JPS61203885A - Motor control system - Google Patents

Motor control system

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Publication number
JPS61203885A
JPS61203885A JP60043203A JP4320385A JPS61203885A JP S61203885 A JPS61203885 A JP S61203885A JP 60043203 A JP60043203 A JP 60043203A JP 4320385 A JP4320385 A JP 4320385A JP S61203885 A JPS61203885 A JP S61203885A
Authority
JP
Japan
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motor
output
torque
control table
memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP60043203A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Okamura
栄治 岡村
Yoshikazu Nakamura
中村 賀一
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS61203885A publication Critical patent/JPS61203885A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • 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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/2855Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a torque ripple by storing a torque constant correction value in response to the rotating position of a motor in advance in a control table memory. CONSTITUTION:A counter 8 counts clock signal ch2 output from a digital tachometer 2, and outputs an absolute position signal of the shaft rotation of a DC motor 1. The output of the counter 8 is used as an address for accessing a control table memory 9. The memory 9 stores the value for correcting the variation of the torque constant generated by the structure of a motor in a table format. The correction value read out from the memory 9 is compared with a reference value Es, and output to a D/A converter 13. The converter 13 multiplies the drive signal output from a servo main circuit 14 by the correction signal, and outputs a drive analog signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 モータのトルクリップルを改善するため、モータの回転
位置ごとのトルク定数の変動及び偏差をあらかじめテー
ブル化してメモリに記憶しておき。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In order to improve the torque ripple of the motor, fluctuations and deviations of the torque constant for each rotational position of the motor are made into a table in advance and stored in a memory.

モータ回転位置によりテーブルを参照し、モータ駆動電
流を補正して2回転位置に関係なく一定のトルクが発生
するようにモータを駆動する。
A table is referred to based on the motor rotation position, the motor drive current is corrected, and the motor is driven so that a constant torque is generated regardless of the two rotation positions.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はDCモータあるいはブラシレスモータの制御方
式に係わり、特にトルクリップル及び複数個のモータ間
におけるトルク定数の差による制御誤差を最小にするモ
ータ制御方式に関する。
The present invention relates to a control system for a DC motor or a brushless motor, and more particularly to a motor control system that minimizes control errors caused by torque ripple and differences in torque constants between a plurality of motors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

DCモータやブラシレスモータは、モータ巻線に流す電
流によりモータトルクが発生するので。
In DC motors and brushless motors, motor torque is generated by the current flowing through the motor windings.

高精度サーボシステムの駆動要素として広く使用されて
いる。
Widely used as a driving element in high-precision servo systems.

しかしこれらのモータの場合、サーボ精度を高くするに
つれ、モータのスロット配置に基づくトルク定数や摩擦
トルクのムラ、すなわち回転角度の関数として生じるト
ルクリップルによる制御誤差が大きくなる。
However, in the case of these motors, as the servo accuracy increases, control errors due to unevenness in the torque constant and friction torque based on the slot arrangement of the motor, that is, torque ripples that occur as a function of the rotation angle, increase.

第2図はこれを概念的に示したもので2図(a)の21
はステータの磁極、22はロータ、23はスロット、θ
は回転位置である。図(blは9回転位置θによる発生
トルクの変動、すなわちトルクリップルを表している。
Figure 2 shows this conceptually, and 21 in Figure 2 (a)
is the magnetic pole of the stator, 22 is the rotor, 23 is the slot, θ
is the rotational position. The figure (bl represents the fluctuation of the generated torque due to the 9-rotation position θ, that is, the torque ripple.

これを改善するには、サーボ増幅器の利得を上げる方法
があるが1発振などの不安定要因をも増加させるため限
界がある。
To improve this, there is a method of increasing the gain of the servo amplifier, but there is a limit because it also increases unstable factors such as single oscillation.

このため従来は、ロータをカップ形にする方法や、スキ
ユースロフトを使用する方法等のモータ構造を改良する
ことによりモータのトルクリップルを低減する方法が多
くとられていた。
For this reason, in the past, many methods have been used to reduce the torque ripple of the motor by improving the motor structure, such as making the rotor cup-shaped or using a ski-loft.

しかしこの方法は、モータ構造を複雑にするため、モー
タの価格を上昇させると言う欠点がある。
However, this method has the disadvantage of complicating the motor structure and increasing the price of the motor.

また、コンピュータ用磁気テープ装置においてリール間
直接駆動方式を採用した場合に、2つのリールモータ間
のトルク置数や摩擦トルクをほぼ等しくしなければなら
ないが、これにはモータのバラツキを小さくすることが
必要であり、製造上の困難があった。
Furthermore, when a reel-to-reel direct drive system is adopted in a magnetic tape device for computers, the torque position and friction torque between the two reel motors must be made approximately equal, but this requires reducing the variation in the motors. was required, which caused manufacturing difficulties.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は、DCモータやブラシレスモーフのサーボシス
テムにおいて、従来のようなモータ構造の改良による方
法をとらず、電気的な方法を用いて簡単にトルクリップ
ルを改善できる手段を提供し、高精度のサーボ制御を可
能にしようとするものである。
The present invention provides a means for easily improving torque ripple in a DC motor or brushless morph servo system by using an electrical method, without using the conventional method of improving the motor structure, and thereby achieving high precision. The aim is to enable servo control.

〔問題点を改善するための手段〕[Means to improve problems]

モータのトルクリップルは、モータの構造に起因して起
こり、特に、モータ軸位置によりトルク定数が変動する
事が最大の要因となっている。
Torque ripple in a motor occurs due to the structure of the motor, and in particular, the biggest factor is that the torque constant varies depending on the motor shaft position.

したがって、モータの駆動電流値をトルク定数の変動分
のみ補正してやれば、モータのトルクリップルを疑似的
に打ち消す事ができる。
Therefore, by correcting the motor drive current value only by the variation in the torque constant, the torque ripple of the motor can be canceled out in a pseudo manner.

このため本発明では、予めモータの回転位置に応じたト
ルク定数補正値を求めてテーブルを作成し、制御テーブ
ルメモリに格納しておき、動作中。
Therefore, in the present invention, a table is created by calculating the torque constant correction value according to the rotational position of the motor in advance and stored in the control table memory during operation.

モータの回転をデシタルタコメータで検出して。Detect the rotation of the motor with a digital tachometer.

制御テーブルメモリから回転位置に応じたトルク定数補
正値を読み出し、電力増幅器を介してモータ電流の補正
を行っている。
A torque constant correction value corresponding to the rotational position is read from the control table memory, and the motor current is corrected via the power amplifier.

〔作用〕[Effect]

本発明により、トルクリップルを打ち消す逆方向のトル
ク変化を生じさせるようモータの回転位置ごとのモータ
電流補正が行われる。
According to the present invention, motor current correction is performed for each rotational position of the motor so as to generate a torque change in the opposite direction that cancels the torque ripple.

さらに、複数のモータを一緒に動作させる場合。Additionally, when multiple motors are operated together.

各モータ間のトルク定数偏差を求めておき、これにより
モータごとにトルク定数補正値を修正することにより、
モータ間のトルク定数のバラツキを小さくすることがで
きる。
By determining the torque constant deviation between each motor and correcting the torque constant correction value for each motor,
Variations in torque constant between motors can be reduced.

(実施例〕 以下に本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。第
1図において、1はDCモータ、2は光学式のデシ7タ
ルタコメータ、3はタコメータのインデックス出力(c
hi)、  4はタコメータのクロック出力(ch2)
、  5および6は光検出回路、7は微分回路、8はカ
ウンタ、9は制御テーブルメモリ。
(Example) The details of the present invention will be explained below according to an example. In Fig. 1, 1 is a DC motor, 2 is an optical decimal tachometer, and 3 is an index output (c
hi), 4 is the tachometer clock output (ch2)
, 5 and 6 are photodetection circuits, 7 is a differentiation circuit, 8 is a counter, and 9 is a control table memory.

10は乗算形のDAC(DAコンバータ)、11は可変
電圧(Es)、12はフィルタ回路、13は乗算形のD
AC,14はサーボ主回路、15は電力増幅器、16は
モータ電流、17は帰還信号。
10 is a multiplication type DAC (DA converter), 11 is a variable voltage (Es), 12 is a filter circuit, and 13 is a multiplication type D
AC, 14 is a servo main circuit, 15 is a power amplifier, 16 is a motor current, and 17 is a feedback signal.

18は帰還抵抗(R)を示す。18 indicates a feedback resistor (R).

デシ7タルタコメータ2は、DCモータ1の回転軸に取
り付けられており、1回転で1パルス発生するインデッ
クス出力(chi)と1回転で多パルス(ch2)発生
するクロック出力(ch2)とをもっている。これらは
光検出回路5,6で電気信号パルスに変換され、 ch
iはさらに微分回路7で微分されて、それぞれカウンタ
8に印加される。
The deci7 tartachometer 2 is attached to the rotating shaft of the DC motor 1, and has an index output (chi) that generates one pulse per rotation and a clock output (ch2) that generates multiple pulses (ch2) per rotation. . These are converted into electrical signal pulses by photodetection circuits 5 and 6, and ch
i is further differentiated by a differentiating circuit 7 and applied to a counter 8, respectively.

DCモータ1の回転位置は、 chlでカウンタ8をク
リアし、 ch2でカウントアツプする事により検出で
きる。カウンタ8の主力は、DCモータ1の軸回転の絶
対位置を表示している。このカウンタ8の出力は、制御
テーブルメモリ9をアクセスするアドレスと己でも使用
される。
The rotational position of the DC motor 1 can be detected by clearing the counter 8 with chl and counting up with ch2. The main force of the counter 8 indicates the absolute position of the shaft rotation of the DC motor 1. The output of this counter 8 is also used as an address for accessing the control table memory 9.

制御テーブルメモリ9はたとえばROMで構成されてお
り、予めモータの構造(スロット数や磁極数等)により
発生してくるトルク定数の変動分を補正する値がテーブ
ル形式で格納されている。
The control table memory 9 is composed of, for example, a ROM, and stores in advance in table form values for correcting variations in the torque constant that occur due to the structure of the motor (number of slots, number of magnetic poles, etc.).

なおこのテーブルに格納する値は、いくつかのサンプル
モータについて測定したトルク定数変動の平均値を使用
する。
Note that the average value of torque constant fluctuations measured for several sample motors is used as the value stored in this table.

制御テーブルメモリ9から読み出された補正値のデータ
出力は、DACIOに入力され、補正アナログ信号に変
換される。このDACIOは乗算形であり、基準電圧入
力端子には、可変電圧(ES)が印加されている。
The data output of the correction value read from the control table memory 9 is input to the DACIO and converted into a correction analog signal. This DACIO is a multiplication type, and a variable voltage (ES) is applied to a reference voltage input terminal.

この可変電圧(Es)は、トルク定数の大きさが個々の
モータでバラツキがあるのを補正する゛ためのものであ
る。即ちE’sを大きくするとトルク定数補正値が大き
くなって過補償となり、他方Esを小さくすると不足補
償となるので、Esを最適値に選定すれば、モータ間の
トルク定数のバラツキを吸収する事ができる。
This variable voltage (Es) is for correcting variations in the magnitude of the torque constant among individual motors. In other words, increasing E's increases the torque constant correction value, resulting in overcompensation, while decreasing Es results in undercompensation, so if Es is selected to the optimal value, variations in torque constant between motors can be absorbed. I can do it.

フィルタ回路12は、トルクリップル補償を。The filter circuit 12 performs torque ripple compensation.

モータ回転数の変化に対して、常に最適にするためのも
のである。
This is to constantly optimize the motor rotation speed against changes.

乗算形のDAC13は、DACIOで発生された補正ア
ナログ信号を基本電圧入力端子に接続してあり、これに
よりサーボ主回路14から出力されるデジ゛タル形式の
駆動信号に補正アナログ信号を乗算させて、補償された
駆動アナログ信号を出力する事ができる。
The multiplication type DAC 13 connects the correction analog signal generated by the DACIO to the basic voltage input terminal, and thereby multiplies the digital drive signal output from the servo main circuit 14 by the correction analog signal. , it is possible to output a compensated drive analog signal.

電力増幅器15は、帰還信号17と抵抗(R)18によ
る電流帰還がかかっているので、DAC13から出力さ
れた駆動アナログ信号に比例した電流をモータに流す事
ができる。
Since the power amplifier 15 is subjected to current feedback by the feedback signal 17 and the resistor (R) 18, it is possible to flow a current proportional to the drive analog signal output from the DAC 13 to the motor.

なお、上記した実施例において9乗算形のDACIOお
よびDAC13は2乗算器とDACの組合わせとするこ
とができ、さらにその乗算器と制御テーブルメモリ9と
を一緒にまとめて、MPU化することも可能である。ま
た制御テーブルメモリ9はROMおよびRAMのいずれ
で構成してもよい。
Note that in the above-described embodiment, the 9-multiplying type DACIO and DAC 13 can be a combination of a 2-multiplier and a DAC, and the multiplier and control table memory 9 can also be combined together to form an MPU. It is possible. Further, the control table memory 9 may be constructed of either ROM or RAM.

さらに、DCモータの代わりにブラシレスモータを用い
たシステムについても、同様な手法を適用して、トルク
変動の補正が可能である。
Furthermore, a similar method can be applied to a system using a brushless motor instead of a DC motor to correct torque fluctuations.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

高精度サーボモータは高価であるが1本発明によれば低
精度、低価格のモータを用いて、同等のサーボ精度を実
現することができる。
High-precision servo motors are expensive, but according to the present invention, equivalent servo precision can be achieved using a low-precision, low-cost motor.

特にリール間直接駆動方式の磁気テープ装置に適用した
場合には、2つのリールモータ間のトルクモータ電流特
性を容易に一致させることができるため有効である。
This is particularly effective when applied to a reel-to-reel direct drive type magnetic tape device because the torque motor current characteristics between the two reel motors can be easily matched.

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

第1図は本発明の1実施例システムの構成図。 第2図はDCモータのトルクリップルの説明図である。 第1図において、1はDCモータ、2は光学式のデシ゛
タルタコメータ、8はカウンタ、9は制御テーブルメモ
リ、10.13は乗算形DAC,11は可変電圧(Es
)、12はフィルタ回路、14はサーボ主回路、15は
電力増幅器を示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the torque ripple of the DC motor. In Fig. 1, 1 is a DC motor, 2 is an optical digital tachometer, 8 is a counter, 9 is a control table memory, 10.13 is a multiplication type DAC, and 11 is a variable voltage (Es
), 12 is a filter circuit, 14 is a servo main circuit, and 15 is a power amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  デシタルタコメータを有する直流モータまたはブラシ
レスモータと,これらのモータを駆動するモータ電流を
制御するための電力増幅器と,上記デシタルタコメータ
の出力に基づいてモータ軸の回転位置を示すデシタル信
号を生成する位置検出回路と,この位置検出回路が出力
するデシタル信号をアドレス入力としモータトルク補正
値を出力とする制御テーブルメモリとをそなえ,上記電
力増幅器の出力を制御テーブルメモリから出力されたモ
ータトルク補正値にしたがって補正する事を特徴とする
モータ制御方式。
A DC motor or brushless motor with a digital tachometer, a power amplifier for controlling the motor current that drives these motors, and a position detector that generates a digital signal indicating the rotational position of the motor shaft based on the output of the digital tachometer. circuit, and a control table memory which takes the digital signal output from the position detection circuit as an address input and outputs a motor torque correction value, and controls the output of the power amplifier according to the motor torque correction value output from the control table memory. A motor control method characterized by correction.
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