JPS61500704A - モ−タ−制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 モーター制御システム 及血分… 本発明は、モーターの速度を制御するための新規なシステム、そしてさらに詳し くは、モーターがらフィードバック信号を受信しそしてモーターへ指令電圧を送 るモーター制御回路がモーターの実際の速度を追跡する反復操作によってそれ自 体制御されるシステムに関する。

！ｉ隻屯 ＤＣモーターはモーターコントローラーとして知られるモーター制御回路によっ て通常制御される。一つの慣用のモーターコントローラーは、入力指令信号とし てモーター外部のプリセント参照源から入力電圧を受ける。モーターコントロー ラーは必要な出力指令電圧をモーターへ供給する。ＤＣモーターはタコメーター として作用する積分ゼネレーター巻線を持つことができる。モーターがどの位速 く回転しているかに基づいて、ゼネレーター巻線は直接のフィードバックとして コントローラーへ電圧を送り返す。コントローラーはその時フィードバック電圧 をプリセット入力指令電圧と比較し、そしてできればフィードバンク電圧とプリ セット入力電圧とが等しくなるまでモーター速度を調節するために出力指令電圧 を使用する。

前記システムにおけるモーター速度制御はしばしば不正確であり、そして速度ド リフトがシステム性能に影響し得ることが判明した。

それ成木発明の目的は、前記した基本的システムよりも正確にモ−ター速度を制 御するためのシステムを提供することである。

本発明の他の一目的は、作動が比較的簡単で、製作が容器なモーター速度を制御 するためのシステムを提供することである。

本発明の他の目的および利益は説明が進行するにつれて明らかになるであろう。

本又皿至盟玉 本発明によれば、モーターの速度を制御するためのシステムが提供される。該シ ステムは、モーターの巻線へ指令電圧を供給するためのモーター制御回路を含み 、該モーター制御回路はモーター外部ソースから入力指令を受取るための入力を 有する。モーター速度を感知するための、そしてモーター制御回路へフィードバ ック信号を供給するだめの第１の手段が設けられる。そのような第１の感知手段 はタコメーターとして作用するモーターのゼネレーター巻線よりなる。そ−ター シャフトの実際の速度を感知するための第２の手段が設けられる。そのような第 ２の感知手段はモーターシャフトへ直近して連結された感知デバイスよりなるこ とができる。

実際のモーター速度を表すデータを受信するための、そして受信した実際のモー ター速度データに基づいて入力指令を計算するための手段が設けられる。該入力 指令はモーター制御回路入力へ伝送され、それによってモーター制御回路からの 指令電圧が入力指令の変動に応答して関節される。

例証具体例においては、前記受信および計算手段は、第２の感知手段へ連結され たその入力と、そしてモーター制御回路入力へ連結されたその出力とを有するマ イクロプロセンサーよりなる。選定した時間、それが計算されたとき入力指令を 記憶するための手段が設けられる。該選定した時間の終了時、前記計算手段が記 憶した入力指令から（Ｂ−Ｃ）／ＫＧ減算することによって新しい入力指令を計 算するように作動する。ここでＢは実際のモーター速度データであり、Ｃは所望 のモーター速度データであり、Ｋは選定した定数である。

本発明のさらに詳しい説明は以下の説明および請求の範囲に提供され、そして貼 付図面に図示されている。

皿両全互１五脱皿 第１図は、本発明の原理に従って構成した、モーターの速度を制御するためのシ ステムの概略ブロック図である。

第２Ａ、２Ｂおよび２０図は、接続した時本発明のシステムを達成するためのル ーチンのフローチャートを構成する。

■正臭体皿■狂狙左脱」 第１図を参照すると、ＤＣモータ−１２およびモーターコントローラー１４を含 む慣用のモーター／モーターコントローラーセントｌＯが図示されている。限定 を意図するものではないが、例示として該モーター／モーターコントローラーセ ントは、ミネソタ州５５３４３、ホプキンス、セカンドストリートサウス１６０ ０のエレクトロークラフトコーボレイシ？ンからのモトマチック駆動システムシ リーズＥ−５８６よりなることができる。このモトマチック駆動システムは、永 久磁石ＤＣモーター／ゼネレーター１２と、そしてソリンドステート電子コント ローラー１４とを含む。

良く知られているように、モーターコントローラー１４はＡＣライン１６を経由 して給電され、そして入力指令電圧を受け取るため、モーターから外部である参 照入力１８を有する。モーターコントローラー１４はライン２０へＤＣモータ− １２の巻線への出力指令電圧を供給し、モーターの巻線の回転をライン２０上の 出力指令電圧に応答せしめる。モーター１２はライン２４を通ってコントローラ ー１４ヘフイードバツク電圧を供給するため、タコメーターとして作用する積分 セネレクー巻線２２を有する。モーターコントローラー１４によって受信された フィードバック信号は入力１８における指令信号と比較され、ライン２０上に適 切な出力指令電圧を供給する。典型的な先行技術装備においては、電位差計等が モーターコントローラー人力１８において固定した参照電圧を設計するために使 用され、そしてゼネレーター巻線かろのフィードバック電圧がこの参明電圧と比 較される。

本発明によれば、モーターの実際の回転速度の追加の制御が、モーター制御シス テムへ第２のフィードバックループを効果的に導入することに、Ｌっで提供され る。換言すれば、ＤＣモータ−１２の実際の速度が感知され、そして受信した実 際のモーター速度データを基にして計算された改訂された入力指令電圧が入力Ｘ ８へ供給される。

この目的のため、モーターシャフト２６の回転速度がシャフト２６へ接続したリ ング磁石を利用して感知さｉｔ、リング磁石２７の運動はホール効果センサー２ ８によって感知される。ホール効果センサーを記載したが、種々のタイプの回転 センサーが利用できることを理解すべきである。

センサー２８は、その周波数がシャフト２６の速度に比例するパルスを発生する 。こ、＋′１．ルパルスはライン３０を経由して該パルスを積算するシュミット トリガ３２へ供給され、そして次にそれらはライン３４を経て周波数／電圧変換 器３６へ供給される。周波数／電圧変換器３６は、モーターシャフト２６の回転 速度に比例したアナログ電圧をライン３８上に提供する。このアナログ電圧は、 マイクロプロセンサー４６の入力／出力ボート４４上へパルスを供給するアナロ グ／デジタル変換器４０へ供給される。

先行技術の実際では、記載した基本構造に類似したシステムはモーター１２のオ ーバースピードまたはアンダースピードのための警報のみを提供するために使用 されていた。しかしながら、本発明によれば、このシステムは、モーターの速度 を正確に制御するために、モーターコントローラー１４の入力１８へ入力指令電 圧を提供するために使用される。

マイクロプロセンサー４６の適切な指令を提供するためのプログラムがＲＯＭ５ ０中 イクロプロセンサー４６へも給電する電源５４によって給電されるＲＡＭ５２へ 慣用の態様で連結される。ＲＯＭ５０中のプログラムは、マイクロプロセッサ− がフィードバック制御ループを利用し、それによりマイクロプロセッサ−４６の 入力／出力ボート５６からデジタル形で伝送される人力指令電圧を提供すること を許容するルーチンを提供する。デジタル入力指令電圧は、モーターコントロー ラー１４の入力へのライン６０ヘアナログ形で入力指令電圧を出力するデジタル ／アナログ変換器５８を通って供給される。

マイクロプロセンサーによって提供されるルーチンは種々の間隔で使用すること ができるが、例証具体例においてはルーチンは３．３秒毎シこ使用さ丸る。本発 明によれば、入力１８へ供給すべき新しいモーター人力指令（Ｙ）は、Ａ−（Ｂ −Ｃ）／Ｈに等しい。ここでＡはＲＡＭ５２に記憶された以前の入力指令であだ 、Ｂは入力／出力ポート４４へ供給される実際のモーター速度データであり、Ｃ は所望のモーター速度データであり、そしてＫは減衰調製係数（すなわち、実験 的に決定される定数である）である。

もし速度差が存在せず、そのためＢ（実際のモーター速度）がＣ（所望のモーフ 速度）に等しければ、モーター人力指令速度（Ａ）の修正は発生しない。このよ うに新しいモーター人力指令（’Ｉ’）はＡに等しく、モーターは所望の指令速 度で回転していることを示している。

もし速度差が存在し、そのため新しい測定した速度値（Ｂ）が所望の指令速度（ Ｃ）に等しくなければ、モーター速度を所望の指令速度近じへ調節する新しい入 力指令速度Ｙが計算される。ルーチンが実行される毎に、モーター速度は所望の 指令速度（Ｃ）へより近づけられるであろう。入力指令値は、このように実際の 回転速度（Ｂ）を所望の指令速度（Ｃ）と等しくさせるように、所望の指令速度 （Ｃ）より高い、または低い値へ修正される。

この作動の一例として、モーター１２に対する所望の異例速度は＋５００ｒｐｍ であると仮定する。従って新しいモーター人力指令シよ、モーター運転を開始す るためＹ＝Ａ＝Ｃ＝　１５００に等しい０次にモーターは回転しているが、フィ ードバック信号は実際の回転速度が１４６Ｏｒｐｍ、そのためＢ＝１４６０であ ると仮定する。実験的に決定された値に−４とし、新しい入力指令速度Ｙは１５ １０であると計算させ、それによってＡは次の反復のため１５１Ｏに等しく設定 される。マイクロプロセッサ−４６はその時モーターコントローラー１４の入力 １８へ新しい入力指令値１５１０を送り、それによって実際のモーター回転速度 を増分的に増加する。数回反復後、実際のモーター速度は、たとえ入力１８にお ける入力指令値が所望値より高くてもまたは低くても、所望の１５０Ｏｒｐｍへ 近づくであろう。この６様で、モーターコントローラー人力１８への入力指令は モーターおよびモーターコントローラー誤差を補償するように調節される。

次に第２Ａないし２０図を参照すると、ＲＯＭ５０に記憶されたルーチンのフロ ーチャートが図示されており、Ｙは新しいモークー人力指令に等しく、ＡはＲＡ Ｍ３２に記憶された以前のモーター人力指令に等しく、Ｂは実際のモーター速度 値に等しく、Ｃは所望のモーター速度に等しく、そしてＫは例証した具体例では 実験的に４と決定された減衰調節係数に等しい、さらに、ｌ　Ｂ−ＣＩはＢ−Ｃ ０１色対（直である。

このフローチャートを参照することにより、最初所望の指令速度Ｃがマイクロプ ロセッサ−４６からボート５６へ送られることが見られる。モーターが回転する ことを許容する最初の当初立ち上がり遅延が存在する。指令速度Ｃがゼロかどう かが決定される。もしそれがゼロであれば、ゼロの速度がボート５６へ送られ、 そしてルーチンは終了する。もし所望の指令速ｒＢがゼロでなければ、ボート４ ４の出力における読みがマイクロプロセッサ−へ供給される。この読みは実際に 感知された速度Ｂであり、そして例証具体例でユよアナログ／デジタル変換器は 半分のスケールで作動しているので、この読みは２で乗算される。０次に所望の 速度Ｃが実際の速度Ｂから減算される。もしＢ−Ｃがゼロより小さければ、絶対 値が得られる。

Ｂ−Ｃの絶対値は定数に″′Ｃ除算される。もしこの計算のあまりが、１／２に 等しいかまたは大きければ、結果へ１が加えられ、それは切り上げられる。もし この計算がゼロに等しければ、ルーチンは終了する。もしそれがゼロに等しくな ければ、ボート５６への新しい出力が得られる。もしＢ−Ｃがゼロより小さけれ ば、４で割ったＢ−Ｃの絶対値がＡへ加えられる。他方、もしＢ−Ｃがゼロより 小さくなければ、４で割ったＢ−Ｃの絶対値がＡがら減算される。

前記値が加算された時、もし新しいモーター人カ指令速度（Ｙ）が２５５より大 きければ、Ｙは２５５へ設定される。これは例証具体例においては８ビツトデジ タル／アナログ変換器５８が使用され、そしてもし数が２５５より大きければ変 換器５８へのオーバーフロー状態が存在するからである。調節された速度（すな わち新しいモーター人力指令速度Ｙ）が次に入力／出口ボート５６を通ってデジ タル／アナログ変換器５８へ供給される。それは次にモーターコントローラー１ ４の入力へ伝送され、モーターコントローラーへ新しい入力指令電圧を提供する 。

インテル８０８０マイクロプロセッサ−と共に使用される、ＲＯＭ５０；二具現 化されたプログラムのアセンブリリストは以下のとおりである。このプログラム は、トラヘノール、ラボラトリーズ、インコーポレイテッドにより１９８３年に 著作権が取得されている。

（以下余白） イエス、出゛ζ行り。

１：　（ｘ３）−当初Ｉｈ令速度 イエス：１Ｉ＝１　は２×八〉２５５を意味。

ノー、結果の絶対値をとれ。

八−１ｘ２−Ｘ３１／２ 八−１ｘ２−ｘ３１／４ 八　保　留　１（保留　Ｃ エラー検出なし 竹表昭６１−５００７０４　（６） ノー、八−−］ｘ２−ｘ３１／Ｎ 出ツバ調節したモーフ辻瓜 開始前３秒ま“ζ 保留　ＣＩＩＫＳＰＤ　００００’　ｌＮ００２１１’　ＣＩＩＫＳ１１４　０ ０３１’ｆ＾留　１１　保留 １λ２留　１’２ｃ　０００３　！Ｘ クロスリファレンスリスト　（ＭＲＥＦ　４．６版）シンボル　リファレンス（ ＃＝定義、Ｓ＝書込み。

〈ブランク−読み取り） Ｂ　１３７　Ｓ　１５８　Ｓ　１７４　ＳＣＩ２１３　１９１３ 本発明の例証具体例を記載し、図示したが、当業者は本発明の新規な専心および 範囲を逸脱することなく種々の修飾および置換をな′−得ることを理解すべきで ある。

国際調を報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．モーターの巻線へ指令電圧を供給するためのモーター制御回路であって、モ ーター外部からの源から入力指令を受信するための入力を有するモーター制御回 路と、 モーター速度パラメータを感知するためのそしてモーター制御回路へフィードバ ック信号を供給するための第１の手段と、モーターシャフトの実際の速度を感知 するための第２の手段と、前記実際の速度を表すデータを受信するためのそして 受信した実際のモーター速度データに基づいて入力指令を計算するための手段と 、 前記入力指令を前記モーター制御回路入力へ伝送するための手段とを含み、それ によって前記モーター制御回路からの前記指令電圧が前記入力指令の変動に応答 して調節されることを特徴とするモーターの速度を制御するためのシステム。
2. ２．前記受信および計算手段は、前記第２の感知手段へ連結されたその入力と、 前記伝送手段によって前記モーター制御回路入力へ連結されたその出力を有する マイクロプロセッサーを含んでいる第１項記載のシステム。
3. ３．前記第２の感知手段は、周波数／電圧変換器およびアナログ／デジタル変換 器を経路して前記マイクロプロセッサー入力へ連結されており、前記モーター制 御回路入力はデジタル／アナログ変換器を含んでいる前記伝送手段を経由して前 記マイクロプロセッサー出力へ連結されている第２項記載のシステム。
4. ４．前記計算手段は、選定した時間においてＡ一（Ｂ−Ｃ）／Ｋ（ここにＡは前 の入力コマンドであり、Ｂは実際のモーター速度データであり、Ｃは所望のモー ター速度データであり、そしてＫは選定した定数である。）に等しい入力指令を 計算するように作動する第１項記載のシステム。
5. ５．前記入力指令をそれが計算された時選定された時間の間記憶するための手段 を含み、前記計算手段は該選定された時間の終了時記憶された入力指令から（Ｂ −Ｃ）／Ｋ（ここにＢは実際のモーター速度データであり、Ｃは所望のモーター 速度データであり、そしてＫは選定された定数である。）を差し引くことによっ て新しい入力指令を計算するように作動する第１項記載のシステム。
6. ６．モーターの巻線へ指令電圧を供給するためのモーター制御回路であって、モ ーター回部からの源から入力指令を受信するための入力を有するモーター制御回 路と、 モーター速度バラメータを感知刷るためのそしてモーター制御回路へフィードバ ック信号を供給するための第１の手段と、モーターシャフトの実際の速度を感知 するための第２の手段と前記実際の速度を表すデータを受信するためのそして受 信した実際のモーター速度データに基づいて入力指令を計算するための手段と、 前記入力指令をそれが計算された時選定された時間の間記憶するための手段と、 前記入力指令を前記モーター制御回路入力へ伝送する手段とを含み、それによっ て前記モーター制御回路からの前記指令電圧が前記入力指令の変動に応答して調 節されるようになっており、前記計算手段は前記選定された時間の終了時記憶さ れた入力指令から（Ｂ−Ｃ）／Ｋ（ここにＢは実際のモーター速度データであり 、Ｃは所望のモーター速度データであり、そしてＫは選定された定数である。） を差し引くことによって新しい入力指令を計算するように作動し、 前記受信および計算手段は、前記第２の感知手段へ連結されたその入力と、前記 伝送手段によって前記モーター制御回路入力へ連結されたその出力を有するマイ クロプロセッサーを含み、前記伝送手段は前記モーター制御回路入力へ連結され たその出力を有するデジタル／アナログ変換器を含み、前記第２の感知手段は周 波数／電圧変換器およびアナログ／デジタル変換器を経由して前記マイクロプロ セッサー入力へ連結されていることを特徴とするモーターの速度を制御するため のシステム。
7. ７．モーター巻線へ指令電圧を供給するためのモーター制御回路であって、モー ター外部からの源から入力指令を受信するための入力を有し、そしてモーターか らフィードバックを受信する前記モーター制御回路において、 モーターの実際の速度を表すデータを受信するためのそして受信した実際のモー ター速度データに基づいて前記制御回路のための入力を計算するための手段と、 前記入力指令をそれが計算された時選定された時間の間記憶するための手段を含 み、前記計算手段は該選定された時間の終了時記憶された入力指令から（Ｂ−Ｃ ）／Ｋ（ここにＢは実際のモーター速度データであり、Ｃは所望のモーター速度 データであり、そしてＫは選定された定数である。）を差し引くことによって新 しい入力指令を計算するように作動し、前記入力指令を前記モーター制御回路入 力へ伝送するための手段をさらに含み、それによって前記指令電圧は前記入力指 令の変動に応答して調節されることを特徴とする改良。
8. ８．前記受信および計算手段は、前記第２の感知手段へ連結されたその入力と、 前記伝送手段によって前記モーター制御回路入力へ連結されたその出力を有する マイクロプロセッサーを含んでいる第７項記載のモーター制御回路。
9. ９．前記第２の感知手段は周波数／電圧変換器およびアナログ／デジタル変換器 を経由して前記マイクロプロセッサー入力へ連結されており、前記モーター制御 回路入力はテジクル／アナログ変換器を含んでいる前記伝送手段を経由して前記 マイクロプロセッサー出力へ連結されている第８項記載のモーター制御回路。
10. １０．モーターの巻線へ指令電圧を供給するためのモーター制御回路であって、 モーター外部からの源から入力指令を受信するための入力を有するモーター制御 回路を使用する、モーターの速度を制御するための方式であって、 所望のモータ速度を選定するステップと、モーターの実際の速度を感知するステ ップと、実際のモーター速度を表す受信したデータに基づいてモーター制御回路 のための入力指令を計算するステップと、入力指令をそれが計算された時選定さ れた時間の間記憶させるステップと、 記憶された入力指令から（Ｂ−Ｃ）／Ｋ（ここにＢは実際のモータ速度データで あり、Ｃは選定された所望のモーター速度データであり、そしてＫは選定された 定数である。）を差し引くことによって新しい入力指令を計算するステップを含 むことを特徴とする前記方式。