される。三相ステツパーモーター
7の巻線が我々のイギリス特許出願No.13257/78に
記載された要領で励磁された上に、さらにデー
タ・ラツチ(latch)3から出力され信号を制御
ユニツト4からの適当な信号によりさらに制御す
ることができる。メモリー1中のプログラムの制
御下にある中央処理ユニツト2よりデータが制御
ユニツト4に提供される。ステツパーモーターの
物理的および電気的条件についても追加データが
モータ7に関連するモニター(監視)ユニツト8
より得られ、中央処理ユニツト2で処理されて適
当な信号を制御ユニツト4に提供する。このよう
にして、制御ユニツト4の使用により、供給電圧
変動と関係なく一定のモーター出力トルクを保持
するように入力電圧変動を補償し、そしてまた、
励磁巻線温度の変動を補償することによりそのよ
うな変動と関係なく一定の出力トルクを保持する
ことができる。この補償は制御ユニツト4により
制御される電力制御ユニツト5によりデータ・ラ
ツチからの信号によりなされるパルス幅変調によ
り達成される。モーター7の巻線用の信号の各励
磁パターンが中央処理ユニツト2からデータ・ラ
ツチ3へ出力される度に追加データが制御ユニツ
ト4へ出力されて、電力制御ユニツト5の作用を
介して、モーター巻線へ付加される前記の励磁パ
ターンの持続時間を決定する。我々のイギリス特
許出願No.13257/78に記載されているように、励磁
パターン信号が中央処理ユニツト2から等間隔で
出力されるので、もし中央処理ユニツトが励磁パ
ターン信号を出力する間隔より、制御ユニツト4
により決定される持続時間が短い時は、信号は各
間隔の一部分に対して付加されるのみである。制
御ユニツト4による信号の持続時間の変動によ
り、モーター7の巻線への有効電力を励磁信号間
隔に比べて持続時間が短い時の低い値から持続時
間が前記間隔に等しい時の最高値まで制御するこ
とができる。
In the illustrated example, an 8-bit central processing unit 2 and associated addressable memory 1 are arranged to exchange data and programs. The windings of the three-phase stepper motor 7 are energized in the manner described in our UK Patent Application No. 13257/78, and the signals outputted from the data latch 3 are also connected to the control unit 4. Further control can be provided by appropriate signals. Data is provided to a control unit 4 by a central processing unit 2 under the control of a program in memory 1. Additional data regarding the physical and electrical conditions of the stepper motor are also provided by the monitor unit 8 associated with the motor 7.
are obtained and processed by the central processing unit 2 to provide appropriate signals to the control unit 4. In this way, the use of the control unit 4 compensates for input voltage fluctuations so as to maintain a constant motor output torque independent of supply voltage fluctuations, and also
By compensating for variations in excitation winding temperature, a constant output torque can be maintained regardless of such variations. This compensation is accomplished by pulse width modulation performed by the power control unit 5, which is controlled by the control unit 4, on the signal from the data latch. Each time each excitation pattern of signals for the windings of the motor 7 is output from the central processing unit 2 to the data latch 3, additional data are output to the control unit 4 and, through the action of the power control unit 5, Determine the duration of said excitation pattern applied to the winding. As described in our UK Patent Application No. 13257/78, since the excitation pattern signals are output from the central processing unit 2 at equal intervals, if the interval at which the central processing unit outputs the excitation pattern signals is unit 4
When the duration determined by is short, the signal is only added for a portion of each interval. By varying the duration of the signal by the control unit 4, the active power to the windings of the motor 7 is controlled from a low value when the duration is short compared to the excitation signal interval to a maximum value when the duration is equal to said interval. can do.

この技術を適用して、ステツパーモーターが殆
んどまたは全く動かない期間中の励磁を最小にす
る場合、ステツパーモーターにかかる負荷トルク
による出力位置電流を阻止するように或る最小出
力電力を保持することが望ましい。阻止電流が制
御ループの不要な刺激を避けて、位置定変換器の
故障の場合でさえも、出力シヤフト位置の正確な
値が必ず中央処理システムおよびメモリー中に保
持される限り、前記の最小出力電力は、出力位置
が閉ループ制御の一部を形成する場合に特に有用
である。前記技術の使用により、ステツパーモー
ターを最適性能を発揮するように選ぶことができ
ると共に、自己加熱およびそれが生ずる効率と信
頼度のロスを最小にする。出力位置変換器を使用
する閉ループ制御と共に使用する場合、我々のイ
ギリス特許出願No.13257/78の技術との組み合わせ
で出力位置の絶対的知識が中央処理システムおよ
びメモリー内に保持されるので、前記変換器の動
作ロスは前記ループの完全性を無効にしない。
When applying this technique to minimize excitation during periods of little or no movement of the stepper motor, a certain minimum output power is applied to prevent output position current due to load torque on the stepper motor. It is desirable to retain it. As long as the blocking current avoids unnecessary stimulation of the control loop and ensures that the exact value of the output shaft position is retained in the central processing system and memory even in the case of a failure of the position transducer, Power is particularly useful when the output position forms part of a closed loop control. Through the use of the techniques described above, stepper motors can be selected for optimal performance while minimizing self-heating and the resulting losses in efficiency and reliability. When used with closed-loop control using output position transducers, absolute knowledge of the output position is maintained within the central processing system and memory in combination with the technique of our UK Patent Application No. 13257/78. Transducer operational losses do not invalidate the loop integrity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

添附図面は、本発明によるステツパーモーター
システムのブロツク線図である。 1……メモリー、2……中央処理ユニツト、3
……データ・ラツチ、4……制御ユニツト、5…
…電力制御ユニツト、6……増幅器、7……ステ
ツパーモーター、8……モニターユニツト。
The accompanying drawings are block diagrams of stepper motor systems according to the present invention. 1...Memory, 2...Central processing unit, 3
...Data latch, 4...Control unit, 5...
...Power control unit, 6...Amplifier, 7...Stepper motor, 8...Monitor unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 励磁信号パルスを、ステツパーモーター巻線
の励磁パターンの連続の形で、データ・ラツチお
よび増幅器3を介して制御チヤンネルに供給する
中央処理ユニツト2と、前記励磁信号パルスをス
テツパーモーター巻線に与える前に、その持続時
間を変調するための前記制御チヤンネルの中の電
力調整ユニツト5と、前記中央処理ユニツト2か
ら電力制御信号を受け電力調整ユニツト5を制御
する制御ユニツト4と、前記ステツパーモーター
の物理的及び電気的環境を監視し、その環境を示
すデーター信号を発生するモニターユニツト8
と、変化する環境状態においてモーターの電力要
求を最小に抑え、一定のモーター出力トルクを維
持するよう、前記ステツパーモーターの物理的及
び電気的環境に従つて、前記ステツパーモーター
の励磁信号パルス持続時間変調されるように、制
御ユニツト4へ電力制御信号を与えるため、中央
処理ユニツト2で処理するようにモユターユニツ
ト8から中央処理ユニツト2へ前記データー信号
を送るフイードバツクチヤンネルを含むことを特
徴とする多相ステツパーモーター7用の電力制御
システム。 2 さらにモユターユニツトがアクチユエータの
作動状態をモニターおよびその状態を表わす信号
を中央処理ユニツトに供給し、この信号が中央処
理ユニツトにより処理されて電力制御信号を制御
ユニツトへ供給することにより前記の状態したが
つて励磁信号が調整される特許請求の範囲第1項
記載のシステム。 3 制御ユニツトからの信号に応答して電力調整
ユニツトが励磁信号を持続時間変調する特許請求
の範囲第1項または第2項記載のシステム。 4 アクチユエータが多相ステツパーモーターで
あり、ステツパーモーター巻線の励磁パターンを
決定するようにデータ・ラツチおよび増幅器を介
して付加される順序のパターンに励磁信号がなつ
ており、励磁信号の持続時間変調が信号の各パタ
ーンの持続時間を決定する特許請求の範囲第3項
記載のシステム。 5 システムのの電力要求を最小にするように中
央処理ユニツト励磁信号の持続時間変調により設
定される特許請求の範囲第3項記載またま第4項
記載のシステム。 6 中央処理ユニツトが一定のモーター出力トル
クを保持するように設定される特許請求の範囲第
4項記載のシステム。
Claims: 1. A central processing unit 2 for supplying excitation signal pulses to a control channel via a data latch and an amplifier 3 in the form of a succession of excitation patterns of a stepper motor winding; a power regulating unit 5 in said control channel for modulating the duration of said stepper motor windings before applying said stepper motor windings; and a control for receiving power control signals from said central processing unit 2 and controlling said power regulating unit 5 unit 4 and a monitor unit 8 for monitoring the physical and electrical environment of said stepper motor and generating data signals indicative of said environment.
and the excitation signal pulse duration of the stepper motor according to the physical and electrical environment of the stepper motor to minimize motor power requirements and maintain constant motor output torque in changing environmental conditions. characterized in that it includes a feedback channel for transmitting said data signal from the computer unit 8 to the central processing unit 2 for processing by the central processing unit 2 in order to provide a power control signal to the control unit 4 so as to be time modulated. Power control system for multi-phase stepper motor 7. 2. Furthermore, the motor unit monitors the operating state of the actuator and supplies a signal representing the state to the central processing unit, and this signal is processed by the central processing unit to supply a power control signal to the control unit, so that the above-mentioned state can be controlled. 2. The system of claim 1, wherein the excitation signal is adjusted. 3. The system of claim 1 or 2, wherein the power conditioning unit duration modulates the excitation signal in response to a signal from the control unit. 4. The actuator is a polyphase stepper motor, and the excitation signal is in a sequential pattern that is applied through a data latch and an amplifier to determine the excitation pattern of the stepper motor windings, and the excitation signal duration is 4. The system of claim 3, wherein the time modulation determines the duration of each pattern of signals. 5. The system of claim 3 and claim 4, wherein the central processing unit excitation signal is set by duration modulation of the central processing unit excitation signal to minimize the power requirements of the system. 6. The system of claim 4, wherein the central processing unit is configured to maintain a constant motor output torque.
JP4187979A 1978-04-05 1979-04-05 Power control system Granted JPS54141965A (en)

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GB1325878 1978-04-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54141965A JPS54141965A (en) 1979-11-05
JPS6120239B2 true JPS6120239B2 (en) 1986-05-21

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JP4187979A Granted JPS54141965A (en) 1978-04-05 1979-04-05 Power control system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3519840A1 (en) * 1985-06-03 1986-12-04 Heidelberger Druckmaschinen Ag, 6900 Heidelberg METHOD FOR LIMITING THE SPEED OF A DRIVE MOTOR OF A ROTATIONAL OFFSET PRINTING MACHINE

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GB2018468B (en) 1982-07-21
GB2018468A (en) 1979-10-17
JPS54141965A (en) 1979-11-05

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