JPS648545B2 - - Google Patents

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JPS648545B2
JPS648545B2 JP56182836A JP18283681A JPS648545B2 JP S648545 B2 JPS648545 B2 JP S648545B2 JP 56182836 A JP56182836 A JP 56182836A JP 18283681 A JP18283681 A JP 18283681A JP S648545 B2 JPS648545 B2 JP S648545B2
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JP
Japan
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low
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motor
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JP56182836A
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JPS5886880A (ja
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Makoto Akyama
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いくつかの設定回転速度をもつ、ま
たは連続的に回転速度を変えて使用するモータの
制御装置に関するもので、それぞれの設定回転数
と対応させて、制御ループ利得を自動的に可変
し、常にその設定回転数において可能な最大ルー
プ利得を得、かつ最適なダンピングを得るように
して、モータの速度制御性能を最大限にひき出そ
うとするものである。
一般にモータ制御系を設計する際、モータの外
乱に対する回転数変動率を小さくしたり、応答時
間をはやくしたりするために、できるだけ制御ル
ープの利得を大きく設計するのが普通であるが、
通常は、制御ループの利得の最大値、換言すると
制御系の可能なカツト・オフ周波数の最大値は、
モータの回転数に比例した周波数を出力する周波
数発電機の出力周波数の値によつて限定される。
例えば、一般的にサンプル・アンド・ホールド式
の速度デイスクリミネータを用いたモータ制御系
では、周波数発電機の出力周波数の約1/12から1/
20程度が制御系の応答周波数の最大の限界値であ
ると考えられる。
以上の理由から、常に最高の制御特性を得るた
めには、基準周波数を可変して、モータの回転数
設定を変えるたびに、それぞれの回転数に対応す
る制御ループ利得、すなわち、低回転速度には低
い制御ループ利得を、高速回転時には高い制御ル
ープ利得を設定する必要が生じ、上記基準周波数
を切換えると同時に制御ループ利得も切換え、か
つ、最適なダンピングを保持する為、ゲイン交点
の位相余有を決定するフイルタ(本願発明の場合
は、低域補償フイルタ)の折点周波数も切換える
必要があつた。
本発明は以上の欠点をなくしたモータの制御装
置を提供せんとするもので、基準周波数を可変し
て、モータの回転数を変える時、その回転数に応
じて自動的に制御系のループ利得と位相補償用フ
イルタの折点周波数を制御して、常に最高の制御
性能を得ようとするものである。
第1図は本発明の一実施例を示す要部ブロツク
図である。同図において、1はデイスク2を回転
させ、かつその回転数に比例した周波数信号FG
を発生する周波数発電機3を備えたモータ、4は
発振回路5を出力周波数を分周する分周回路であ
り、その出力周波数Rはモータ1の回転の基準周
波数となる。6は基準周波数Rと周波数発電機3
の出力周波数FGを比較してモータ1の回転の速
度誤差信号をつくる速度誤差検出回路、7は速度
誤差信号の低域成分を増強して低域でのループ利
得を増大させるための低域補償回路で、その折点
周波数1は発振回路5の出力周波数cに比例して
可変され、また同時にその増幅度も可変される。
すなわち、発振回路5の出力周波数cの値が2倍
になると、低域補償回路7の折点周波数1が2倍
になるとともに増幅度も2倍増大する。
8は低域補償回路7の出力に含まれる雑音やリ
ツプル成分を除去するためのローパス・フイルタ
で、そのカツト・オフ周波数rも発振回路5の出
力周波数cに比例して可変される。9はローパ
ス・フイルタ8の出力電圧を増幅してモータ1に
電流を供給するための駆動回路である。
以上述べたモータ1、周波数発電機3、速度誤
差検出回路6、低域補償回路7、ローパス・フイ
ルタ8、および駆動回路9で速度制御ループを構
成し、モータ1は基準周波数Rに比例して回転制
御される。
第2図、第3図は基準周波数Rを可変して、モ
ータ1の回転速度を1/2の速度に設定した時の、
低域補償回路7の伝達特性の変化、およびモータ
の制御特性(回転数変動率)の変化を示す図であ
る。
第2図、第3図において、aはAに、bはBに
対応する。11′は低域補償回路7の折点周波
数であり、22′は制御系のループを閉じた時
に生じる系のカツト・オフ周波数で、12また
1′と2′の相乗平均は系の応答周波数(自然周
波数)を示す。
第3図のAの状態において、モータの制御特性
を良好にする為、例えば2FG/12の様に、ほぼそ の上限に近い値まで系の応答周波数、すなわちル
ープ利得を上げてあると仮定すると、基準周波数
Rを1/2にしてモータ1の回転速度を1/2にしよう
とする場合、もしループ利得が一定で変化しない
時は、周波数発電機3の出力周波数と制御系のカ
ツト・オフ周波数の比が限界値の半分の6倍とな
つて、制御系の動作は不安定となる。
このため、第2図に示すように、低域補償回路
7の特性、すなわち平担部分の利得と折点周波数
をともに1/2とすることにより、制御系のカツ
ト・オフ周波数を第3図のBに示す様に1/2に下
げることが出来る。その結果、周波数発電機3の
出力周波数FG′と、制御系のカツト・オフ周波数
2′の比は12倍となつて、制御系の安定性は保持
される。
第4図は速度誤差検出回路6の構成例で、11
は周波数発電機3の出力周波数の立上り、または
立下がりエツジでトリガされて基準周波数(クロ
ツク周波数)Rのカウントを開始し、一定数カウ
ントした後に動作を停止して一定巾パルスτ1を発
生するカウンタ、12はカウンタ11の立下りエ
ツジでトリガされて基準周波数Rのカウントを開
始し、一定数カウントした後に動作を停止して一
定巾のパルスτ2を発生するカウンタである。13
はカウンタ11とカウンタ12の出力パルスを加
算する加算回路である。
第5図は速度誤差検出回路の動作を示すタイム
チヤートで、同図aの、速度が基準周波数と同期
している状態で、周波数発電機3の出力周波数の
周期1/FGと、カウンタ11とカウンタ12の
出力パルス巾の和τ1+τ2が一致する様に動作す
る。
第5図bはモータが遅すぎる場合で、周波数発
電機3の出力周波数の周期が大きくなり、その結
果、1/FG−(τ1+τ2)の巾のモータ加速パルスe1
を 発生する様子を示している。また同図cはモータ
が速すぎる場合で、周波数発電機3の出力周波数
の周期が小さくなり、その結果、(τ1+τ2)−1/
FG の巾のモータ減速パルスe2を発生する様子を示し
ている。
第6図は周波数によつて、増幅度と折点周波数
が制御される低域補償回路7の構成例で、スイツ
チド・キヤパシタ21を入力素子、抵抗値Rの
抵抗22を帰還素子とした演算増幅器23で構成
される反転増幅器24と、スイツチド・キヤパシ
タ25,26で構成される等価抵抗R1,R2とコ
ンデンサ27からなるラグ・リード・フイルタ2
8で構成される。29はスイツチド・キヤパシタ
21,25,26のスイツチングを行なうスイツ
チング・パルス発生回路である。
第7図はスイツチド・キヤパシタ21,25,
26の構成図で、電界効果トランジスタからなる
電子スイツチ31,32、およびコンデンサ33
で構成されている。
第8図は入力周波数cによつてトリガされ、電
子スイツチ31,32を交互にスイツチングし
て、コンデンサ33の充放電電流を制御するスイ
ツチング・パルス発生回路29の出力波形のタイ
ムチヤートである。
一般に、スイツチド・キヤパシタの等価抵抗値
はスイツチング周期とスイツチド・キヤパシタを
構成するコンデンサの容量の比で表わされるため
スイツチド・キヤパシタ21,25,26を構成
するコンデンサの容量をC1,C2,C3とし、さら
にスイツチング周期をTとすると、それぞれの等
価抵抗値R1,R2,R3は、それぞれT/C1,T/
C2,T/C3となり、T=1/2πcとすると、それぞ れ1/2πc・C1、1/2πc・C2、1/2πc・C3
なつて、 スイツチング・パルス発生回路のスイツチング周
波数に反比例して変化する。
第6図において、反転増幅器24の増幅度G1
は、 G1=R/R1=2π・c・C1・R となつて、スイツチング周波数cに比例して変化
する。一方、ラグ・リード・フイルタ28の等価
抵抗R2,R3cに反比例して変化するため、そ
の折点周波数1もスイツチング周波数cに比例し
て変化することがわかる。今説明した低域補償回
路7は第2図のグラフに示した様に、例えばスイ
ツチング周波数cを1/2とすることにより、折点
周波数は1から1′(=1/2)と1/2の値に可変で
き ることを示す。
第9図は周波数によつてカツト・オフ周波数が
制御されるローパス・フイルタ8の構成例で、第
7図と同様の構成のスイツチド・キヤパシタ4
2,43からなる等価抵抗と、コンデンサ44,
45、演算増幅器46からなる電圧ホロワ回路で
2次のアクテイブ・ローパス・フイルタを構成し
ている。スイツチド・キヤパシタ42,43から
なる等価抵抗の値は、第7図のスイツチド・キヤ
パシタで説明した様に、スイツチング周波数c
反比例して制御されるため、この2次ローパス・
フイルタのカツト・オフ周波数はスイツチング周
波数に比例して可変される。
第10図は、第6図における反転増幅器24と
おきかえても同様の動作を行なわせることのでき
るアツテネータの構成図で、スイツチド・キヤパ
シタ51、抵抗52、演算増幅器による電圧ホロ
ワ回路53で構成される。抵抗52の値をスイツ
チド・キヤパシタ51の等価抵抗値より十分に小
さく設定することにより、伝達利得はほぼスイツ
チング周波数に比例して制御される。
以上の説明では、基準周波数として、発振回路
5の出力周波数cを分周した周波数Rを用いた
が、分周前の周波数cを基準周波数としても同様
の動作を行なわせることが出来る。
以上述べた様に、本発明のモータ制御装置は、
モータの基準周波数、すなわち回転数に比例し
て、制御ループの利得、低域補償フイルタの折点
周波数、ローパスフイルタのカツト・オフ周波数
をすべて同時に変えることができる。
すなわち、いかなる設定回転数においても、
周波数発電機の出力周波数、制御ループのゲイ
ン交点周波数、低域補償フイルタの折点周波
数、ローパス・フイルタのカツト・オフ周波数
それぞれの相互の関係(周波数比)を一定と出来
る為、常に制御ループのゲイン交点での位相余有
は一定値とすることが出来、常に最適なダンピン
グ値が保持されて、安定な性能を発揮することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す要部ブロツク
構成図、第2図は高域補償回路の特性図、第3図
はモータの制御特性を示す図、第4図は速度誤差
検出回路の構成例図、第5図a,b,cは速度誤
差検出回路の動作を説明するためのタイムチヤー
ト、第6図は低域補償回路の構成例図、第7図は
スイツチド・キヤパシタの構成例図、第8図はス
イツチング・パルス発生回路のタイムチヤート、
第9図はローパス・フイルタの構成例図、第10
図はアツテネータの構成例図である。 1……モータ、3……周波数発電機、4……分
周回路、5……発振回路、6……速度誤差検出回
路、7……低域補償回路、8……ローパス・フイ
ルタ、9……駆動回路、21,25,26,51
……スイツチド・キヤパシタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転数に応じた周波数信号を発生する周波数
    発電機を備えたモータと、基準周波数信号と前記
    周波数発電機の出力周波数信号を比較して速度誤
    差信号を出力する速度誤差検出手段と、該速度誤
    差検出手段の出力信号を増幅し、かつその出力信
    号に含まれている低い周波数成分を増強するため
    の低域補償手段と、該低域補償手段の出力信号に
    含まれるリツプル成分を除去するためのフイルタ
    手段と、該フイルタ手段の出力電圧を増幅して前
    記モータに駆動電流を供給する駆動手段を含めて
    構成されるモータの速度制御ループを具備し、か
    つ前記低域補償手段を、外部の制御信号によつて
    増幅度が制御される可変増幅器と、同じく外部の
    制御信号によつて折れ点周波数が制御されるロー
    パス・フイルタで構成し、かつ前記低域補償手段
    を前記モータの回転数に比例した周波数信号で制
    御するようにしたことを特徴とするモータの制御
    装置。 2 基準周波数信号または、その整数倍の周波数
    をもつ周波数信号で、前記低域補償手段の折点周
    波数と増幅度を制御するようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のモータの制御装
    置。 3 基準周波数信号を発振器の出力周波数信号を
    分周することによつて得、前記発振器の出力周波
    数信号で、前記低域補償手段の折点周波数と増幅
    度を制御するようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項または第2項記載のモータの制御
    装置。 4 基準周波数信号を発振器の出力周波数信号を
    分周することによつて得、前記発振器の出力周波
    数信号で、前記低域補償手段の折点周波数と増幅
    度を制御するとともに、前記フイルタ手段のカツ
    ト・オフ周波数を制御するようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    モータの制御装置。 5 低域補償手段を、スイツチド・キヤパシタで
    構成される等価抵抗を入力素子とした反転増幅器
    と、スイツチド・キヤパシタで構成される等価抵
    抗とコンデンサを直列にして構成されるラグ・リ
    ード・フイルタで構成したことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2項記載のモータの制
    御装置。 6 低域補償手段を、スイツチド・キヤパシタで
    構成される等価抵抗を入力素子としたアツテネー
    タと、スイツチド・キヤパシタで構成される等価
    抵抗とコンデンサを直列にして構成されるラグ・
    リード・フイルタで構成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載のモータの
    制御装置。 7 フイルタ手段を構成する抵抗をスイツチド・
    キヤパシタで構成される等価抵抗にしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
    のモータの制御装置。
JP56182836A 1981-11-13 1981-11-13 モ−タの制御装置 Granted JPS5886880A (ja)

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JPS5886880A JPS5886880A (ja) 1983-05-24
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US5616994A (en) * 1994-01-12 1997-04-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit for brushless motor

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JPS5886880A (ja) 1983-05-24

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