JPS62272885A - モ−タの速度制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はモータの回転速度制御装置に関するものであり
、特にマイクロコンピュータのソフトウェアにより、モ
ータの回転速度を一定に保つ装置に関するものである。

従来の技術 従来の、マイクロコンピュータを用いてモータの回転速
度を一定に制御する例を第３図により説明する。すなわ
ち、第３図において、モータ３７に取り付けられた回転
速度検出器３８より、回転速度パルスを得て、このパル
スをマイクロコンピュータ３１に入力する。マイクロコ
ンピュータ３１では、このパルスの周波数を求め、基準
周波数と比較し、速度誤差を計算する。計算された速度
誤差を用いて、制御系の安定補償のだめのフィルタ演算
を行なう。フィルタ演算の具体的方法は後述する。フィ
ルタ演算の結果をＤ／ム変換器（ディジタル・アナログ
変換器）３５につながるラッチ３３へ出力する。ラッチ
３３の出力はＤ／Ａ変換器３５によシアナログ量に変換
されてモータ駆動回路３６に駆動指令として送られる。

モータ駆動回路３６では、駆動指令に応じてモータ３７
を駆動する。このようにしてモータ３７の速度制御ルー
プが、構成されている。

第５図は、フィルタ演算の方法を示すブロック線図であ
る。これはアナログ回路では、−次のフィルタに相当す
るものを離散時間化したものである。入力信号をυｎ１
出力信号をＹｎとし、各時刻ｎごとに、次の計算を行な
う。なお、Ｘｎは内部変数である。

Ｘｎ　＝　０４ｎ−＋　＋Ｕｎ Ｙｌ　＝　ａ−Ｘｎ＋　ｂ−Ｘｎ−１ このような演算を一定時間間隔で実行することにより、
−次のフィルタと同様の特性が得られる。

さて、第３図において、マイクロコンピュータ３１によ
り前述のようなフィルタ演算を行なうわけであるが、必
要な一定時間間隔の通知はタイマカウンタ３２により、
タイマ割込みとして、マイクロコンピュータ３１に入力
される。第４図は、このモータ３７の制御における、処
理のタイムチャート図である。なお、第４図においては
、マイクロコンピュータ３１は、モータ３７の回転速度
制御のみでなく、例えば、別のモータ（図示せず）の制
御なども同時に行なう場合を示している。一般に、マイ
クロコンピュータを用いて、モータなどを制御する場合
、時分割処理で行なうため、処理時間に余裕がある限り
、より多くの処理、例えば、複数個のモータの制御など
を行なうことは、きわめて広く行なわれている。さて、
タイマ割込み要求信号（ｔｌ、ｔｌ・・・・・・）がタ
イマカウンタ３２より入力されると、マイクロコンピュ
ータ３１は、フィルタ演算を開始する。第４図では、タ
イマ割込み３回毎にフィルタ演算を行なう例を示してい
る。フィルタ演算が終了すると、出力すべき値が決まっ
ているので、この出力値をＤ／Ａ変換器３５に与えるた
めのラッチ３３に値を書込む。このようにして、Ｄ／Ａ
変換器３６の値は、タイミングｔ２Ｌ２　、　ｔａ５　
、　ｔａ４を経る毎にｌＬ＋＋’２゜＆５・・・・・・
と変化していく。

発明が解決しようとする問題点 マイクロコンピュータ３１では、他の制御も同時に行な
っているため、他の割込み要求信号を、受けることがあ
る。このため、フィルタ演算が中断されることもあり得
る。例えば、第４図では、タイマ割込みｔ４．　ｔＬ５
　　に対するフィルタ演算中に、他の割込み処理を行な
うことにより、フィルタ演算が一時中断されている。こ
のため、演算結果の得られる時間が遅れることになる。

結果として、Ｄ／Ａ変換器３６の出力が変化するタイミ
ングが遅れる（　’ａｚから２Ｌ５へ変化するタイミン
グｔａ５、及びｌＬ５からａ６へ変わるタイミングｔａ
６が遅れる）。すなわち、出力のタイミングが変動する
ことになる。以下、この変動による制御系への影響を説
明する。

第６図は、モータ駆動系から回転速度が得られるまでの
しくみの一例を示す、プロ、ンク線図である。駆動指令
値（ここでは電圧であり、第３図の例では、Ｄ／Ａ変換
器３５の出力である。）はブロック６１により電流に変
換される。その変換係数ハコンダクタンスｇｍである。

この電流をブロック６２に示すようにトルクに変換する
。これは、モータコイルに電流を流すことにより、トル
クを発生する部分に相当するものであり、その変換係数
にでは一般にトルク定数とよばれるものである。

このようにして発生したトルクとトルク外乱とは、加算
点６３を経ることにより、実際のトルク、有効なトルク
となる。この有効トルクにより、ブロック６４に示すよ
うに、慣性量による積分効果を受けて、回転速度が得ら
れる。なお、ここでは、速度に比例する負荷は無視して
いる。さて、制御を行なうことは、このトルク外乱によ
る回転速度の変動を抑えることであるので、駆動指令に
は、このトルク外乱を打ち消すような信号が必要になる
。また、十分に打ち消すことができない部分についての
誤差による回転変動が、制御をかけても残る回転速度変
動である。さて、トルク外乱としては、回転体の偏芯マ
グネット着磁の不均一、軸受負荷などの周期的外乱が大
部分である。このような周期的外乱は、回転速度が一定
であれば、全て正弦波の重ね合わせと考えられる。そし
て、駆動指令には、この正弦波を打ち消す波形（すなわ
ち逆相の正弦波）が必要である。

第７図（ＩＬ）はトルク外乱のある周波数成分に対応す
る正弦波・である。さて、第３図のマイクロコンピュー
タ３１によりＤ／ム変換器３５からは、これと同一の出
力波形が出てこなくてはならない。

ところが、前述のように、演算結果が得られる時間が変
動するため、実際の出力波形は、第７図（ｂ）のように
異なった波形になる。すなわち、正弦波を、位相変調し
た形になる。これによる影響は、第８図に示すように、
本来のトルク外乱の周波数成分に対して、位相変調によ
り、側帯波として異なる周波数成分の信号を発生させた
ことに相当する。この側帯波成分は、トルク外乱とは関
係ないので、外乱の抑圧には、寄与しないのみでなく、
内部的なノイズとして、モータの回転速度を変調して、
新たな回転ムラを発生することになる。

問題点を解決するための手段 本発明では、従来の問題点を克服するために、ソフトウ
ェアにより値を書き換えられる第１の記憶手段と、一定
時間毎に第１の記憶手段の記憶値を記憶する第２の記憶
手段を設け、第２の記憶手段の記憶値によりモータを駆
動する。

作用 マイクロコンピュータのプログラムにより計算されたモ
ータの駆動指令は、第１の記憶手段に書き込まれる。ま
た、第２の記憶手段は、第１の記憶手段の出力値をタイ
マ割込み要求信号によりラッチする。第２の記憶手段の
出力はＤ／ム変換器につながっている。タイマ割込み要
求信号はプログラムによる影響を受けないので、時間間
隔は常に一定に保たれる。結果として、Ｄ／ム変換器の
出力の変化するタイミングは、時間的変動を受けない。

したがって、トルク外乱成分を位相変調することがなく
、余分な回転ムラ取分を生ずることはない。

実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は実
施例の構成を示す、回路図である。モータ７に取付けら
れた回転速度検出器８により得られた速度検出信号をマ
イクロコンピュータ１に入カスる。マイクロコンピュー
タ１では、検出した速度と基準速度とを比較し、その誤
差を求め、制御系の性能、安定性向上のためのフィルタ
演算を行ない、モータ駆動指令値を求める。求めたモー
タ駆動指令値は、プログラムにより第１のラッチ３に書
き込まれる。なお、フィルタ演算が一定時間間隔で行な
われるために、タイマカウンタ２からのタイマ割込みに
よりフィルタ演算を起動する。

第１のラッチ３の出力は第２のラッチ４に入力されてい
る。第２のラッチ４は、タイマカウンタ２からのタイマ
割込み要求信号により第１のラッチ３の出力値をラッチ
する。第２のラッチ４の出力は、Ｄ／ム変換器５へ送ら
れて、アナログ信号に変換される。アナログ信号となっ
たモータ駆動指令信号により、モータ駆動回路６を経て
、モータ７を駆動する。

第２図は、本発明実施例における各タイミングを示す図
である。まず、タイマ割込みがｔｌ、ｔ２・・・・・・
のように発生する。タイマ割込みによシ、マイクロコン
ピュータ１は、フィルタ演算を行なう。

第２図では、タイマ割込み３回につき１回フィルタ演算
を行なっている（　ｔ＋　、　ｔ４ｓ　ｔｌ・・・・・
・）。このフィルタ演算が終了すると第１のラッチ３に
駆動指令が書き込まれることになる（第２図には図示せ
ず）。次にフィルタ演算終了後のタイマ割込み（ｔ２．
　ｔｓ　、　ｔａ・・・・・・）により、第１のラッチ
３の出力が、第２のラッチ４によりラッチされる。

第２のラッチ４の出力はＤ／ム変換器５につながってい
るので、Ｄ／ム変換器５の出力値は、タイマ割込みｔ２
　＋　ｔ５　＋　ｔａ・・・・・・のタイミングに同期
して、＆１１　’２１　’３．・・・・・・のように変
化する。さて、従来例でも述べたように、マイクロコン
ピュータ１は、このモータ７の制御をしているだけとは
限らない。このため、場合によっては他の割込み処理を
行なうことも考えられ、しかも、このフィルタ演算より
優先的に行なう必要があるものも存在することも考えら
れる。すなわちタイマ割込みｔａ　＋　ｔｌ５　　にお
いて起動されたフィルタ処理は、他の割込みにより一時
中断されている。しかし、Ｄ／ム変換器５の出力は、タ
イマ割込みｔ、、　、　ｔｌ４により変化するので、他
の割込みによってフィル夕演算処理が中断されても、常
に同一時間間隔で変化する。すなわち、ｔ２　＝　ｔａ
２　、　ｔ５　＝ｔａ５　　。

ｔ８°ｔａ４　、　ｔ１１＝　ｔａ５　、　ｔ１４　＝
　ｔＬ６　、　ｔ１７＝＝ｔａ７　　が常に成り立って
いる。

なお、本実施例においては、マイクロコンピュータへの
割込み要求信号入力が、専用に複数個ある場合について
説明したが、マイクロコンピュータによっては、割込み
要求信号入力が１つしかない場合もある。この場合は、
複数個の割込み要求を一本の信号線に優先頴位をつけて
エンコードする回路を追加する。そして、第２のラッチ
を制御する信号は、対応する割込み（ここではタイマ割
込み）要求信号線を用いる。

発明の効果 以上述べた通り、本発明は、モータの速度制御において
、演算時間遅れ変動による影響を受けないため、複数個
のモータの制御を行なう場合でも、高精度な制御が可能
となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の構成を示す回路図、
第２図はその動作原理を示すタイミング図、第３図は従
来例の構成を示す回路図、第４図はその動作を示すタイ
ミング図、第６図はフィルタ演算処理を示すブロック図
、第６図はモータにおける外乱の影響を示すブロック図
、第７図はトルク外乱の変調を示す波形図、第８図は変
調の影響を示す周波数特性図である。 １．３１・・・・・・マイクロコンピュータ、２・・・
・・・タイマカウンタ、３，４．１３・・・・・・ラッ
チ、５゜３６・・・・・・Ｄ／ム変換器、７．３７・・
・・・・モータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
５　図　　　　　　　　　　　　×７Ｌ＝ＱＸπ−１＋
Ｕ　ｎＹ７Ｌ−（ＩＸｎ　＋ｂ、Ｘ７Ｉ−ｒ 第　６　図 桿　ＫＴ６３ン 第７図 ン）８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータに取り付けられた速度検出器より得られた信号を
   読み取り、この読み取った信号に対する目標速度値との
   誤差を共用の演算回路群を用いて時分割にて演算する演
   算手段と、この演算手段に対して、一定時刻ごとに前記
   時分割処理に割り込む割込信号を発生する計時手段を有
   し、前記割込信号をＮ回（Ｎは自然数）検出ごとに前記
   演算手段は前記誤差信号をもとに、モータ駆動指令を演
   算し、この演算結果を第一の記憶手段へ書き込み、前記
   計時手段からの割込信号により、前記第一の記憶手段の
   記憶値を第二の記憶手段へ転送し、第二の記憶手段の記
   憶値によりモータを駆動することを特徴とするモータの
   回転速度制御装置。