KR101161656B1 - 스테핑 모터의 제어 장치 - Google Patents

스테핑 모터의 제어 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 로터 회전속도가 속도 지령을 초과할 경우에, 모터의 발생 토크를 감소시켜서 속도 편차의 확대를 억제할 수 있는 스테핑 모터의 제어 장치를 제공한다.
(해결수단) 로터의 위치 편차가 소정의 범위 내에 있는지의 여부를 판정하는 제 1 판정수단(27)과, 위치 편차의 정부와 속도 편차의 정부가 일치하고 있는지의 여부를 판정하는 제 2 판정수단(28)과, 위치 편차가 소정의 범위 내에 있을 경우에 로터 위치 지령에 기초하여 권선 전류 지령 위상을 설정하고, 위치 편차가 소정의 범위를 초과하고 또한 위치 편차와 속도 편차의 정부가 일치하고 있을 경우에 로터 위치와, 고정값과, 로터 속도에 따른 진각 보정값을 가산한 값에 기초하여 권선 전류 지령 위상을 설정하고, 위치 편차가 소정의 범위를 초과하고 또한 위치 편차와 속도 편차의 정부가 불일치할 경우에 로터 위치와, 고정값과, 로터 속도에 따른 진각 보정값과, Kdo로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 속도 편차를 가산한 값에 기초하여 권선 전류 지령의 위상을 설정하는 위상 설정수단(34~35)을 구비한다.
Figure R1020070092907
스테핑 모터

Description

스테핑 모터의 제어 장치{CONTROL DEVICE OF STEPPING MOTOR}
본 발명은 스테핑 모터의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 진각(進角) 제어를 위한 기술에 관한 것이다.
스테핑 모터의 제어 장치에서는, 지령 신호로서 펄스 신호를 사용하는 것, 즉 펄스수로 위치를 지령하고, 펄스 주파수로 속도를 지령하는 것이 일반적이다. 이러한 제어 장치에 있어서, 스테핑 모터의 토크에 따른 진각값을 설정하는 기술의 종래예가 예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 의해 제안되어 있다. 이 특허문헌 1에 따른 종래예 1 및 특허문헌 2에 따른 종래예 2에서는, 각 상(相) 권선의 전류 위상을 θi가 각각 다음과 같이 설정된다.
종래예 1
δθ<90°일 때는
θi = θcom
δθ> 90°일 때는
θi = θfb+90°＋KV·ω+Ke·ω·δθ
단, θcom:위치 지령, θfb:로터 위치, δθ:위치 편차, θi:전류 위상, KV:비례 정수, Ke:비례 정수, ω:로터 속도
종래예 2
δθ<90°＋KV·ωfb일 때는
θi = θcom
δθ> 90°일 때는
θi = θfb+90°＋KV·ωfb
단, ωfb:로터 속도
상기 각 종래예에 의하면 로터 위치 지령과 로터 위치가 비교된다. 그리고, 위치 편차가 소정의 범위 내이면, 위치 지령을 안정점으로 하는 여자 위상이 설정되고, 위치 편차가 소정의 범위를 초과하였을 경우에 진각값이 최적인 값으로 유지된다. 이 종래예에 있어서의 최적의 진각값이란, 속도(ωfb)에 대하여 최대의 토크를 발생할 수 있는 진각값을 의미하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제 3715276호
[특허문헌 2] 일본 특허공개 평 11-113289호 공보
그러나, 상기 종례예에서는 위치 편차가 소정의 범위를 초과하였을 때에 모터가 그 발생할 수 있는 최대 토크에 의해 가속되게 된다. 이 때문에, 위치 지령(목표 위치)의 위치를 향하는 로터의 회전속도가 속도 지령(목표 속도)의 속도를 크게 초과하여, 다음과 같은 문제를 발생시킬 경우가 있었다.
예를 들면 외력에 의해 로터 샤프트가 돌려진 후에 상기 로터 샤프트가 개방되면 최대 토크에서 원위치를 향해서 로터가 복귀 회전하게 되지만, 그 때, 로터의 회전속도가 비정상적인 스피이드에 도달할 우려가 있다. 또한 로터가 원위치의 근방에 도달할 때까지는 감속되지 않으므로, 로터나 부하의 관성에 의해 상기 로터가 정지해야 할 위치를 지나치는 일이 있다. 그리고, 상기 관성이 클 경우에는 지나쳐서 되돌아오는 운전을 반복하여 정지할 수 없는 상태가 되는 일도 있다. 같은 현상은, 운전시의 가속 토크의 부족, 부하 변동 등의 요인에 의해서도 일어날 수 있다.
본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 로터 회전속도가 속도 지령을 초과할 경우에 모터의 발생 토크를 감소시켜서 속도 편차의 확대를 억제할 수 있는 스테핑 모터의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 로터의 위치를 지령하는 로터 위치 지령(θcom)과 로터의 실제의 위치인 로터 위치(θfb)에 기초하여 권선에 흘리는 전류를 지령하는 권선 전류 지령의 위상(θi)을 결정하고, 상기 권선 전류 지령 위상(θi)에 기초하여 각 상에 대한 전류 지령(Iacom, Ibcom)을 형성하도록 구성된 스테핑 모터의 제어 장치로서, 상기 위치 지령과 상기 로터 위치의 편차(δθ)를 산출하는 위치 편차 산출수단(30)과, 상기 위치 지령에 기초하여 로터 속도 지령(ωcom)을 산출하는 로터 속도 지령 산출수단(21)과, 상기 로터 위치에 기초하여 로터 속도(ωfb)를 산출하는 로터 속도 산출수단(22)과, 상기 로터 속도 지령과 상기 로터 속도의 편차(δω)를 산출하는 속도 편차 산출수단(31)과, 상기 위치 편차가 정(正) 및 부(負)인 경우에, 각각 정의 고정값(K) 및 부의 고정값(-K)을 발생시키는 고정값 발생수단(24)과, 상기 위치 편차가 소정의 범위 내에 있는지의 여부를 판정하는 제 1 판정수단(27)과, 상기 위치 편차의 정부(正負)와 상기 속도 편차의 정부가 일치하고 있는지의 여부를 판정하는 제 2 판정수단(28)과, 상기 위치 편차가 상기 소정의 범위 내에 있을 경우에 상기 로터 위치 지령에 기초하여 상기 권선 전류 지령 위상을 설정하고, 상기 위치 편차가 상기 소정의 범위를 초과하고 또한 상기 위치 편차와 상기 속도 편차의 정부가 일치하고 있을 경우에 상기 로터 위치와, 상기 고정값과, 상기 로터 속도에 따른 진각 보정값을 가산한 값에 기초하여 상기 권선 전류 지령 위상을 설정하며, 상기 위치 편차가 상기 소정의 범위를 초과하고 또한 상기 위치 편차와 상기 속도 편차의 정부가 불일치할 경우에 상기 로터 위치와, 상기 고정값과, 상기 로터 속도에 따른 진각 보정값과, Kdo로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 상기 속도 편차를 가산한 값에 기초하여 상기 권선 전류 지령의 위상을 설정하는 위상 설정수단(34~35)을 구비한 구성을 갖고 있다.
상기 고정값은 전기각(電氣角) 90°에 상당하는 값인 것이 바람직하다.
상기 소정의 범위는, 예를 들면 부의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도의 함수(f(ωfb))로 규정되는 값을 가산한 하한값을 갖고, 정의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도의 함수로 규정되는 값을 가산한 상한값을 갖도록 설정된다.
또, 상기 소정의 범위는, 예를 들면 부의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도에 KV로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 값을 가산한 하한값을 갖고, 정의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도에 상기 KV로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 값을 가산한 상한값을 갖도록 설정된다. 이 경우, 상기 KV로 나타내어지는 소정의 계수는 0이어도 된다.
상기 진각 보정값은, 예를 들면 상기 로터 속도의 함수(f(ωfb))로 규정되는 값으로 설정된다. 또, 상기 진각 보정값은 KV로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도의 곱으로 이루어지는 값, 혹은 KV로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도의 곱으로 이루어지는 값과, Ke로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도와 상기 위치 편차의 곱으로 이루어지는 값을 가산한 값이어도 좋다.
상기 로터 위치 지령에 기초하여 설정되는 상기 권선 전류 지령 위상에는 상기 속도 편차를 포함시켜도 좋다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 로터 회전속도가 속도 지령에 미치지 않을 경우에 최대 토크를 발생하는 여자 위상이 설정되고, 로터 회전속도가 속도 지령을 초과할 경우에 모터의 발생 토크를 감소시켜서 속도 편차의 확대를 억제하도록 여자 위상이 설정된다. 따라서, 위치 편차가 소정의 범위를 초과하였을 때의 로터의 과잉 회전속도 및 헌팅 동작을 방지하여, 로터를 안정되고 또한 신속하게 위치 결정하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 스테핑 모터의 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도이다.
이 도 1에 있어서, 스테핑 모터(50)의 로터에 대한 위치 지령(θcom)은 위치 지령 입력단자(10)를 통해서 펄스 신호의 형태로 연산부(20)에 입력된다. 위치 검출기(60)는 상기 로터의 실제의 위치(이하, 로터 위치라고 기재함)(θfb)를 검출하기 위해서 설치한 것이며, 그 출력은 상기 연산부(20)에 입력된다. 또, 본 실시형태에서는 스테핑 모터(50)로서 2상 하이브리드형 구성의 것이 사용되어 있다.
연산부(20)는, 후술하는 바와 같이, 상기 위치 지령(θcom) 및 실제 위치(θfb)에 기초하여 A상 전류 지령(Iacom) 및 B상 전류 지령(Ibcom)을 연산한다. 전류 증폭부(40)는 주지의 PWM 인버터로 구성되어 있고, 상기 전류 지령(Iacom, Ibcom)에 대응하는 전류를 스테핑 모터(50)의 각 상 권선에 출력한다.
도 2는 상기 연산부(20)의 상세를 나타내는 블럭도이다.
이 도 2에 있어서, 제 1 감산기(30)는 상기 로터에 관한 위치 지령(θcom)과 실제 위치(θfb)의 편차(δθ)를 연산한다. 제 1 미분기(21)는 위치 지령(θcom)을 미분하여 속도 지령(ωcom)을 형성하고, 제 2 미분기(22)는 로터 위치(θfb)를 미분하여 로터 회전속도(ωfb)를 형성한다. 속도 보상기(23)는 로터 회전속도(ωfb)에 속도보상을 위한 비례 정수(KV)를 곱한다. 고정값 발생기(24)는 위치 편차(δθ)가 정일 때에 고정값(+K)을 발생하고, 상기 위치 편차(δθ)가 부일 때에 고정값(-K)을 발생한다. 값 K로서는, 전기각에서 90°에 상당하는 값이 바람직하고, 본 실시형태에서는 그러한 값으로 설정되어 있다.
제 2 감산기(31)는 속도 지령(ωcom)으로부터 로터 회전속도(ωfb)를 감산하여 속도 편차(δω)를 출력한다. 제 1 가산기(32)는 고정값 발생기(24)가 발생하는 고정값 K 또는 -K와 속도 보상기(23)의 출력(Kv·ωfb)을 가산한다.
제 1 속도차 보상기(25) 및 제 2 속도차 보상기(26)는 각각 감산기(31)로부터 출력되는 속도 편차(δω)에 속도차 보상을 위한 비례 정수 Kdi 및 Kdo를 곱한다.
제 1 판정기(27)는 위치 편차(δθ)와 제 1 가산기(32)의 출력(K+Kv·ωfb 또는 -K+Kv·ωfb)의 비교 판정을 행하고, -K+Kv·ωfb <δθ <K+Kv·ωfb의 경우에 제 1 스위칭 소자(35)를 단자 a측에 접속하고, 이 조건을 만족시키지 않을 때에 상기 스 위칭 소자(35)를 단자 b측에 접속한다. 제 2 판정기(28)는 위치 편차(δθ) 및 속도 편차(δω)의 부호(정부)가 일치했을 때만 제 2 스위칭 소자(36)를 오프시킨다.
제 2 가산기(33)는 위치 지령(θcom)과 제 1의 속도차 보상기(25)의 출력(Kdi·δω)을 가산하고, 그 가산결과를 제 1 스위칭 소자(35)의 단자 a에 더한다. 또 제 3 가산기(34)는 제 2 스위칭 소자(36)를 통해서 더하여지는 제 2 속도차 보상기(26)의 출력(Kdo·δω)과, 제 1 가산기(32)의 출력(K+Kv·ωfb\ 또는 -K+Kv·ωfb)과, 로터 위치(θfb)를 가산하고, 그 가산결과를 제 1 스위칭 소자(35)의 단자 b에 더한다. 좌표 변환기(29)는 제 1 스위칭 소자(35)를 통해서 주어지는 후술의 전류 지령 위상(θi)에 기초하여 전류 지령 Iacom=Ki·sinθi 및 Ibcom=Ki·cosθi를 출력한다.
다음에 본 실시형태에 따른 제어 장치의 구체적인 작용에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 제어 장치는 이하에 서술하는 바와 같이, 로터 위치 지령(θcom)과 로터 위치(θfb) 중 어느 하나에 기초하여 전류 지령 위상(θi)을 계산하고, 이 전류 지령 위상(θi)으로부터 A상 전류 지령(Iacom) 및 B상 전류 지령(Ibcom)을 형성한다. 또, 위치 지령(θcom)에 기초하여 계산되는 전류 지령 위상(θi)을 사용하는 것은, 기본적으로 통상의 오픈 루프 스테핑 모터 제어계의 경우와 같게 된다.
전류 지령 위상(θi)을 로터 위치 지령(θcom)과 로터 위치(θfb) 중 어느 것 에 기초하여 계산할지는 위치 편차(δθ)의 범위에 기초하여 판정된다.
즉, 도 2에 나타낸 연산부(20)에 있어서, 상기 제 1 판정기(27)는 위치 편차(δθ)의 범위가 하기 식(1)의 관계를 만족시킬 때에 스위칭 소자(35)를 단자 a측에 접속한다.
-K+Kv·ωfb<δθ<+K+Kv·ωfb ···（1)
이것에 의해 하기 식(2)에 나타내는 바와 같이, 가산기(33)의 가산결과가 전류 지령의 위상(θi)으로서 스위칭 소자(35)로부터 출력된다. 이와 같이, 위치 편차(δθ)가 식(1)에 나타내는 범위에 있을 경우에는 전류 지령의 위상(θi)이 위치 지령(θcom)에 기초하여 계산된다(도 3에 있어서의 영역 E 참조).
θi = θcom+Kdi·δω···(2)
또, 식(1)의 고정값(K)으로서는, 전기각에서 90°에 상당하는 값을 사용하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한 전류 지령의 위상(θi)을 θi=θcom으로 해도 된다.
그러나, 식(2)와 같이 전류 편차(δω)에 기초한 항(Kdi·δω)을 부가하면 회전시의 진동을 억제하는 점에서 유효하다.
다음에 로터 위치(θfb)에 기초하여 전류 지령의 위상(θi)이 계산될 경우에 대하여 설명한다.
제 1 판정기(27)는 위치 편차(δθ)의 범위가 식(1)의 범위를 초과하였을 때, 즉 δθ>+K+KV·ωfb 혹은 δθ<-K+KV·ωfb일 때에 스위칭 소자(35)를 단자 b측에 접속한다. 이 경우, 제 2 판정기(28)는 위치 편차(δθ)와 속도 편차(δω)의 부호(정부)가 일치했을 때만 스위칭 소자(36)를 오프하므로, 결국, 이하의 조건 a~d에 따른 4개의 전류 지령 위상(θi)이 계산되고(도 3에 있어서의 영역 A~D 참조), 이들이 상기 조건 a~b에 따라 스위칭 소자(35)로부터 출력된다.
조건a:δθ>+K+KV·ωfb, δθ>0, δω>0(스위칭 소자(36) 오프)
θi = θfb+K+KV·ωfb ···（3)
조건b:δθ>+K+KV·ωfb, δθ>0, δω<0(스위칭 소자(36) 온)
θi = θfb+K+KV·ωfb+Kd0·δω···(4)
조건c:δθ<-K+KV·ωfb, δθ<0, δω<0(스위칭 소자(36) 오프)
θi = θfb-K+KV·ωfb ···（ 5)
조건d:δθ<-K+KV·ωfb, δθ<0, δω>0(스위칭 소자(36) 온)
θi = θfb-K+KV·ωfb+Kd0·δω···(6)
식(2) 및 식(3)~(6)에 의해 연산되는 전류 지령 위상(θi)은, 좌표 변환기(29)에 입력되어서 각 상에 대한 전류 지령(Iacom, Ibcom)으로 변환된다. 또, 모 터(50)는 2상 구조의 것에 한정되지 않고, 예를 들면 3상, 5상 구조의 것이어도 좋다. 이 경우, 좌표 변환기(29)는 전류 지령 위상(θi)을 모터(50)의 상 수에 대응한 수의 전류 지령으로 변환한다.
식(2)에 따른 전류 지령 위상(θi)에 의하면, 모터(50)가 최대 토크로 지령속도에 추종하도록 가속되게 된다. 이 때, 판별식(1) 중에 속도 보상의 항(Kv·ωfb)을 포함시키고 있으므로, 권선 인덕턴스에 의한 전류의 지연이나 연산의 지연을 보상한 최대 토크 발생 포인트에 의한 교체가 가능하게 된다.
한편, 로터 위치(θfb)에 기초하여 결정되는 전류 지령 위상(θi), 즉, 식(3)~(6)에 의해 연산되는 전류 지령 위상(θi)에 의하면, 다음과 같은 효과가 얻어진다.
즉, 예를 들면 모터(50)가 CW 방향으로 과잉 회전할 경우에는, 속도 편차(δω)가 부로 됨과 아울러 위치 편차(δθ)가 정으로 되므로, 식(4)에 기초하여 전류 지령 위상(θi)이 결정된다. 이 경우, 식(4)의 제 3 항(Kd0·δω)이 부의 값으로 되므로 로터 위치(θfb)에 대한 진각이 작아지고, 그 결과 토크가 감소한다.
이와 같이, 상기 예에서는 발생 토크를 감소시켜서 속도 편차를 억제하도록 여자 위상이 설정되므로, 속도 편차의 확대에 의한 로터의 과잉 회전이나 헌팅 동작(오버 슈트, 언더 슈트)을 방지하여 상기 로터를 안정되고 또한 신속하게 위치 결정할 수 있다. 식(6)에 의해 결정되는 전류 지령 위상(θi)에 의해서도 로터의 안정되고 또한 신속한 위치 결정이 가능하게 된다.
식(4)에 있어서의 Kd0·δω의 항이 고정값(K)보다 커지면 역방향의 토크가 발생하게 된다. 그래서, 계수(Kd0)의 값은 적당한 속도 편차의 억제 효과가 얻어지도록 조정된다.
또, 식(3), (5)에 의해 결정되는 전류 지령 위상(θi)에 의하면, 모터가 최대 토크를 발생하는 진각값이 설정되게 된다.
본 발명의 요지는, 로터 회전속도(ωfb)가 속도 지령(ωcom)에 도달하고 있지 않을 경우의 위치 편차(δθ), 속도 편차(δω)의 극성 판별 결과에 기초하여 최대 토크를 발생하는 진각값을 사용하여, 로터 회전속도(ωfb)가 속도 지령(ωcom)을 초과할 경우의 동 극성 판별 결과에 기초하여 상기 최대 토크를 발생하는 진각값으로부터 속도 편차(δω)에 계수를 곱한 값을 가산(δω의 극성은 δθ의 극성과 반대이므로, 이 가산에 의해 진각값은 감소한다)하는 것에 있으므로, 최대 토크를 발생하는 진각값을 근사해서 얻기 위한 방법에 대한 한정은 없다. 따라서, 진각 보정값(상기 실시형태에서는 KV·ωfb)으로서는 로터 속도(ωfb)의 비례 함수뿐만 아니라, 2차 함수나 3차 함수(ｆ·(ωfb)) 등을 사용해도 좋다.
또한 상기 실시형태에서는 진각 보정값에 로터 속도(ωfb)를 사용하고 있지 만, 로터 속도(ωfb)에 더해서 위치 편차(δθ)도 사용할 수 있다. 도 4는 진각 보정값에 로터 속도(ωfb)와 위치 편차(δθ)의 쌍방을 사용하도록 구성된 연산부(20')를 나타낸다.
이 연산부(20')는 속도·위치 편차 보상기(37)를 설치한 점과, 고정값 발생기(24)의 출력을 제 2 판정기(8)에 입력한 점에 있어서 상기 제 1 실시형태에 따른 연산부(20)와 구성이 다르다.
이 연산부(20')에 있어서는, 위치 편차(δθ)의 범위가 하기 식(7)의 관계를 만족시킬 때에 제 1 판정기(27)가 스위칭 소자(35)를 단자 a측에 접속시킨다. 이 때, 스위칭 소자(35)로부터는 상기 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로 상기 식(2)에 나타내는 전류 지령 위상 θi=θcom+Kdi·δω이 스위칭 소자(35)를 통해서 출력된다. 또, 본 실시형태에 있어서도, 상기 전류 지령 위상(θi)을 θi=θcom으로 할 수 있다.
-K<δθ<+K ···（7)
위치 편차(δθ)의 범위가 식(7)의 범위를 초과하였을 때에는, 스위칭 소자(35)가 단자 B측에 접속되므로, 로터 위치(θfb)에 기초하여 전류 지령 위상(θi)이 설정된다. 즉, 속도·위치 편차 보상기(37)는 로터 회전속도(ωfb)와 로터 위치 편차(δθ)를 입력하고, 이들과 Ke로 나타내어지는 소정의 계수를 곱셈하는 연산을 실행하고, 그 연산 결과(Ke·ωfb·δθ)를 상기 가산기(32)에 입력한다. 따라서, 연산부(20')에서는 이하의 조건 a~d에 따른 4개의 전류 지령 위상(θi)이 계산되어, 이들이 상기 조건 a~b에 따라 스위칭 소자(35)로부터 출력된다.
조건a:δθ>K, δθ>0, δω>0(스위칭 소자(36) 오프)
θi = θfb+K+KV·ωfb+Ke·ωfb·δθ···(8)
조건b:δθ>K, δθ>0, δω<0(스위칭 소자(36) 온)
θi = θfb+K+KV·ωfb+Ke·ωfb·δθ+Kd0·δω···(9)
조건c:δθ<-K, δθ<0, δω<0(스위칭 소자(36) 오프)
θi = θfb-K+KV·ωfb+Ke·ωfb·δθ···(10)
조건d:δθ<-K+KV·ωfb, δθ<0, δω>0(스위칭 소자(36) 온)
θi = θfb-K+KV·ωfb+Ke·ωfb·δθ+Kd0·δω···(11)
이 연산부(20')를 사용했을 경우의 작용 효과는, 상기 연산부(20)를 사용했을 경우의 작용 효과와 같으므로 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 스테핑 모터의 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 연산부의 일구성예를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 위치 편차와 속도 편차의 극성의 조합에 따른 전류 지령 위상의 형성 패턴을 나타내는 도면이다.
도 4는 연산부의 다른 구성예를 나타내는 블럭도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
20, 20' : 연산부 21 : 제 1 미분기
22 : 제 2 미분기 23 : 속도 보상기
24 : 고정값 발생기 25 : 제 1 속도차 보상기
26 : 제 2 속도차 보상기 27 : 제 1 판정기
28 : 제 2 판정기 29 : 좌표 변환기
30 : 제 1 감산기 31 : 제 2 감산기
32 : 제 1 가산기 33 : 제 2 가산기
34 : 제 3 가산기 35 : 제 1 스위칭 소자
36 : 제 2 스위칭 소자 37 : 속도·위치 편차 보상기
40 : 전류 증폭부 50 : 스테핑 모터

Claims (9)

  1. 로터의 위치를 지령하는 로터 위치 지령(θcom)과 로터의 실제의 위치인 로터 위치(θfb)에 기초하여 권선에 흘리는 전류를 지령하는 권선 전류 지령의 위상(θi)을 결정하고, 상기 권선 전류 지령 위상(θi)에 기초하여 각 상에 대한 전류 지령(Iacom, Ibcom)을 형성하도록 구성된 스테핑 모터의 제어 장치로서:
    상기 위치 지령과 상기 로터 위치의 편차(δθ)를 산출하는 위치 편차 산출수단(30);
    상기 위치 지령에 기초하여 로터 속도 지령(ωcom)을 산출하는 로터 속도 지령 산출수단(21);
    상기 로터 위치에 기초하여 로터 속도(ωfb)를 산출하는 로터 속도 산출수단(22);
    상기 로터 속도 지령과 상기 로터 속도의 편차(δω)를 산출하는 속도 편차 산출수단(31);
    상기 위치 편차가 정 및 부인 경우에, 각각 정의 고정값(K) 및 부의 고정값(-K)을 발생시키는 고정값 발생수단(24);
    상기 위치 편차가 소정의 범위 내에 있는지의 여부를 판정하는 제 1 판정수단(27);
    상기 위치 편차의 정부와 상기 속도 편차의 정부가 일치하고 있는지의 여부를 판정하는 제 2 판정수단(28); 및
    상기 위치 편차가 상기 소정의 범위 내에 있을 경우에 상기 로터 위치 지령 에 기초하여 상기 권선 전류 지령 위상을 설정하고, 상기 위치 편차가 상기 소정의 범위를 초과하고 또한 상기 위치 편차와 상기 속도 편차의 정부가 일치하고 있을 경우에 상기 로터 위치와, 상기 고정값과, 상기 로터 속도에 따른 진각 보정값을 가산한 값에 기초하여 상기 권선 전류 지령 위상을 설정하며, 상기 위치 편차가 상기 소정의 범위를 초과하고 또한 상기 위치 편차와 상기 속도 편차의 정부가 불일치할 경우에 상기 로터 위치와, 상기 고정값과, 상기 로터 속도에 따른 진각 보정값과, Kdo로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 상기 속도 편차를 가산한 값에 기초하여 상기 권선 전류 지령의 위상을 설정하는 위상 설정수단(34~35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정값은 전기각 90°에 상당하는 값인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소정의 범위는 부의 부호를 붙인 상기고정값과 상기 로터 속도의 함수(f(ωfb))로 규정되는 값을 가산한 하한값을 갖고, 정의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도의 함수로 규정되는 값을 가산한 상한값을 갖는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소정의 범위는 부의 부호를 붙인 상기고정값과 상기 로터 속도에 KV로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 값을 가산한 하한값을 갖고, 정의 부호를 붙인 상기 고정값과 상기 로터 속도에 상기 KV로 나타내어지는 소정의 계수를 곱한 값을 가산한 상한값을 갖는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 KV로 나타내어지는 소정의 계수는 0인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진각 보정값은 상기 로터 속도의 함수(f(ωfb))로 규정되는 값인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 진각 보정값은 KV로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도의 곱으로 이루어지는 값인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 진각 보정값은 KV로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도의 곱으로 이루어지는 값과, Ke로 나타내어지는 소정의 계수와 상기 로터 속도와 상기 위치 편차의 곱으로 이루어지는 값을 가산한 값인 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 로터 위치 지령에 기초하여 설정되는 상기 권선 전류 지령 위상에 상기 속도 편차를 포함시킨 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 제어 장치.
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