JPS6277614A

JPS6277614A - デイジタル位置制御装置

Info

Publication number: JPS6277614A
Application number: JP21617385A
Authority: JP
Inventors: Kinya Ito; 伊藤　欣也
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-04-09

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２相式オプチカルタコメータを有するモータの
回転位置決め制御に関し、特に位置決め制御系内で静的
摩擦を保障するための積分器を用いたディジタル位置制
御装置に関する。

（従来の技術）従来、この種のディジタル位置制御装置は、オプタコロ
ジック回路と、計数回路と、ディジタルアナログ変換回
路と、フリップフロップと・関数発生器と、積分器とを
備えて構成されている。

オプタコロジック回路はモータの回転に相応し、上記モ
ータに対してシャフトにより同軸結合された２相式オプ
チカルタコメータより発生する光タコパルスからモータ
の回転方向に応じたモータ回転パルスを発生するととも
に、回転方向の変化ごとに方向変化パルスを発生するも
のである。計数回路は上記モータの回転方向と回転移動
量とを外部から初期設定し、上記回転パルスによって減
算的に内容を更新するためのものである。ディジタルア
ナログ変換回路は計数回路から出力された回転移動量を
アナログ電圧に変換するとともに、計数回路から出力さ
れる回転方向に対応した符号を付すためのものである。

フリップフロップは、上記計数回路から出力される回転
移動量があらかじめ定められた値以下であるときには、
方向変化パルスに応答してセットするためのものである
。関数発生器は、上記アナログ量と上記符号とに応答し
て、モータの回転速度を制御する基準電圧を発生するた
めのものである。積分器は、フリップフロップがセット
状態にある間にはアナログ量を積分するためのものでち
る。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来のディジタル位置制御装置は、上記構成に
おいて制御系の安定性の観点から積分器の時定数は位置
サーボのバンド幅より少なくとも１／１０以下の低い周
波数に設定せざるを得す、要求量最小位置決め誤差の範
囲内に落焉く時間（整定時間）は、積分時定敬によって
決定される長い時間であるという欠点がある。

本発明の目的は、積分器の動作を開始した後、位置誤差
応答の値が要求位置決めの誤差範囲内に入るたびに積分
器をリセットすることによって上記欠点を除去し、最終
位置決め誤差範囲内に落ちつくまでの長い整定時間を短
縮し、応答時間を早めることができるように構成したデ
ィジタル位置制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によるディジタル位置制御装置は、オブタコロジ
ック回路と、計数手段と、ディジタルアナログ変換手段
と、第１のディジタル比較手段と、フリップフロップと
、第２のディジタル比較手段と、関数発生手段と、積分
手段とを具備して構成したものである。

オブタコロジック回路は、モータの回転に相応して２相
式オプチカルタコメータよ多発生するオプチカルタコメ
ータパルスからモータの回転方向に応じた回転パルスと
、モータの回転方向の変化ごとに方向変化パルスとを発
生するためのものである。

計数手段は、モータの回転方向と、回転移動量とを外部
から初期設定することができ、回転パルスによって減算
的に内容を更新するためのものである。

ディジタルアナログ変換手段は、計数手段から出力され
る回転移動量をアナログ量に変換し、計数手段から出力
される回転方向に対応した符号を伺すためのものである
。

第１のディジタル比較手段は、計数手段から出力される
回転移動量があらかじめ定められた第１の値以下になっ
ていることを検出するためのものである。

フリップフロップは、第１のディジタル比較手段の出力
に応じて回転方向の変化に対応した方向変化パルスをセ
ットするためのものである。

紀２のディジタル比較手段は、移動量が第２の値以下で
あることを検出するためのものである。

関数発生手段は、アナログ斂と上記符号とに応答してモ
ータの回転速度を制御するための基準電圧を発生するた
めのものである。

積分手段は、七ツト状態になるとアナログ量を積分し、
フリップフロップがセットの状態であって、上記移動量
が第２の値以下になると積分値をリセットし、この間に
上記積分を休止するためのものである。

本発明は上記構成において、２相式オプチカルタコメー
タを有するモータの回転位置決め制御を比例・積分操作
によって行うことができるように構成したものである。

（実施例）次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明によるディジタル位置制御装置の一実
施飼を示すブロック図である。本実施例は計数器１と、
反転回路２と、ディジタルアナログ変換器（ＤＡ変換器
）３と、関数発生器４と、電力増幅器５と、モータ６と
、２相式のオプチカルタコメータ７と、負荷８と、オプ
タコロジック回路９と、速度検出器１０と、積分器１１
と、第１のディジタル比較回路１２と、フリップフロッ
プ１３と、論理積回路１４と、第２のディジタル比較回
路１５と、第１のサミングポイント１６と、第２のサミ
ングポイント１７とから構成されている。

第１図を参照すると、入力信号線１９は計数器１のロー
ド入力端子に接続され、入力信号線１Ｂは計数器１のプ
リセット端子に導かれている。計数器１の出力は反転回
路２とＤＡ変換器３の極性ビット入力端子とに導かれて
いる。反転回路２の出力は、ＤＡ変換器３と、第２のデ
ィジタル比較回路１５と、第１のディジタル比較回路１
２との入力端子に接続されている。ＤＡ変換器３の出力
は、速度プロファイルを発生するための関数発生器４と
、積分器１１との入力端子に導かれている。

関数発生器４の出力は、第１のサミングポイント１６の
一つの入力端子に接続され、第１のサミングポイント１
６の出力はモータ６を駆動するための電力増幅器５の入
力端子に導かれている。モータ６には、オプチカルタコ
メータ７と負荷８とがシャフトによって結合されている
。オプチカルタコメータ７の出力は、モータの速度を検
出するための速度検出器１０と、オプチカルタコロジッ
ク回路９との入力端子にそれぞれに接続されている。

積分器１１の出力と速度検出器１０の出力とは第２のサ
ミングポイント１７によって加算された後、第１のサミ
ングポイント１６によって関数発生器４の出力に加算さ
れている。オプチカルタコロジック回路９の８本の出力
線２０．２１．２２は、それぞれ計数器１のカウントア
ンプ端子、カウントダウン端子、およびフリップフロッ
プ１３のプリセット端子に接続されている。フリップフ
ロップ１３のリセット端子には第１のディジタル比較回
路１２の出力が導かれている。フリップフロップ１３と
第２のディジタル比較回路１５との出力は論理積回路１
４の一対の入力端子にそれぞれ接続され、論理積回路１
４の出力は積分器１１のリセット端子に接続されている
。

次に、第１図を参照して本発明の動作を詳述する。

まず、第１図より理解されるように計数器１から反転回
路２、ＤＡ変換器３、関数発生器４、第１のサミングポ
イント１６、電力増幅器５、モータ６、オプチカルタコ
メータ７、オプタコロジック回路９、および計数器１に
よって形成される閉ループは、オプチカルタコメータ７
を位置センサーとする位置設定のフィードバックループ
（位置サーボループ）を構成している。

また、この位置サーボループのダンピングループとして
第１図において記号Ａで示す速度ループが構成されてい
ることも容易に理解される。位ごサーボコントロール回
路（図示せず）から入力信号線１９にはオプチカルタコ
メータ出力数に換算されたモータ６の回転移動量と回転
方向とが供給され、入力信号線１８に現れる起動パルス
をトリ゛ガとして計数器１にそれぞれ初期設定されてい
る。

回転方向の情報は、計数器１の最上位ビットにプリセッ
トされる。回転方向が順方向の場合には、例えば論理−
Ｏｌによって表わされる回転方向情報と、回転移動量の
絶対値とが与えられ、逆方向の場合には論理１１１によ
って表わされる回転方向情報と回転移動量の％ＩＩの補
数、つまシ負の゛回転移動量値とが与えられる。これら
の値が計数器１にセットされると、逆方向が指定されて
いるときには反転回路２は計数器１にセットされた回転
移動量情報ビットを反転させ、ＤＡ変換器３と、第２の
ディジタル比較回路１５と、第１のディジタル比較回路
１２とに上記情報ビットを出力する。

ＤＡ変換器３は、反転回路２の出力を極性ビットに相応
してアナログ電圧に変換する。関数発生器４はＤＡ変換
器３の出力に応答してモータ６の回転速度を制御するた
めの基準電圧を発生する。基剤電圧は電力増幅器５で増
幅された後にモータ６に印加される。モータ６の回転に
よってオプチカルタコメータ７からは２相のオプチカル
タコメータパルスが現われ、速度検出器１０とオプタコ
ロジック回路９とに出力される。速度検出器１０はオプ
チカルタコメータパルスによってモータ６の回転速度を
検出する。オプチカルタコメータパルスは第２のサミン
グポイント１７を経由して第１のサミングポイント１６
に加えられ、関数発生器４の出力との間で減算が実行さ
れる。反転回路２の出力があらかじめ定められだ値以下
（最終ボジショニング領域）にならない間には、後述す
るように論理積回路１４におけるＡＮＤ条件が満足され
ないため、積分器１１は機能せずリセット状態を保つ。

一方、オプタコロジック回路９はオプチカルタコメーク
７からの２相のオプチカルタコメータパルスにより、モ
ータ６の回転方向に対応して、それぞれｊ旧方向パルス
（出力線２１）、または逆方向パルス（出力線２０）を
発生して計数器１に出力する。計数器１においては、初
期設定された回転移動量が上記順方向パルスまたは逆方
向パルスによって減算的に更新される。

以上に述べた位置サーボループと速度ループとによって
実行されるフィードバック制御により、計数器１の値、
つまシ反転回路２の値は亀Ｏ１に向って小さくなってゆ
く。この値があらかじめ定められた値以下になると、第
１のディジタル比較回路１２の出力が論理％１１となシ
、フリップフロップ１３のリセットが解除され、これ以
降は解除状態が継続される。第２のディジタル比較回路
１５も反転回路２の出力を監視しておシ、その値が規定
値以内になると論理積回路１４に論理％Ｏｌが出力され
る。しかし、上記以外のときには論理積回路１４へ常に
論理％１１が出力されている。

この規定値が要求づれている最終位置眼差に相応するも
のである。

モータ６の回転方向が変化すると、その都度、オプタコ
ロジック回路９は方向変化パルスを出力信号＃！２２に
出力する。リセット入力解除状態のときに、ツリツブフ
ロップ１３が方向変化パルスを受取ると、フリップフロ
ップ１３はセラ）状態になり、論理積回路１４に論理１
１１を出力する。

第２のディジタル比較回路１６から出力された論理１１
１と、ツリツブフロップ１５から出力された論理％１１
とにより、論理積回路１４においてＡＮＤ条件が成立す
ると、積分器１１のリセット状態が解除されてＤＡ変換
器３の出力が積分され始める。この積分器１１の出力は
第２のサミングポイント１７において前述した速度検出
器に加算され、第１のサミングポイント１６に出力され
る。

斯かる積分器１１の効果は、負荷８を含めた駆動系全体
によって発生する静摩擦にもとづくモータ６の低域駆動
不足を保障するものである。積分器１１によって積分が
行われるようになっても、第２のディジタル比較回路１
６から論理％０〃が出力されると論理積回路１４におけ
るＡＮＤ条件が不成立とな）、積分値がリセットされる
。この間に積分は行われず、比例動作のみが実行される
ことになる。

第２図は、第１図に示した実施例における主要部分の動
作波形を示すタイムチャートでおる。

第２図において、波形ａはＤＡ変換器３の出力波形であ
り、位置応答全体の波形を表わすものである。第１のデ
ィジタル比較回路１２の出力（ｂ）が時刻ｔ０で論理％
１　’になると方向変化パルス（Ｃ）に応答してフリッ
プフロップ１３の出力（ａ）が論理％１Ｎになる。論理
積回路１４の出力（ｆ）も時刻ｔ１で論理％１１になる
が、第２のディジタル比較回路１５の出力（ｅ）が時刻
ｔ１〜ｔ、で論理％０＃になると、論理積回路１４の出
力（ｆ）は論理％Ｏｌになることがわかる。時刻１．か
ら時刻ｔ、までと時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間では積
分器１１は動作せず、時刻ｔ、から時刻ｔ、までの間と
、時刻ｔ３以降では動作する。

（発明の効果）本発明は以上説明したように、積分器の動作を開始した
後、位置誤差応答の値が要求位置決めの誤差範囲内に入
るたびに積分器をリセットすることによって比例操作お
よび積分操作を用いた位置サーボループにおいても、積
分器の導入による整定時間の長さを短縮でき、結果的に
応答性を高めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるディジタル位置制御装置の一実
施例を示すブロック図である。第２図は、第１図に示すディジタル位置制御装置の最終
位置応答時の各部の波形を示すタイミングチャートであ
る。１・・−計数器２・・・反転回路３・・・ディジタルアナログ変換回路４・・・関数発生器６・・・電力増幅器６・・・モータ７・・・オプチカルタコメータ８・・・負　荷９・・・オプタコロジック回路１０・・・速度検出器１１・・・積分器１２．１５・・・ディジタル比較回路１３拳・・フリップフロップ１４・拳・論理積回路１６．１７番Ｉｌｌ＋サミングポイント１８〜２２　拳
　Ｑ　−信号線

Claims

【特許請求の範囲】

モータの回転に相応して２相式オプチカルタコメータよ
り発生するオプチカルタコメータパルスから前記モータ
の回転方向に応じた回転パルスと、前記モータの回転方
向の変化ごとに方向変化パルスとを発生するためのオプ
タコロジック回路と、前記モータの回転方向と回転移動
量とを外部から初期設定することができ、前記回転パル
スによつて減算的に内容を更新するための計数手段と、
前記計数手段から出力される前記回転移動量をアナログ
量に変換し、前記計数手段から出力される前記回転方向
に対応した符号を付すためのディジタルアナログ変換手
段と、前記計数手段から出力される前記回転移動量が、
あらかじめ定められた第１の値以下になつていることを
検出するための第１のディジタル比較手段と、前記第１
のディジタル比較手段の出力に応じて前記回転方向の変
化に対応した方向変化パルスをセットするためのフリッ
プフロップと、前記移動量が第２の値以下であることを
検出するための第２のディジタル比較手段と、前記アナ
ログ量と前記符号とに応答して前記モータの回転速度を
制御するための基準電圧を発生するための関数発生手段
と、前記セット状態になると前記アナログ量を積分し、
前記フリップフロップがセットの状態であつて前記移動
量が第２の値以下になると積分値をリセットし、この間
に前記積分を休止するための積分手段とを具備し、前記
２相式オプチカルタコメータを有する前記モータの回転
位置決め制御を比例・積分操作によつて行うことができ
るように構成したことを特徴とするディジタル位置制御
装置。