JPS62201083A - モ−タ制御方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はＰＬＬ制御によりモータを運転するモータ制御
方法に関する。

（従来の技術） モータを高精度に速度制御する場合にはＰＬＬ（フェー
ズロックドループ）制御にて行なう方法が考えられる。

このＰＬＬ制御によるモータ制御方法は、例えば水晶発
振器から高精度の速度基準信号を発生させるとともに、
モータの回転軸に取付けられけた周波数発電機から速度
検出信号を発生させて、これらの速度基準信号と速度検
出信号との周波数及び位相比較により補正信号を出力さ
せて、この補正信号により両者の位相が同期するように
制御するものである。

ところで、ＰＬＬ制御を可変速の用途に適用しようとし
た場合、速度基準信号の周波数を変化させる方法がある
が、その変化範囲が大なる時には、閉ループ系を安定し
て成立させるためにゲインを調整する必要が生ずる。

このため、従来では、速度基準信号と速度検出信号との
周波数及び位相比較により得られる補正信号を受けるル
ープフィルタ用のオペアンプに複数個の帰還インピーダ
ンスを設けて、速度基準信号の周波数に応じてこれらの
帰還インピーダンスを切換えるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のような構成でモータの可変速運転が行なわれると
、速度基準信号の周波数と閉ループのゲインとの関係は
段階的になるので、速度基準信号の可変範囲の周波敷金
てに対して適切な閉ループのゲインが雫えられるとはい
えないものであり、特に、帰還インピーダンスが切換え
られる即ちゲインが切換えられる周波数近傍での安定性
に欠け、モータの速度変動が大きくなったり或いはＰＬ
Ｌ制御の同期から外れ易くなったりして、速度基準信号
に対する制御精度が低下する問題がある。尚、帰還イン
ピーダンスの数を増加させれば上述したような問題は多
少なりとも減少するが、回路構成が１夏雑になり、経済
的にも得策でない。

従って、本発明の目的は、モータのＰＬＬ制御において
、閉ループのゲイン調整を実質的に連続的に行なうこと
ができ、モータの広範囲な可変速運転に対して常に最適
なゲインを得ることができて、高精度で安定した制御を
行なうことができ、しかも、簡単な回路構成とすること
が可能なモータ制御方法を提供するにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明のモータ制御方法は、ＰＬＬ制御でモータを運転
する場合に、速度基準信号のＮ倍（Ｎは自然数）の周波
数を宵し且つパルス幅が一定の制御パルスを形成し、こ
の制御パルスによって前記速度基準信号と前記モータの
回転速度に比例した速度検出信号との周波数及び位相比
較により得られる補正信号をオンオフさせる構成に特徴
を有する。

（作用） 本発明のモータ制御方法においては、速度基準信号と速
度検出信号との周波数及び位相比較により得られる補正
信号が前記速度基準信号の周波数に比例したデユーティ
比でオンオフされるようになり、従って、閉ループのゲ
インが実質的に速度基準信号の周波数によって制御され
ることになり、ゲイン調整が実質的に連続的に行なわれ
るのである。

（実施例） 以下本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明す
る。

先ず、第１図に従って本発明方法を実施する具体的な電
気的構成について述べる。

１は基■信号入力端子であり、これには例えば水晶発振
器からパルス状の速度基準信号Ｓ１が与えられるように
なっている。そして、この基準信号入力端子１は周波数
比較器２及び位相比較器３の各一方の入力端子に接続さ
れている。４はモータであり、その回転軸には周波数発
電機５が取付けられており、該周波数発電機５の出力端
子は前記周波数比較器２及び位相比較器３の各他方の入
力端子に接続されている。この場合、周波数発電機５は
モータ４の回転速度に比例した周波数を有するパルス状
の速度検出信号Ｓ５を出力するようになっている。更に
、前記周波数比較器２及び位相比較器３の出力端子は抵
抗６及び７を夫々介して共通に接続されており、その共
通接続点はスイッチ手段たるアナログスイッチ８を介し
てループフィルタ用のオペアンプの反転入力端子（−）
に接続されている。１０は抵抗及びコンデンサからなる
帰還インピーダンスであり、これはオペアンプ９の反転
入力端子（−）と出力端子との間に接続されている。１
１及び１２は正の直流電源電圧＋■が与えられた電源端
子１３とアースとの間に直列に接続された抵抗であり、
これらの共通接続点は前記オペアンプ９の非反転入力端
子（＋）に接続されて基準電圧ＶＲを与えるようになっ
ている。そして、前記オペアンプ９の出力端子はアンプ
１４を介して前記モータ４のモータコイルに接続され２
ている。１５は周波数シンセサイザであり、その入力端
子は前記基準信号入力端子１に接続され、出力端子は単
安定マルチバイブレータ１６の入力端子に接続されてい
る。この場合、周波数シンセサイザ１５は速度基準信号
ＳｌのＮ倍（Ｎは自然数）のクロックパルスＰ１６を出
力するようになっている。そして、前記単安定マルチバ
イブレータ１６の出力端子は前記アナログスイッチ８０
制御端子に接続されている。

次に、本実施例の作用につき第２図及び第３図をも参照
しながら説明する。

モータ４の運転中においては、周波数発電機５はそのモ
ータ４の回転速度に比例した周波数を有するパルス状の
速度検出信号Ｓ、を出力するようになり、従って、周波
数比較器２は速度基準信号Ｓ１と速度検出信号Ｓ、との
周波数（速度）を比較して両者を一致させるべくアナロ
グ信号からなる周波数補正信号ＶＦを出力し、又、位相
比較器３は速度基準信号Ｓ１と速度検出信号Ｓ５との位
相を比較して両者を一致させるべくアナログ信号からな
る位相補正信号ＶＰを出力するようになり、これらの周
波数補正信号ｖＦ及び位相補正信号ＶＰは抵抗６及び７
を経て合成されて補正信号ｓＦＰとなる。一方、周波数
シンセサイザ１５は第２図（ａ）で示す速度基準信号Ｓ
１のＮ倍の周波数を有する第２図（ｂ）で示すクロック
パルスＰ１、を出力しており、このクロックパルスｐｔ
ｓによってトリガされて単安定マルチバイブレーク１６
は第２図（Ｃ）で示すように制御パルスＰ１Ｂを出力す
る。従って、この制御パルスＰ１６は速度基準信号ｓ１
のＮ倍の周波数を有し且つそのパルス幅は一定となる。

そして、この制御パルスＰ１６はアナログスイッチ８の
制御端子に与えられるので、アナログスイッチ８は制御
パルスＰ１６の周期でオンオフされるようになり、以て
、補正信号ＳＦＰがこれに応じてオンオフされてオペア
ンプ９に与えられることになる。この場合、速度基準信
号Ｓ１の周波数が第２図（ａ）の左側半部に示す状態か
ら右側半部に示す状態のように大となるように変化され
ると、これに応じて、クロックパルスｐｔｓの周波数も
第２図（ｂ）の左側半部に示す状態から右側半部に示す
状態のように大となり、従って、制御パルスｐｔｓの周
波数も第２図（ｃ）の左側半部に示す状態から右側半部
に示す状態のように大となる。ところが、このように制
御パルスｐｔｓの周波数が変化してもそのパルス幅は単
安定マルチバイブレーク１６で設定されて一定となるも
のである。従って、制御パルスＰ１８のハイレベル（パ
ルス有り）とロウレベル（パルス無し）の比ａ（ハイレ
ベル／ロウレベル）はハイレベル期間（パルス幅）が一
定であることから速度基準信号Ｓ１の周波数に比例する
ことになる。そこで、この制御パルスＰ１６でアナログ
スイッチ８がオンオフされた時のオペアンプ９の出力電
圧ｖｏを式で表わすと、 但し、Ｒ３：帰還インピーダンス１０の抵抗値Ｃ：帰還
インピーダンス１０の容量値 となる。この場合、電流しは、 但し、Ｒ１：抵抗６の抵抗値 Ｒ２：抵抗７の抵抗値 のように表わされるので、（１）式の出力電圧Ｖ。は、 となる。この（３）式から明らかなように、出力電圧Ｖ
。は、アナログスイッチ８のオンオフのデユーティ比ａ
に比例し、結果として、速度基準信号Ｓ１の周波数に比
例することになる。このことは、ＰＬＬ制御における閉
ループのゲインが速度基準信号Ｓ１の周波数により制御
されていることを意味するのであり、従って、第３図に
示すように、閉ループのゲイン調整が速度基準信号Ｓ１
の周波数に応じて連続的に行なわれるように実質的に制
御されていることになる。そして、このようなオペアン
プ９の出力電圧Ｖｏはアンプ１４を介してモータ４のモ
ータコイルに与えられるようになり、モータ４は速度基
準信号Ｓ１の周波数に比例した速度で運転されることに
なる。

このような本実施例によれば、次のような効果を得るこ
とができる。即ち、速度基準信号Ｓ１から周波数シンセ
サイザ１５及び単安定マルチバイブレーク１６を経てそ
の速度基準信号Ｓ１のＮ倍の周波数を有し且つパルス幅
が一定となる制御パルスｐｔｓを形成して、この制御パ
ルスＰ１６によりアナログスイッチ８を介して補正信号
ＳＦＰをオンオフさせるようにしたので、ＰＬＬ制御に
おける閉ループのゲインを速度基準信号Ｓｔの周波数に
対して連続的に比例するように実質的に制御することが
でき、従って、段階的にゲイン調整を行なう従来とは異
なり、モータ４の広範囲の可変速運転に対して負荷或い
は電圧変動に対応する常に最適なゲインが得られ、速度
変動か大きくなったり或いはＰＬＬ制御の同期から外れ
るようなことを確実に防止し得て、高精度で安定した制
御を行なうことができる。しかも、周波数シンセサイザ
１５．単安定マルチバイブレーク１６及びアナログスイ
ッチ８の簡単な回路を付加するのみで実現できるので、
多数の帰還インピーダンスを設けてこれらを切換える場
合とは異なり、回路構成が簡単であり、経済的にも有利
である。

尚、上記実施例では周波数シンセサイザ１５を用いるよ
うにしたが、例えば速度基準信号Ｓ１が速度検出信号Ｓ
５に対して充分高い周波数で得られる場合にはこの周波
数シンセサイザ１５を省略してもよく、この場合にはＮ
−１となる。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜
変形して実施し得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明のモータ制御方法は以上説明したように、モータ
のＰＬＬ制御において速度基準信号と速度検出信号との
周波数及び位相比較から得られる補正信号を、前記速度
基準信号のＮ倍（Ｎは自然数）の周波数を有し且つパル
ス幅が一定な制御パルスでオンオフさせるようにしたの
で、閉ループのゲイン調整を実質的に連続的に行なうこ
とができ、モータの広範囲な可変速運転に対して常に最
適なゲインを得ることができ、高精度で安定した制御を
行なうことができ、しかも、簡単な回路構成とすること
が可能になるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を具体化した一実施例を示し、第１図
は電気的構成のブロック線図、第２図は作用説明用の各
部の信号波形図、第３図は同作用説明用の周波数−ゲイ
ン特性図である。 図面中、１は基準信号入力端子、２は周波数比較器、３
は位相比較器、４はモータ、５は周波数発電機、８はア
ナログスイッチ、９はオペアンプ、１５は周波数シンセ
サイザ、１６は単安定マルチバイブレーク、Ｓ、は速度
基準信号、Ｓ５は速度検出信号、ＰｌＢは制御パルス、
ＳＦＰは補正信号を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、モータをＰＬＬ制御にて運転するモータ制御方法に
   おいて、速度基準信号のＮ倍（Ｎは自然数）の周波数を
   有し且つパルス幅が一定の制御パルスを形成し、この制
   御パルスによって前記速度基準信号と前記モータの回転
   速度に比例した速度検出信号との周波数及び位相比較に
   より得られる補正信号をオンオフさせるようにしたこと
   を特徴とするモータ制御方法。