JPS6194116A - デイジタル式速度制御装置 - Google Patents

デイジタル式速度制御装置

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JPS6194116A
JPS6194116A JP59215407A JP21540784A JPS6194116A JP S6194116 A JPS6194116 A JP S6194116A JP 59215407 A JP59215407 A JP 59215407A JP 21540784 A JP21540784 A JP 21540784A JP S6194116 A JPS6194116 A JP S6194116A
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digital
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Masaru Hashirano
柱野 勝
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator

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】 産業上の利用分野 本発明は被制御体の回転速度を制御するディジタル式位
相制御装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 第1図はディジタル式速度制御装置の従来例であり、1
は被制御体Cモータまたはモータにょ9駆動される回転
体)、2は周波数発電機(以下FGと記す)、3はディ
ジタル速度比較手段、4はディジタルフィルタ、5は駆
動手段である。
被制御体1の回転数すなわち回転速度はFG2により速
度に比例した周波数の信号(FG信号ン”FG  とし
て検出する。FG信号SFG はディジタル速度比較手
段3に入力し、クロックパルスCK1によりその周波数
をディジタル的に弁別(速度比較)してディジタル速度
誤差情報D1 を検出する。速度誤差清報り、はディジ
タルフィルタ4でディジタル的な処理をして駆動手段5
に導ひき、駆動手段5により被i!5!I御体10回転
速度を制伍することによりディジタル式速度制御装置を
具現している。
まず、速度比較手段3の動作′f!:第2図に例示する
波形図により説明する。
速度比較手段3にはFG信号SFG とクロックパルス
CK1とを入力し、タイミング的に先行したラッチパル
スSLAと後行したプリセットパルスSPRとを作成す
る。通常、速度比較手段3ばMビノドの2進カウンタで
構成し、その下位Nビットから速度誤差情報D1を得る
構成としている。すなわち、プリセントパルスSPRに
より台形波STZを作成し、ラッチパルスSLA  に
よりラッチして速度誤差情報p1全得る。なお、台形波
STZは速度比較手段3のディジタル的な動作をアナロ
グ表示したものである。T工は速度比較の基準周期、T
FGはFG信号SFGの周期を示す。
AはTFG>T1で回転速度が基準速度より遅い状態、
BばT F G= T iで等しい状態、Cは速い状態
であり、状態Aでは台形波STZ の最小値げL’レベ
ル)を、状態Bでは中心値(傾斜の中央部〕を、状態C
では最大値(″H’レベル)をそれぞれランチ(サンプ
リング)し、状態Aでは加速、状態Cでは減速がなされ
状態Bで安定するように制御される0 次K、ディジタルフィルタ4の1例を説明する。
第1図に示すディジタルフィルタは、分周手段とアップ
ダウンカウンタ(U/Dカウンタ)t−基本構成要素と
するU/Dカウンタ式ディジタルフィルタであるが、加
算手段と記憶手段を基本構成要素とする累積加算式デイ
ジタルフイルりでもよい。
ディジタルフィルタ4の構成要素は、分周手段4   
U/Dカウンタ4Cがメインであり、他にA ・ 大小判別手段4B、乗算手段4D、加算手段4Eを目的
に応じて用いることができる。分周手段4Aは速度比較
手段3の出力D1 を入力とし、基準ディジタル信号り
。との差の絶対値ID1−Dolに比例シた周波数にク
ロノクツくルスCK2  ’i分周し、分周出力S1 
をU/Dカウンタ4Cのクロノクツ、力とする。大小判
別手段4Bには速度比較手段の出力D1  と基準ディ
ジタル信号り。を入力して大小判別し、判別出力82′
f、U/Dカウンタ4Cのアップダウン切換入力とする
。これにより、U/Dカウンタ4cは出力D1 が基準
値り。に比べて犬か小かでアップかダウンかの切換えを
行ない、かつ差の絶対値ID1−Dolに比例したクロ
ックをカウントする。この動作ばり。を基準にしたDl
の積分であり、U/Dカウ/り4cから積分出力D2が
得られる。なお、基準値り。を特定値に設定すれば大小
判別手段4Bは不要にできる。例えば、基準値D0を出
力D1の中心値100・・・・・・0(または011・
・・・・・1)に設定すれば、出力D1の最上位ビット
を大小判別信号として用いることができる。また、乗算
手段4D、加算手段4Eは比例要素を付加するためのも
のである。即ち、乗算手段4Dに於いて出力D1 に係
数K(1を含む実数)を乗じ、加算手段4Eにおいて積
分出力D2と乗算出力D3とを加算する。しかるに、加
算出力D4は比例積分出力となる。ここで、D2がDl
  と逆極性の場合はD3をDl と逆極性とするか、
加算手段4Eを減算手段とするかの必要がある。
上記説明で明らかなように、ディジタルフィルタ4を積
分回路として用いる場合は積分出力D2だけを得て駆動
手段5に導び〈構成とし、比レリ、積分回路として用い
る場合は比例積分出力D4を得て駆動手段5に導ひく構
成とすればよい。
ところで、係るU/Dカウンタ式ディジタルフィルタを
用いたときの出力D2.D4は必ずしも特定されず、被
制御体1の速度引込み(低速捷たは高速状態から定常状
態への移行)がスムーズかつスピーディになされない。
これは、U/Dカウンタ4cの初期状態に起因する。例
えば、起動状態で出力D が最小値(全ビット“○#)
のとき出力D2が最小値または近傍の値であれば、被制
御体1のスムーズな起動が可能である。しかし、出力D
2がある値以上最大値(全ビット″1”)の範囲ンこあ
るとスムーズな起動ができない。この場合!はτJ/D
カウンタ4Cのダウンカウントを待って起動がなされる
。さらに、起動がなされて被制御体1の速度が速度比較
手段3の比較範囲内(台形波STZの傾斜期間)に入る
と出力D1は最小値から中間値へと変化するが、このと
き出力D2は最小値近傍となっており定常状態へ即移行
することができず、ここでもU/Dカウンタ4Cのアッ
プカラントラ待たねばならない。そして、何回かアップ
、ダウンを繰返した後に定常状態へと移行する。この動
作は起動時のみならず速度切換え等で低速または高速か
ら定常状態に移行する場合ち同職である。このように、
単にデイジタルフイルタを用いたのでは起動時丑たは速
度切換え時等で速度引込みに多くの時間を要することに
なる。この問題点は、U/Dカウンタ式ディジタルフィ
ルタに限らず、累積加算式ディジタルフィルタの場合に
も記憶手段に起因して同様に起る。
発明の目的 本発明は上記従来例の問題点を解消するものであり、起
動時または速度切換え時等での速度引込み時間を短縮し
たディジタル式速度制御装置を提供することを目的とす
るものである。
発明の構成 本発明は、ディジタル式速度制御装置を構成するディジ
タルフィルタを速度比較手段の速度比較の状態に応じて
制御する構成とし、起動時または速度切換え時等での速
度引込み時間を短縮するものである。
実施例の説明 以下実施例により本発明の構成、動作を説明する0 第3図は本発明の一実施例を示すディジタル式速度制御
装置の電気的ブロック図である。
第3図に於いて、6は速度比較手段3の速度比較の状態
全検出する状態検出手段であり、この状態検出手段6の
検出出力S3によりU/Dカウンタ4cf制御する構成
とした点が第1図従来例との差異である。以下に本発明
のポイントを説明する。
通常、速度比較手段3は第2図に示す動作をし、台形波
STZ を形成するのに第4図に示す信号5NH1SN
Lを作成して用いている。これは、速度比較手段3を形
成するMビ、7)の2進カウンタがら下位Nビット出力
を計数終了前の1サイクルのみ取出すために必要な信号
である。SNHは台形波sTZの″H″レベル期間期間
膜定するための信号、SNLは11 J、 Mレベル期
間ハを設定するための信号であり、この2信号により速
度比較誤差を検出できる速度比較期間口を設定している
第5図は状態検出手段6の具体回路例であり、速度比較
手段3の出力5NH9SNLがらU/Dカウンタ4cを
制御するための信号s3ヲ作成する。
第6図は第5図の動作波形であり、Aは起動(加速)時
の動作、Bは減速時の動作を示す。
第6図に於いて、7は第17フトレジスタ、8は第2シ
フトレジスタであり、7p、 、 7 B 、 8 A
 、 8 BはDフリップフロップ(DFF )、7c
は2人力NANDゲート(2NAND)、8 C、8p
は2人力NORゲート(2NOR)である。信号5NH
1SNLはそれぞれ第1シフトレジスタ7のD F F
 7A 、 7BのD入力とし、ラッチパルスSLAに
よりラッチする。DFF7AのQ出力は信号5Efiと
して出力し、DFF7BのQ出力は2NAND 7cに
て信号SNL  とのNAND全と9信号RE(L)と
して出力する。次に、信号S]14()、RE(L)は
それぞA第2シフトレジスタ8のDFF8A、8BのD
人力とし、ラッチパルスSLA”たハフリセノトハルス
SPRにによりラッチする。2 N ORs c にて
DFF8AのO出力と信号SE(ロ)とのNORiとり
信号RE(ハ)を出力し、2 N OR8DにてD F
 F 8 Bの○出力と信号REI)とのNon(tと
ジ信号5E(L)を出力する。コレら4種類の信号5E
(F() 、 RE(L) 、 RIIJI) 、 5
E(L)が状態検出手段6の検出出力S3であり、必要
に応じてU/Dカウンタ4cの制御に用いる。
なお、第1シフトレジスタ7のD F F 7B と2
NAND −rc は通常速度比較手段3の具備する起
動指令機能であり、必ずしも状態検出手段6で新たに設
ける必要はない。
第7図はU/Dカウンタ4cを制御する構成を示す具体
回路例である。Aは起動(加速)から定常状態に移行す
る場合のみ制御する構成、Bは起動(加速)および減速
から定常状態に移行する場合に制御する構成を示す。
第7図Aにおいて、U/Dカウンタ4cを形成するフリ
ップフロップFF1〜FFsは全てリセット入力端子R
を備えており、最上位ビットのFFsのみセット入力端
子Sも備えている。リセット入力Rには信号S E(L
)を入力し、セット人力Sには43号5E(L)を入力
している。このようにすれば、起動時の加速期間ハでは
信号RE (L)によりU/Dカウンタ4cヲ全ビット
リセットして出力D2を最小値(全ビットaO”)に制
御することができ、速度比較手段3の出力D1  と同
じ起動指令を発することができる。1だ、速度比較期間
口に入ったらリセット動作を解除すると共に、信号5E
(L)により最上位のFFsのみ瞬間セットして出力D
2を中心値に制御する。以上の如(U/Dカウンタ4C
f制御すれば、起動時の加速期間)・では加速指令(最
小値)を出し続け、速度比較期間口に入ったら出力D2
を即定常状態に最も近い値(中心値)に制御することが
でき、スムーズかつスピーディな速度引込みが可能であ
る。
第7図Bは、被制御体10回転速度を高速から低速に切
換える場合等、減速期間イを経由して速度比較期間口に
入る場合に於いても同様の操作を施したものである。こ
の場合、FF1〜FFaには全てリセット入力端子Rと
セント入力端子Sとを備えたフリップフロップを用い、
信号RE(L)とRE口とのORをとる20R9、信号
SE向と5E(F()とのORをとる20R10で構成
する。なお、信号RE(L) 、 S E(L)による
制御動作は第7図Aと同様であるから説明を省く。速度
比較手段3の出力D1は、減速期間イにあっては最大値
(全ビット″1”)となるから、信号SK(ハ)により
FF1−FFsを全ビットセ、トシ、最大値に制御する
甘だ、速度比較期間口に入ったら信号RE(H)により
最上位ビニr トFFaを除く下位ビット全てFF1〜
FF7’i瞬間リセットし、中心値に制御する。
このようにすれば、減速から定常状態への移行もスムー
ズかつスピーディに行なうことができ、速度引込みの短
縮が可能である。
以上説明した本発明の一実施例は、状態検出手段6及び
U/Dカウンタ4cの構成が多少複雑となるのは否定で
きない。
第8図は本発明の他実施例を示し、その主眼とするとこ
ろは状態検出手段ら及びU/Dカウンタ4cの簡素化に
ある。第5図の本発明実施例との差異は、U/Dカウン
タ4cの出力部に出力ゲート手段11を設けた点であり
、出力ゲート手段11の出力D′2を加算手段4Eの入
力とする。なお、出力ゲート手段11は状態検出手段6
の出力S3にてU/Dカクンタ4c同様制御する。また
、出力ゲート手段11は加算手段4Eの出力D4をゲー
トシて出力する構成としてもよい。
第9図は、U/Dカウンタ4cと出力ゲート手段11の
具体回路例である。
第9図A、Bばそれぞれ第7図A、Bに対応しており、
U/Dカウンタ4cを形成する最上位ビン)FFsのみ
セット入力端子sl備え、他の下位ピッ)FF1〜FF
−rはリセット入力端子のみを備えている。第9図Aの
インバータ12は信号RE(Let:反転するものであ
り、出力ゲート手段11中の2AND11Aの入力とし
、FFsの出7.4制御する。なお、下位ピッ)FF1
〜FFsの出力は出力ゲート手段11をゲートなしで通
過させる。係る構成に於いて、起動時の加速期間ハでは
信号RE□□□)によりU/Dカウンタ4cを中心値に
制御すると共にFFaの出力を禁止して、出力ゲート手
段11の出カD′2′ff:最小値(全ビット’o’ 
)に制御する。そして、速度比較期間口に入ったらこの
制御動作全解除し、出力D′2がD2になるようにして
いる。
また、第9図Bの20R13は信号5E(H)とRE(
L)とのORをとるゲートであり、出力ゲート手段11
の下位ビットには11B〜11Hの20Rゲーi設け、
信号5Efiにより下位ピッ) FF1〜FF7の出力
を制御する構成としている。係る構成に於いて、減速期
間イでは信号S E l、MlによりU/Dカウンタ4
cを中心値に制御すると共に下位ビットFF1〜FFT
の出力を禁止して、出力ゲート手段11の出力DK y
、、最大値(全ビット” ” ) K11h# t ル
。(lb、2AND 1.1Aは開か:I″している。
ンそして、速度比較期間口に入ったら信号5EI)I)
による制御を解除し、出力DKがD2となるようにして
いる。
以上説明した第9図A、Bの構成であれば、第5rAに
示す状態検出手段6の第2シフトレジスタを不要にでき
、U/Dカウンタ4cと共に簡素化が計れる。
なお、上記説明は1動作例に過ぎず、本発明の思想全逸
脱しない範囲において種々の構成が可能なことは言うま
でもない。また、本発明は分周手段とU/Dカウンタを
基本構成要素とするディジタルフィルタを用いるディジ
タル式速度制御装置に限定されるものではなく、公知の
累積加算式ディジタルフィルタを用いる場合にも適用で
きる。
一般に累積加算式ディジタルフィルタは第10図に示す
ように加算手段14と記憶手段15を基本構成要素とし
、入力ディジタル信号たる速度比較手段3の出力D1ヲ
加算手段1401人カとし、加算手段14の出力D2を
速度比較手段の検出タイミング信号(例えばランチパル
ス5LA)で記憶手段16に記憶させると共に記憶手段
15の出力を加算手段14の他入力とする。この積分要
素に比例要素を追加する場合は、乗算手段16.第2の
加算手段17を追加する。第1Q図に示すディジタルフ
ィルタの場合も状態検出手段6の出力S3により記憶手
段15を制御することで本発明の目的が達成でき、第8
図と同様に出力ゲート手段18゜19.20(破線で示
す)の何扛がを用いて状態検出手段6の出力S3により
制御する構成も可能である。
発明の効果 本発明は、分周手段、U/Dカウンタを基本構成要素と
するディジタルフィルタまたは加算手段、記憶手段を基
本構成要素とするディジタルフィルタを用いるディジタ
ル式速度制御装置に於いて、速度比較手段の動作状態全
検出し、その検出出力によりU/Dカウンタまたは記憶
手段を制御する構成としたため、起動時の速度引込みを
スムーズかつスピーディに行なうことができ、その実用
的効果は犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図はディジタル式速度制御装置の従来例を示す電気
的ブロック図、第2図は速度比較手段の動作波形図、第
3図は本発明のディジタル式速度制御装置の一実施例を
示す電気的ブロック図、第4図は速度比較手段の動作波
形図、第5図は本発明の一実施例における状態検出手段
の具体回路図、第6図は第5図の動作波形図、第7図は
アップダウンカウンタの制御方法を示す具体回路図、第
8図は本発明のディジタル式速度制御装置の他実施例を
示す電気的ブロック図、第9図はアップダウンカウンタ
の制御方法及び出力ゲート手段の構成を示す具体回路図
、第10図は累積加算式ディジタルフィルタの本発明の
詳細な説明するための電気的ブロック図である。 3・・・・・速度比較手段、4・・曲ディジタルフィル
タ、4A・・・・・分周手段、4B ・・・・・大小判
別手段、4c・・川・アップダウンカウンタ、4D・・
川・乗算手段、4E・・川・加算手段、5・・・・・駆
動手段、6・・川・状態検出手段、11・川・出力ゲー
ト手段、14゜17・・・・・・加算手段、15・・山
記憶手段、16・・・・・・乗算手段、18 、19 
、20・・・・・出方ゲート手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 第5図 第7図 (h             D2 第9図 JSt4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被制御体の速度誤差情報をディジタル的に検出する速度
    比較手段と、前記速度比較手段の出力をディジタル的に
    処理するディジタルフィルタと、前記速度比較手段の速
    度比較状態を検出する状態検出手段とを具備し、前記状
    態検出手段の出力により前記ディジタルフィルタを制御
    すると共に前記ディジタルフィルタの出力により前記被
    制御体の回転速度を制御することを特徴とするディジタ
    ル式速度制御装置。
JP59215407A 1984-10-15 1984-10-15 デイジタル式速度制御装置 Expired - Lifetime JPH0646874B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7193385B2 (en) 2005-04-26 2007-03-20 Illinois Institute Of Technology Digital control of motor drives

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192480A (ja) * 1982-05-04 1983-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd モ−タの速度制御装置

Patent Citations (1)

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