JPS62290376A - 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４図により説明する。すなわ
ち、第４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ためのフィルタ演算
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。（具体
例としては出力ボートがこれに対応する。）ラッチ３３
の出力はＤ／Ａ変換器３５により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１．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６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Ｕｎ　
、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＝＝ｃ　−Ｘｎ　、　＋Ｕｎ Ｙｎ：ａ″ｘｎ＋ｂＩｌｘｎ−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４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
タイマ割込として、マイクロコンピュータ３１に入力さ
れる。タイマカウンタ３２は発振器（図示せず）よりの
安定した信号を計数するものであり、マイクロコンピュ
ータ３１によりその計数値（すなわち計時時間）を設定
することができる。第５図は、このモータ３７の制御に
おける処理のタイミングチャート図である。

なお、第６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
に余裕のある限り、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
いることであり、別に珍しいことではない。さて、タイ
マ割込要求信号（ｔｌ　　＋　ｔ２　　＋・・・・・・
）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５図で
はタイマ割込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３６に与える
ためのラッチ３３に値　。

を書き込む。このようにして、Ｄ／Ａ変換器３６の値は
、タイピングｔａ２　＋　”５　＋　ｔｌ４を経る毎に
、ａ＋　ｌ　ａ２　＋　”Ｓ・・・・・・と変化してい
く。なお、フィルタ演算はタイマ割込み周期に比べて十
分に短かい時間で終了するものとする。

発明が解決しようとする問題点 サテ、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有り
える。例えば、第５図ではタイマ割込ｔ４．ｔ１３に対
するフィルタ演算中に、他の割込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。このだめ、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３５の出力が変化するタイミングが遅れ
る。（ａ２から＆５へ変化するタイミングｔ＆５、及び
ａ５から＆６へ変化するタイミングｔａ６　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７図はモータ１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ブロック線図である。

駆動指令値（ここでは電圧であり、第４図の例ではＤ／
Ａ変換器３５の出力である。）はプ０ツク６１により電
流に変換される。その変換係数はコンダクタンス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Ｋｔ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、すなわち有効
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、回転対の偏
芯、マグネット着磁の不均一、軸受負荷などの周期的外
乱が大部分そある。

このような周期的外乱は、回転速度が一定であれば、全
て正弦波の重ね合せと考えられる。そして１．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８図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４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
てくる必要がある。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８
図（′ｂ）のように異なった波形となる。すなわち、正
弦波を位相変調した形となる。これによる影響は、第９
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
。

まだ、タイマ割込要求信号は、モータの回転位相に同期
していないため、フィルタ演算を行なう時刻が、モータ
の回転位相と合致しない。このため、周期的トルク外乱
に対して、打ち消すべきタイピングで出力しなければな
らない駆動指令のタイピングが一致しないため、やはり
高精度な制御ができなくなってしまう。

本発明はこのような問題点を解決し、高精度に速度制御
を行えるモータの速度制御装置を提供することを目的と
する。

間呟点を解決するための手段 以上の問題点を解決するだめに、本発明は、モータの回
転により得られる回転位置（または位相）検出信号によ
りリセットされるタイマカウンタを設け、このタイマカ
ウンタにより発生するタイマ割込み要求により、モータ
駆動指令値を算出し、算出結果を第１の記憶手段へ書き
込み、前記タイマ割込み要求信号により、第１の記憶手
段の記憶値を第２の配憶手段へ転送し、第２の記憶手段
の記憶値によりモータを駆動する。

作用 モータに取付けられた回転位置検出器により検出された
回転位置検出信号は、タイマカウンタを初期化する。こ
れにより、タイマカウンタの計数状態は、モータの回転
位置に同期する。すなわち、タイマカウンタの計数状態
は、モータの回転に対して、位相変調を受けない。この
タイマカウンタの計数により、一定時間毎にマイクロコ
ンピュータにタイマ割込みをかけ、モータ駆動指令値の
計算を行なわせる。得られた。駆動指令値は第１のラッ
チに送られ、さらに次のタイマ割込み要求により、第２
のランチに送られ、実際のモータ、駆動に用いられる信
号となる。このため、実際のモータ駆動に用いられる信
号が変化するタイミングは、に同期しておシ、かつ多重
処理による時間軸上での変動を受けなくなり、高精度な
速度制御が実現できる。

実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図は本
発明の一実施例を示す回路ブロック図である。

すなわち、モータアに取付けられた回転速度検出器８に
よる回転速度検出信号をマイクロコンピュータ１に入力
する。マイクロコンピュータ１では、入力された速度信
号と速度基準値とを比較し、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ためのフ
ィルタ演算を行なう。フィルタ演算の結果得られたモー
タ駆動指令値を第１のラッチ３へ書込む。このフィルタ
演算は、タイマカウンタ２より出力されるタイマ割込み
要求信号により開始される。また、このタイマ割込み要
求信号により、第１のラッチ３の出力を第２のラッチ４
へと転送している。っタイマ割込７、右＋汗旦Ｉ、ト、
ノ　ｈイ１．７し１　−　力　４　ユφ々ぺ＼−理を行
なっていても、影響を受けることのない信号である。し
たがって、第２のラッチ４の出力は一定時間毎に変化す
る。第２のラッチ４の出力は、Ｄ／Ａ変換器５によりア
ナログ化され、モータ駆動回路６に送られ、モータ７を
駆動する。すなわち、実際のモータを駆動するだめの指
令信号は、第２のラッチ４の出力である。

一方、モータ７に取付けられた回転位相検出器９による
回転位相検出信号により、タイマカウンタ２をリセット
する。これにより、タイマカウンタ２の計数状態はモー
タ７の回転位相に同期する。

このため、実際のモータ駆動指令信号の出力タイミング
は、モータ７の回転位相に同期したタイミングで変化す
るので、外乱に対して打消す信号を容易に発生すること
ができる。

第２図は、本実施例におけるタイミング関係を示す波形
図である。これは従来例と同様に、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。タイマ割込み
ｉｉ　ｒ　ｔ４　＊　ｔ７　＋　ｔｌｏ　＋　ｔ１３・
・・・・・においてフィルタ演算が行なわれる。フィル
タ演算にて求められたモータ、駆動のための出力値は、
演算終了時に、第１図の第１のラッチ３に書込まれる。

第１のラッチ３の出力は、タイマ割込みｔ１＊　ｔ２　
ｒ　ｔ５　＋　ｔ４　＋　ｔ５・・・・・・毎に、第２
のラッチ４に送られる。

したがって、実質、第２のラッチ４が変化するのは、タ
イマ割込みｔ２　＋　ｔ５　＋　ｔ８　＋　ｔ４４・・
・・・・に同期している。したがって第２のラッチ４に
接続されたＤ／Ａ変換器５の出力は、第２図に示すよう
に、タイばングｔ２　＋　ｔ５　＋　ｔ８　＋　ｉｊ＋
毎にそれぞれ＆２１’５゜ＩＬ４ｙ’５　と変化する。

したがって、ｔ７＋ｔｉ６における場合のように、フィ
ルタ演算中に、他の割込み処理が入って、フィルタ演算
が中断されて、演算終了が遅くなった場合でも、Ｄ／Ａ
変換器５の出力が変化するタイピングは、ｉ８＋及びｔ
１７であり、一定のタイミングである。また、回転位相
パルスにより、タイマカウンタ２にリセットをかける。

第２図では、タイマ割込みｔ９．ｔ１８のときに回転位
相パルスが入って、タイマカウンタ２をリセットし、タ
イマカウンタ２と回転位相とが同期することになる。こ
れにより、同一の回転位相時の外乱に対してこれを打消
すためのモータ駆動指令の出力タイミングが、常に同一
回転位相に保たれるので、前述のような、外乱を位相変
調することが発生しない。したがって高精度な速度制御
を実現し得ることができる。

第３図は、本発明の別の実施例を示す回路ブロック図で
ある。第３図においては、回転位相検出器１９の信号を
タイマカウンタに入力する代わりにマイクロコンピュー
タ１１の優先割込み端子に入力している。そしてマイク
ロコンピュータ１１により、タイマカウンタ１２をリセ
ットする。この第２の実施例の動作は次のようになる。

回転位相パルスが優先割込み要求信号として、マイクロ
コンピュータ１１に入力されると、マイクロコンピュー
タでは、たとえいかなる処理を行なっていても、優先割
込みを受付け、この割込み処理を開始する。割込み処理
としては、タイマカウンタ１２をリセットすることを行
なう。すなわち、優先側：１１１−１プｂｎ郊シ七ム売
払　日畝イカ和パルス禍：十全出されてから、極めて短
時間で、タイマカウンタ１２をリセットすることができ
るものである。また、本実施例においては、回転位相パ
ルスをマイクロコンピュータ１１に直接入力しているの
で、上記リセット処理が終了した後、回転位相制御に関
する処理などが容易にできるという特徴も有している。

速度制御に加えて、位相制御を行なうことは、速度の定
常的な安定性を向上する作用があるので、本実施例はそ
の効果を発揮するのに適した形態といえる。

なお、第１及び第２の実施例の説明においては、回転位
相検出器よシの回転位相検出パルスにより、直接又は間
接的に、タイマカウンタをリセットしているが、例えば
、速度検出器として周波数発電器を用いる場合には、こ
の周波数発電器の出力信号を分周して、回転位相パルス
を作り、そのパルスを用いることができる。したがって
、回転位相検出のだめの専用の検出器が不要になるっま
た、周波数発電器を用いる場合には、速度情報は、一定
回転位相毎に、離散時間的に得られる。

したがって、フィルタ演算を周波数発電器のパルス入力
毎に行ない、かつ、回転位相に同期させることにより、
速度情報を過不足なく用いることができ、高精度な制御
に適したものであるといえる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は簡単な構成でありながら、
多重処理をすることによる制御出力の時間軸変動を取除
くことができ、高精度な制御が可能となるものであり、
その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック回
路図、第２図は同実施例の動作を示すタイピング波形図
、第３図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック
回路図、第４図は従来の構成例を示すブロック回路図、
第６図は同従来例の動作を示すタイピング波形図、第６
図はフィルタ演算の方法を示すプ０７り線図、第７図は
モータ、駆動系における外乱の入り方を示すブロック線
図、第８図は従来例における外乱入力と外乱応答例を示
す波形図、第９図は第８図における外乱応答における周
波数スペクトラム図であるっ １．１１．３１・・・・・・マイクロコンピュータ、２
１１２．３２・・・・・・タイマカウンタ、３，４，１
３゜１４　、３３・・・・・・ラッチ、５，１５．３５
・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、６，１６．３６・・・・・
・モータ駆動回路、７゜１７．３７・・・・・・モータ
、８，１８．３８・・・・・・回転速度検出器、９，１
９・・・・・・回転位相検出器。

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時
   分割演算手段と、この時分割演算手段に対して、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
   計時手段と、第一の記憶手段と、第二の記憶手段を有し
   、前記割込信号をＮ回（Ｎは自然数）検出するごとに前
   記時分割演算手段は前記誤差をもとにモータ駆動指令を
   演算し、この演算結果を前記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
   段の記憶値を前記第二の記憶手段へ転送し、前記第二の
   記憶手段の記憶値によりモータを駆動し、モータの回転
   位相検出信号により、前記計時手段を初期化することを
   特徴とするモータの速度制御装置。