KR20140060017A - 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140060017A
KR20140060017A KR1020120126592A KR20120126592A KR20140060017A KR 20140060017 A KR20140060017 A KR 20140060017A KR 1020120126592 A KR1020120126592 A KR 1020120126592A KR 20120126592 A KR20120126592 A KR 20120126592A KR 20140060017 A KR20140060017 A KR 20140060017A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
error
control amount
calculating
signal
Prior art date
Application number
KR1020120126592A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101994382B1 (ko
Inventor
김형일
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020120126592A priority Critical patent/KR101994382B1/ko
Priority to EP13190757.8A priority patent/EP2731258B8/en
Priority to US14/068,483 priority patent/US9543869B2/en
Publication of KR20140060017A publication Critical patent/KR20140060017A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101994382B1 publication Critical patent/KR101994382B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/55—Self-diagnostics; Malfunction or lifetime display
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명의 일 측면은, 화상형성장치 등의 전자제품에 사용되는 모터의 피드백 제어를 수행함에 있어 모터의 위치 에러 및 모터의 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하여 이를 피드백 제어에 반영함으로써 모터의 위치 에러를 신속하게 해소할 수 있는 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 장치는, 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부; 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도와 위상차를 측정하고, 상기 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 위치 카운트를 측정하는 측정부; 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하고, 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트로부터 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 속도 에러, 상기 위치 에러 및 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함한다.

Description

모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법{MOTOR CONTROL APPARATUS, IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME AND MOTOR CONTROL METHOD}
본 발명은 DC 모터를 제어할 수 있는 모터 제어 장치와 이를 포함하는 화상형성장치 및 DC 모터를 제어하는 모터 제어 방법에 관한 것이다.
전자제품을 구동하는 모터로 DC 모터가 주로 사용되며, 최근에는 DC 모터의 성능을 보완한 BLDC(Brushless DC) 모터가 개발되어 사용되고 있다.
DC 모터나 BLDC 모터가 장착된 전자제품을 정확하고 효율적으로 제어하기 위해서는 모터의 회전정보를 검출하여 타겟 신호와 비교하고 그 차이 즉, 에러를 보상할 수 있는 제어 신호를 다시 모터에 입력하는 피드백 제어가 요구된다.
종래에는 모터의 속도 에러나 위상 에러를 보상하는 속도 제어 및 위상 제어만 수행되고, 모터의 위치 에러를 보상하기 위한 제어는 수행되지 않았기 때문에 외부에서 강한 외란이 인가된 경우 위치 에러가 발생하여 전자 제품의 동작에 영향을 주게 된다.
특히, 모터가 화상형성장치에 사용되는 경우에는 모터의 위치 에러가 화상의 품질 및 선단마진 등에 영향을 주게 된다.
본 발명의 일 측면은, 화상형성장치 등의 전자제품에 사용되는 모터의 피드백 제어를 수행함에 있어 모터의 위치 에러 및 모터의 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하여 이를 피드백 제어에 반영함으로써 모터의 위치 에러를 신속하게 해소할 수 있는 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 장치는, 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부; 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 위치 카운트를 측정하는 측정부; 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트로부터 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함한다.
상기 측정부는, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도를 더 측정하고, 상기 연산부는, 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하고, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 더 연산할 수 있다.
상기 측정부는,
상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 위상차를 더 측정하고, 상기 연산부는, 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 더 연산할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 타겟 신호의 한 주기 동안 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 속도를 측정하고, 상기 피드백 신호의 한 주기 동안 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 피드백 신호의 속도를 측정할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 타겟 신호의 상승 에지 또는 하강 에지와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 사이에 발생되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 위상차를 측정할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 타겟 신호의 속도와 상기 피드백 신호의 속도의 차이로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 타겟 신호의 위치 카운트와 상기 피드백 신호의 위치 카운트의 차이로부터 위치 카운트 에러를 연산하고, 상기 위치 카운트 에러에 기준시간을 곱하여 상기 모터의 위치 에러를 연산할 수 있다.
상기 기준시간은, 상기 타겟 신호의 한 주기 동안 카운팅되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수에 해당할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상 제어량 연산부; 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위치 제어량 연산부를 포함할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 및 상기 위상차와 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 제어량을 연산하는 위상/위치 제어량 연산부;를 포함할 수 있다.
상기 연산부는, PID 제어에 따라 상기 제어량의 연산을 수행할 수 있다.
상기 위치 제어량 연산부는, 상기 피드백 신호의 위치가 상기 타겟 신호의 위치보다 앞선 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 상기 피드백 신호의 위치가 상기 타겟 신호의 위치보다 뒤진 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 증가시킬 수 있다.
상기 위상 제어량 연산부는, 상기 피드백 신호의 위상이 상기 타겟 신호의 위상보다 앞선 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 상기 피드백 신호의 위상이 상기 타겟 신호의 위상보다 뒤진 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 증가시킬 수 있다.
상기 연산부는, 상기 측정부가 상기 피드백 신호 또는 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우, 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 연산을 시작하고, 상기 측정부가 상기 피드백 신호 또는 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우, 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 연산을 시작할 수 있다.
상기 모터는, DC 모터 및 BLDC 모터 중 적어도 하나인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 및 상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 모터 제어 장치는, 상기 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부; 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도의 펄스를 카운팅하여 위치 카운트를 측정하는 측정부; 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트로부터 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함한다.
상기 측정부는, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도를 더 측정하고, 상기 연산부는, 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하고, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 더 연산할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 위상차를 더 측정하고, 상기 연산부는, 상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 더 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상 제어량 연산부; 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위치 제어량 연산부를 포함할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 및 상기 위상차와 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 제어량을 연산하는 위상/위치 제어량 연산부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 방법은 모터의 회전 정보를 포함하는 피드백 신호를 획득하고; 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하고; 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고; 상기 연산된 제어량에 따라 상기 모터를 제어하는 것을 포함한다.
상기 모터 제어 방법은, 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러 및 위상 에러를 연산하고; 상기 속도 에러 및 상기 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고; 상기 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고; 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고; 상기 위상 에러와 상기 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산하는 것은, 상기 타겟 신호의 한 주기 동안 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 속도를 측정하고; 상기 피드백 신호의 한 주기 동안 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 피드백 신호의 속도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산하는 것은, 상기 측정된 타겟 신호의 속도와 상기 측정된 피드백 신호의 속도의 차이를 연산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위상 에러를 연산하는 것은, 상기 타겟 신호의 상승 에지 또는 하강 에지와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 사이에 발생되는 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 위상차를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은, 상기 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 위치 카운트 및 상기 피드백 신호의 위치 카운트를 측정하고; 상기 타겟 신호의 위치 카운트와 상기 피드백 신호의 위치 카운트의 차이로부터 위치 카운트 에러를 연산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은, 상기 위치 카운트 에러에 기준시간을 곱하여 상기 모터의 위치 에러를 연산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기준시간은, 상기 타겟 신호의 한 주기 동안 카운팅되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수에 해당할 수 있다.
상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은, 상기 피드백 신호와 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우에는 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 상기 위치 에러의 연산을 시작하고, 상기 피드백 신호와 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우에는 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 상기 위치 에러의 연산을 시작하는 것을 포함할 수 있다.
상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은, PID 제어에 따라 연산을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화상형성장치 등의 전자제품에 사용되는 모터의 피드백 제어를 수행함에 있어 모터의 위치 에러 및 모터의 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하여 이를 피드백 제어에 반영함으로써 모터의 위치 에러를 신속하게 해소할 수 있고, 이로 인해 화상의 품질을 향상시키고 선단 마진을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1에는 종래의 모터 제어 장치에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 2에는 종래의 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터에 나타나는 위치 에러에 관한 그래프가 도시되어 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 4에는 속도 측정부에서의 모터 속도 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 5에는 속도 측정부에서의 타겟 속도 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 6에는 속도 에러 연산부에서 속도 에러를 연산하는 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 7에는 위상차 측정부에서의 위상차 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 8에는 위치 측정부에서의 위치 측정 동작과 위치 에러 연산부의 에러 연산 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 9에는 제어량 연산부의 일 실시예에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 10에는 제어량 연산부의 다른 실시예에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 11에는 진상이고, 위치 에러가 0인 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 12에는 진상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 뒤져 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 13에는 진상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 앞서 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 14에는 지상이고, 위치 에러가 0인 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 15에는 지상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 뒤져 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 16에는 지상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 앞서 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 17에는 피드백 신호의 주기 또는 속도가 변하는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 18에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터에 나타나는 위치 에러에 관한 그래프가 도시되어 있다.
도 19에는 속도와 위상 제어만을 수행하는 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터의 타겟 신호와 피드백 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
도 20에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터의 타겟 신호와 피드백 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
도 21에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 22에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 장치의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 장치는 전자제품에 사용되는 각종 모터를 제어하며, 특히 DC 모터 또는 BLDC 모터를 제어할 수 있다. DC 모터는 공급되는 전압에 따라 속도가 달라지는 모터로서, PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의해 펄스 폭을 조절함으로써 평균전압을 조절할 수 있다. BLDC 모터는 브러쉬가 없는 DC 모터로서, 모터의 코일을 기계적인 브러시가 아닌 트랜지스터로 변환하며, 또한, BLDC 모터는 브러시가 없기 때문에 브러시에서 발생되는 불꽃, 노이즈 잡음이 없고 고속운전이 가능하다. 그러나, BLDC 모터 역시 DC 모터이기 때문에 상기 차이점을 제외한 기본적인 모터 동작 특성은 DC 모터와 같다. 이하 상술할 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, BLDC 모터와 DC 모터를 총칭하여 모터라 하기로 한다.
도 1에는 종래의 모터 제어 장치에 관한 제어 블록도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터에 나타나는 위치 에러에 관한 그래프가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 모터 제어 장치(10)는 모터에 장착된 피드백 센서로부터 획득한 모터의 회전 정보와 타겟 신호를 비교하는 신호 비교부(11), 신호 비교부의 비교 결과에 따라 모터의 속도 제어량을 연산하는 속도 제어기(12), 모터의 위상 제어량을 연산하는 위상 제어기(13) 및 각 제어기에서 연산한 제어량을 이용하여 모터(20)에 입력할 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성기(14)를 포함한다.
신호 비교부(11)에서는 모터(20)의 회전 정보와 타겟 신호를 비교하여 모터의 속도 에러 및 위상 에러를 검출하고, 속도 제어기(12)에서는 검출된 속도 에러를 보상하기 위한 모터의 속도 제어량을, 위상 제어기(13)에서는 검출된 위상 에러를 보상하기 위한 모터의 위상 제어량을 연산한다. 그리고, 모터 제어 장치(10)에서 PWM 제어를 이용하는 경우에는 PWM 생성부(14)에서 속도 제어량 및 위상 제어량을 합산한 제어량에 대응되는 PWM 신호를 생성하여 모터(20)에 입력한다.
도 1의 모터 제어 장치(10)에 의한 모터(20)의 피드백 제어가 수행될 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 외부에서 강한 외란(disturbance)이 인가되어 단계적으로 부하가 상승되면, 위치 에러는 변동된 부하만큼 발생하게 되고(A구간), 위치 에러를 보정할 수단이 없으므로 초기 부하 상태로 복귀되어도(B구간) 최초 위치 에러와 오차가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치는 모터의 속도 제어와 위상 제어 뿐만 아니라 위치 제어도 함께 수행함으로써, 외란에 의한 위치 에러를 보정한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 모터 제어 장치(100)는 모터의 회전 정보를 감지하는 감지부(170), 모터에 입력되는 지령치에 대응되는 타겟 신호를 생성하는 타겟 신호 생성부(130), 감지부(170)에서 출력되는 피드백 신호와 타겟 신호로부터 속도, 위상차 및 위치를 측정하는 측정부(110) 및 측정부(110)의 측정값으로부터 속도 에러 및 위치 에러를 연산하고 그에 대응되는 제어량을 연산하는 연산부(120)를 포함한다.
감지부(170)는 모터(200) 또는 롤러 축과 같은 구동부에 장착되어 모터(200)의 회전 정보를 감지하며, 모터의 회전 정보를 포함하는 펄스 형태의 신호를 출력한다. 여기서, 모터(200)의 회전 정보라 함은, 모터(200)의 회전 속도, 위상, 위치 등의 정보를 의미한다. 감지부(170)는 엔코더 또는 주파수 발생기(Frequency Generator:FG)로 구현될 수 있으며, 감지부(170)가 엔코더로 구현되는 경우에는 홀 센서 타입 엔코더, 광학식 엔코더 및 기계식 엔코더 중 어느 방식의 엔코더가 사용되어도 무방하다.
측정부(110)는 감지부(170)에서 출력되는 신호와 타겟신호 생성부(130)에서 생성된 타겟 신호를 이용하여 모터의 속도와 타겟 속도를 측정하는 속도 측정부(112), 모터의 위치와 타겟 위치를 측정하는 위치 측정부(113) 및 감지부(170)에서 출력되는 신호와 타겟 신호의 위상차를 측정하는 위상차 측정부(111)를 포함한다. 감지부에서 출력되는 신호는 일종의 피드백 신호에 해당하므로 이하 상술할 실시예에서는 감지부에서 출력되는 신호를 피드백 신호라 하기로 하고, 각 측정부에서 속도, 위상차 및 위치를 측정하는 구체적인 동작은 후술하기로 한다.
연산부(120)는 속도 측정부(112)에서 측정한 모터의 속도와 타겟 속도 사이의 차이에 따라 속도 에러를 연산하는 속도 에러 연산부(121), 위치 측정부(113)에서 측정한 모터의 위치와 타겟 위치 사이의 차이에 따라 위치 에러를 연산하는 위치 에러 연산부(122) 및 속도 에러, 위치 에러 및 위상차를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 제어량 연산부(123)를 포함한다. 각각의 연산부에서 에러 및 제어량을 연산하는 구체적인 동작 역시 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 전류나 전압을 조절하여 모터의 회전 속도를 제어할 수도 있으나, 입력신호의 펄스 폭을 조절하는 PWM 제어를 이용할 수도 있다. 이 경우, 모터 제어 장치(100)는 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성기(140)를 포함할 수 있고, PWM 생성기(140)에서 출력되는 PWM 신호는 모터(200)를 구동하는 모터 드라이브(150)에 입력되어 모터 드라이브(150)로 하여금 모터(200)를 연산부(120)에서 출력된 제어량에 따라 구동시키도록 한다.
모터 드라이브(150)는 H-브릿지 회로를 포함할 수 있고, 모터(200)가 BLDC 모터인 경우에는 주로 코일이 3개 구비되므로 모터 드라이브(150)가 3상 스위칭 FET을 포함할 수 있다.
도 4에는 속도 측정부에서의 모터 속도 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있고, 도 5에는 속도 측정부에서의 타겟 속도 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있으며, 도 6에는 속도 에러 연산부에서 속도 에러를 연산하는 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 속도 측정부는 기준 클럭 신호를 이용하여 모터의 속도와 타겟 속도를 측정한다.
기준 클럭 신호(Reference CLK)는 피드백 신호의 주파수보다 수십배 이상 빠른 클럭 신호로서, 속도 측정부(112)는 카운터를 구비하여 일정 구간 내에서의 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅함으로써 속도를 측정할 수 있다. 즉, 모터의 속도와 타겟 속도를 기준 클럭 신호의 펄스 수로써 나타낼 수 있다.
도 4를 참조하면, 속도 측정부(112)는 타겟 신호 생성부(130)에서 출력된 타겟 신호의 한 주기 내에서의 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅한다. 즉, 타겟 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭 신호의 펄스 수 또는 타겟 신호의 하강 에지부터 다음 하강 에지까지의 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅한다. 타겟 신호 생성부에서 출력된 타겟 신호와 기준 클럭 신호가 도 4의 예시와 같은 경우, 타겟 신호의 한 주기 내에서 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수는 15, 그 다음 주기 내에서 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수도 15이다.
도 5를 참조하면, 속도 측정부(112)는 감지부(170)에서 출력된 피드백 신호의 한 주기 내에서의 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅한다. 즉, 피드백 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭 신호의 펄스수 또는 피드백 신호의 하강 에지부터 다음 하강 에지까지의 기준 클럭 신호의 펄스수를 카운팅한다. 여기서, 기준 클럭 신호는 타겟 신호의 속도를 측정하는데 사용된 기준 클럭 신호와 동일하다. 감지부에서 출력된 피드백 신호와 기준 클럭 신호가 도 4의 예시와 같은 경우, 피드백 신호의 한 주기 내에서 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수는 23, 그 다음 주기 내에서 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수는 19이다.
도 6을 참조하면, 속도 에러 연산부(121)는 속도 측정부(112)에서 측정한 모터의 속도와 타겟 속도로부터 속도 에러를 연산한다. 모터의 속도가 타겟 속도보다 더 클 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 낮추기 위해 속도 에러 값이 음의 부호를 갖도록 하고, 그 반대의 경우에는 모터에 인가되는 전압을 높이기 위해 속도 에러 값이 양의 부호를 갖도록 할 수 있다. 모터의 속도와 타겟 속도가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 경우, 속도 에러 연산부(121)는 각각의 제어 시점에서 속도 에러 값으로 8, 4의 값을 연산하여 출력한다. 다만, 출력값의 부호는 시스템의 구성에 따라 달라질 수 있다.
도 7에는 위상차 측정부에서의 위상차 측정 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
위상차 측정부(111)는 모터의 피드백 신호와 타겟 신호 사이의 위상차를 측정하고, 위상차에 적절한 부호를 붙여 위상 에러로서 출력한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 모터의 피드백 신호와 타겟 신호 사이의 위상차를 측정할 때에도 속도 측정부(112)에서 사용한 것과 같은 기준 클럭 신호를 사용할 수 있다. 따라서, 모터의 피드백 신호와 타겟 신호 사이의 위상차를 기준 클럭 신호의 펄스 수로써 나타낼 수 있다.
구체적으로, 타겟 신호의 상승 에지와 피드백 신호의 상승 에지 사이에서 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하면, 카운팅된 펄스 수가 두 신호의 위상차가 된다. 이 때, 타겟 신호의 상승 에지가 앞설 경우(지상(Lag))에는 모터에 인가되는 지령 전압을 높이기 위해 위상차에 양의 부호를 붙인 값을 위상 에러로 하고, 반대로, 피드백 신호의 상승 에지가 앞설 경우(진상(Lead))에는 모터에 인가되는 지령 전압을 낮추기 위해 위상차에 음의 부호를 붙인 값을 위상 에러로 할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하고 시스템의 구성에 따라 부호를 반대로 붙일 수도 있으며, 상승 에지가 아닌 하강 에지를 비교하는 것도 가능하다.
도 7의 예시를 참조하면, 첫 번째 상승 에지는 타겟 신호의 상승 에지가 피드백 신호의 상승 에지보다 앞서 지상에 해당하고, 타겟 신호의 상승 에지와 피드백 신호의 상승 에지 사이에 카운팅된 기준 클럭 신호의 펄스 수는 4이므로, 위상에러가 +4로 출력된다. 두 번째 상승 에지는 피드백 신호의 상승 에지가 타겟 신호의 상승에지보다 앞서 진상에 해당하고, 타겟 신호의 상승 에지와 피드백 신호의 상승 에지 사이에 카운팅된 기준 클럭 신호의 펄스 수가 2이므로, 위상에러가 -2로 출력된다. 세 번째 상승 에지는 피드백 신호의 상승 에지가 타겟 신호의 상승에지보다 앞서 진상에 해당하고, 타겟 신호의 상승 에지와 피드백 신호의 상승 에지 사이에 카운팅된 기준 클럭 신호의 펄스 수가 3이므로, 위상에러가 -3으로 출력된다.
도 8에는 위치 측정부에서의 위치 측정 동작과 위치 에러 연산부의 에러 연산 동작을 나타내는 타이밍도가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 위치 측정부(113)는 타겟 신호와 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 위치 카운트를 측정할 수 있다.
위치 정보의 갱신이 에지에서 발생하므로 제어 시점의 결정이 중요하다. 제어 시점이란 에러를 연산하고 그에 맞는 제어량을 연산하여 모터를 제어하는 일련의 과정이 시작되는 시점을 의미한다. 구체적으로, 제어 시점이 위치를 측정한 시점과 일치할 경우 미세한 타이밍 차이로 인해 위치 에러 값이 진동할 수 있으므로, 타겟 신호를 기준으로 위치를 측정한 시점과의 위상차가 180도인 시점을 제어 시점으로 할 수 있다.
아울러, 피드백 신호가 아닌 타겟 신호를 기준으로 제어 시점을 결정하게 되면, 저속 구동시에 일정 타임 간격으로 위치 제어를 수행하여 정속 성능을 향상시켜 주는 이점이 있다.
도 8의 실시예에서는 상승 에지에서 위치를 측정하였으므로 타겟 신호의 하강 에지를 제어 시점으로 할 수 있다. 반대로, 하강 에지에서 위치를 측정하는 경우에는 타겟 신호의 상승 에지를 제어 시점으로 할 수 있다. 모터 제어 장치는 주기적으로 제어를 수행할 수 있는바, 매 하강 에지 또는 매 상승 에지마다 제어를 수행할 수 있다.
도 8의 실시예에서는 제어시점 1에서 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트는 각각 1이고, 제어시점 2에서 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트는 각각 2이며, 제어시점 3에서 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트는 각각 3이다.
위치 에러 연산부(122)는 타겟 신호의 위치 카운트에서 피드백 신호의 위치 카운트를 차감하여 위치 카운트 에러를 연산한다. 모터 제어 장치(100)는 타겟 신호의 위치가 피드백 신호의 위치보다 앞선 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 줄이고, 그 반대인 경우에는 지령 전압을 상승시키는데 그 목적이 있는바, 위치 카운트 에러의 부호는 장치의 구성에 따라 달라질 수 있고, 피드백 신호의 위치 카운트에서 타겟 신호의 위치 카운트를 차감하는 것도 가능하다.
앞서 설명한 바와 같이, 속도 에러와 위상차는 기준 클럭 신호의 펄스 수로 연산 및 측정되는바, 위치 에러 연산부(122)는 위치 에러와 속도 에러 및 위상차의 단위를 일치시키기 위해 위치 카운트 에러에 기준시간을 곱한다. 즉, 위치 에러는 아래 [수학식 1]에 따라 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Perr = PCerr * T
Perr는 위치 에러를 나타내고, PCerr는 위치 카운트 에러를 나타내며, T는 기준시간으로서 타겟 신호의 한 주기 동안 카운팅된 기준 클럭 신호의 펄스 수이다.
도 9에는 제어량 연산부의 일 실시예에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 제어량 연산부(123-1)는 모터의 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부(123a), 모터의 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상 제어량 연산부(123b), 모터의 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위치 제어량 연산부(123c) 및 전체 제어량을 연산하는 전체 제어량 연산부(123d)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 제어량 연산부(123)는 PID(Proportional Integral Differential) 제어를 위한 연산을 수행할 수 있다. PID 제어란 비례 제어, 비례 적분 제어 및 비례 미분 제어의 3가지 제어를 조합하여 수행되는 피드백 제어의 하나로서, 아래 [수학식 2] 내지 [수학식 4]에 따라 연산이 수행될 수 있다.
[수학식 2]
Vc = (Verr)*Kvp + (∫Verr)*Kvi + (d/dt(Verr))*Kvd
[수학식 3]
Phc = (Pherr)*Kphp + (∫Pherr)*Kphi + (d/dt(Pherr))*Kphd
[수학식 4]
Pc = (Perr)*Kpp + (∫Perr)*Kpi + (d/dt(Perr))*Kpd
속도 제어량 연산부(123a)는 [수학식 2]에 나타낸 바와 같이, 속도 에러 연산부(121)에서 출력한 속도 에러(Verr)에 속도비례이득(Kvp)을 곱하여 비례항을 계산하고, 속도 에러(Verr)를 적분한 값에 속도적분이득(Kvi)을 곱하여 적분항을 계산하고, 속도 에러(Verr)를 미분한 값에 속도미분이득(Kvd)을 곱하여 미분항을 계산하고, 이들을 합산한다.
비례항은 현재 상태에서 오차의 크기에 비례하는 제어량을 나타내고, 적분항은 정상상태(steady state)의 오차를 0으로 만들기 위한 제어량을 나타내며, 미분항은 출력값의 급격한 변화에 제동을 걸어 overshoot을 줄이고 안정성을 향상시키기 위한 제어량을 나타낸다.
결과적으로, 속도 제어량 연산부(123a)에서 연산되는 제어량은 피드백 신호의 속도가 타겟 신호의 속도보다 빠른 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 그 반대인 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 상승시킨다.
위상 제어량 연산부(123b)는 [수학식 3]에 나타낸 바와 같이, 위상차 측정부(111)에서 출력한 위상에러(Pherr)에 위상비례이득(Kphi)을 곱하여 비례항을 계산하고, 위상에러(Pherr)를 적분한 값에 위상적분이득(Kphi)을 곱하여 적분항을 계산하고, 위상에러(Pherr)를 미분한 값에 위상미분이득(Kphd)을 곱하여 미분항을 계산하고 이들을 합산한다.
결과적으로, 위상 제어량 연산부(123b)에서 연산되는 제어량은 피드백 신호의 위상이 타겟 신호의 위상보다 앞선 경우 즉, 진상인 경우에는 모터(200)에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 그 반대인 경우에는 모터(200)에 인가되는 지령 전압을 상승시킨다.
위치 제어량 연산부(123c)는 [수학식 4]에 나타낸 바와 같이, 위치 에러 연산부(122)에서 출력한 위치 에러(Perr)에 위치비례이득(Kpi)을 곱하여 비례항을 계산하고, 위치 에러(Perr)를 적분한 값에 위치적분이득(Kpi)을 곱하여 적분항을 계산하고, 위치 에러(Perr)를 미분한 값에 위치미분이득(Kpd)을 곱하여 미분항을 계산하고 이들을 합산한다.
결과적으로, 위치 제어량 연산부(123c)에서 연산되는 제어량은 피드백 신호의 위치가 타겟 신호의 위치보다 앞선 경우에는 모터(200)에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 그 반대인 경우에는 모터(200)에 인가되는 지령 전압을 상승시킨다.
각 제어량 연산부에서 사용되는 이득값은 수학적 혹은 실험적/경험적 방법을 통해 계산되고, 이러한 계산 과정을 튜닝(tuning)이라 한다. 튜닝 방식의 예로는 스텝 응답법, 한계 감도법, 지글러-니콜스 방법, 다구찌 방법 등이 있는바, 본 발명의 실시예에서는 다양한 튜닝 방식 중 하나를 이용하여 각 제어량 연산부에서 사용되는 이득값을 결정할 수 있다.
또한, 제어량 연산부는 PID 제어 외에도 P 제어, PI 제어 또는 PD 제어 등 다양한 제어 방식에 따라 모터의 제어량을 연산할 수 있다.
그리고, 각 제어량 연산부에서 연산한 제어량은 전체 제어량 연산부(123d)로 입력되고, 전체 제어량 연산부(123d)는 이들을 합산하여 전체 제어량을 출력한다. 모터 제어 장치(100)가 PWM 제어에 의해 모터를 제어하는 경우에는 PWM 생성기(140)가 전체 제어량으로부터 PWM 신호를 생성하여 모터 드라이브(150)에 입력하고, 모터 드라이브(150)는 모터(200)를 구동하여 모터가 연산된 제어량에 따라 회전되도록 한다.
도 10에는 제어량 연산부의 다른 실시예에 관한 제어 블록도가 도시되어 있다.
전술한 도 9의 실시예에서는 제어량 연산부(123-1)가 위치 제어량과 위상 제어량을 각각 연산하였으나, 당해 실시예에 따른 제어량 연산부(123-2)는 이득 설계의 효율성을 위하여 위치 에러와 위상 에러를 결합하여 제어량을 연산한다.
따라서, 당해 실시예에 따른 제어량 연산부(123-2)는 모터의 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부(123a), 모터의 위상에러 및 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상/위치 제어량 연산부(123e) 및 전체 제어량을 연산하는 전체 제어량 연산부(123f)를 포함한다.
속도 제어량 연산부(123a)의 동작은 전술한 도 9의 실시예에서와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략하도록 한다.
위상/위치 제어량 연산부(123e)는 모터의 위상 에러와 위치 에러를 결합하여 그에 대응되는 제어량을 연산한다. 상기 [수학식 1]에서 설명한 바와 같이 위치 에러와 위상 에러의 단위가 일치하므로, 위상/위치 제어량 연산부(123e)는 위치 에러와 위상 에러를 합산하여 위상/위치 에러(PPerr)를 산출할 수 있다.
그리고, 위상/위치 제어량 연산부(123e)는 하기 [수학식 5]에 따라 위상/위치 제어량을 연산한다.
[수학식 5]
PPc = (PPerr)*Kp3 + (∫PPerr)*Kppi + (d/dt(PPerr))*Kppd
위상/위치 제어량 연산부(123e)는 위상/위치 에러(PPerr)에 위상/위치비례이득(KP3)을 곱하여 비례항을 계산하고, 위상/위치 에러(PPerr)를 적분한 값에 위상/위치적분이득(Kppi)을 곱하여 적분항을 계산하고, 위상/위치 에러(PPerr)를 미분한 값에 위상/위치미분이득(Kppd)을 곱하여 미분항을 계산하고 이들을 합산한다. 위상 에러와 위치 에러를 결합하여 하나의 제어량을 연산하기 때문에, 위상 제어량과 위치 제어량을 따로 연산할 때와 비교하여 설계되어야 하는 이득값이 절반으로 줄어들어 효율적인 제어를 수행할 수 있게 된다.
전체 제어량 연산부(123f)는 속도 제어량과 위상/위치 제어량을 합산하여 전체 제어량을 산출한다.
도 11 내지 도 17에는 상기 도 10의 실시예에 따라 위상/위치 에러를 연산하는 구체적인 적용예가 도시되어 있는바, 이를 참조하여 다양한 케이스에 대한 위상/위치 에러 연산 결과를 설명하도록 한다. 아울러, 이하 상술할 실시예에서는 타이밍도 상의 위상/위치 에러의 표시를 용이하게 하기 위하여 타겟 신호의 주기가 일정한 것으로 가정한다.
도 11에는 진상이고, 위치 에러가 0인 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트와 피드백 신호의 위치 카운트가 모두 1이므로 위치 에러는 0이고, 위상차(△Ph)는 도 11에 표시된 바와 같다. 여기서, 위상차(△Ph)는 타겟 신호와 피드백 신호의 절대적인 위상 차이를 의미하고, 위상차 측정부(111)에서는 진상인지 지상인지에 따라 위상차에 부호를 붙여 위상 에러(Pherr)를 출력한다. 도 11의 경우 진상에 해당하므로, -△Ph가 위상 에러(Pherr)가 되고, 위상/위치 제어량 연산부(123e)에서 산출되는 위상/위치 에러(PPerr)는 위상 에러(Pherr) 자체가 된다.
도 12에는 진상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 뒤져 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 2이고, 피드백 신호의 위치 카운트는 1이므로 위치 에러는 T(기준 시간)이다. 전술한 바와 같이, T는 타겟 신호의 한 주기를 기준 클럭 신호로 카운팅한 값이다. 위상차(△Ph)는 도 12에 표시된 바와 같고, 진상에 해당하므로 위상차 측정부(111)에서 출력되는 위상 에러는 -△Ph가 된다. 위상/위치 제어량 연산부(123e)에서 위상 에러와 위치 에러(T)를 합산하면, 위상/위치 에러(PPerr)는 도 12에 표시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 13에는 진상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 앞서 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 13을 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 2이고, 피드백 신호의 위치 카운트는 3이므로 위치 에러는 -T가 된다. 위상차(△Ph)는 도 13에 표시된 바와 같고, 진상에 해당하므로 위상 에러 -△Ph를 위치 에러(-T)와 합산하면, 위상/위치 에러(PPerr)는 도 13에 표시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 14에는 지상이고, 위치 에러가 0인 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트와 피드백 신호의 위치 카운트가 모두 1이므로 위치 에러는 0이다. 위상차(△Ph)는 도 13에 도시된 바와 같고, 지상에 해당하므로 위상 에러 △Ph를 위치 에러(-T)와 합산하면, 위상/위치 에러(PPerr)는 도 14에 표시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 15에는 지상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 뒤져 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 15를 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 2이고, 피드백 신호의 위치 카운트는 1이므로 위치 에러는 T이다. 위상차(△Ph)는 도 14에 도시된 바와 같고, 지상에 해당하므로 위상 에러는 △Ph이다. 그리고, 위상 에러를 위치 에러(T)와 합산하면 위상/위치 에러(PPerr)는 도 15에 도시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 16에는 지상이고, 피드백 신호의 위치 카운트가 타겟 신호의 위치 카운트보다 앞서 있는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 16을 참조하면, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 2이고, 피드백 신호의 위치 카운트는 3이므로 위치 에러는 -T이다. 위상차(△Ph)는 도 15에 도시된 바와 같고, 지상에 해당하므로 위상 에러는 △Ph이다. 그리고, 위상 에러와 위치 에러(-T)를 합산하면 위상/위치 에러(PPerr)는 도 16에 도시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 17에는 피드백 신호의 주기 또는 속도가 변하는 경우의 위상/위치 에러의 연산 결과를 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다.
도 17을 참조하면, 제어 시점 1을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 1이고 피드백 신호의 위치 카운트는 2이므로 위치 에러는 -T이다. 위상차1(△Ph1)은 도 17에 도시된 바와 같고, 지상에 해당하므로 위상차1(△Ph1)에 양의 부호를 붙여 위치 에러(-T)와 합산하면 위상/위치 에러1(PPerr1)은 도 17에 도시된 바와 같이 산출될 수 있다.
제어 시점 2를 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트는 2이고 피드백 신호의 위치 카운트는 3이므로 위치 에러는 -T이다. 위상차2(△Ph2)는 도 17에 도시된 바와 같고, 진상에 해당하므로 위상차2(△Ph2)에 음의 부호를 붙여 위치 에러(-T)와 합산하면 위상/위치 에러2(PPerr2)는 도 17에 도시된 바와 같이 산출될 수 있다.
도 18에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터에 나타나는 위치 에러에 관한 그래프가 도시되어 있다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 사용할 경우, 외부에서 강한 외란이 인가되어 부하가 상승되더라도 모터 제어 장치(100)가 위치 에러를 보상하기 위한 제어를 수행하므로 부하 상승에 따라 발생되었던 위치 에러가 해소된다. 또한, 위치 제어는 속도 제어 및 위상 제어와 함께 주기적으로 또는 지속적으로 수행되므로 부하가 단계적으로 상승되더라도 매 단계마다 신속하게 위치 에러가 해소된다.
도 19에는 속도와 위상 제어만을 수행하는 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터의 타겟 신호와 피드백 신호의 타이밍도가 도시되어 있고, 도 20에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에 의해 제어된 모터의 타겟 신호와 피드백 신호의 타이밍도가 도시되어 있다.
도 19를 참조하면, a 시점에서 외란이 발생하여 피드백 신호에 에러가 발생한 경우 모터 제어 장치(10)에 의해 속도 에러와 위상 에러가 보상되면서 b 시점에서 타겟 신호와 피드백 신호의 속도와 위상이 일치하게 되나 위치 카운트에는 여전히 오차가 존재함을 알 수 있다. 모터 제어 장치(10)가 화상형성장치에 사용되는 경우에 이러한 위치의 오차는 화상 품질의 저하를 초래할 수 있다.
도 20을 참조하면, a' 시점에서 외란이 발생하여 피드백 신호에 에러가 발생한 경우 모터 제어 장치(100)에 의해 속도 에러와 위상 에러 뿐만 아니라 위치 에러도 함께 보상되면서 b 시점에서는 타겟 신호와 피드백 신호의 속도, 위상 및 위치가 모두 일치하게 된다.
본 발명의 일 측면에 따른 화상 형성 장치는 전술한 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)를 포함한다. 모터 제어 장치(100)는 화상 형성 장치에 사용되는 모터(200)를 제어하는바, 상기 모터는 용지 이송에 사용되는 모터, 감광드럼의 회전에 사용되는 모터, 정착 유닛의 회전에 사용되는 모터 및 전사 유닛의 사용되는 모터를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 화상 형성 장치는 전술한 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)에 의해 모터(200)를 제어함으로써 화상의 품질을 향상시키고, 선단 마진을 일정하게 유지할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 상기 모터에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 화상형성장치 내에서 사용되는 다양한 용도의 모터가 모터 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 방법을 설명하도록 한다.
도 21에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 21을 참조하면, 먼저 모터에 장착된 감지부로부터 모터의 회전 정보를 포함하는 피드백 신호를 획득한다(311). 여기서, 모터는 BLDC 모터 또는 DC 모터일 수 있고, 감지부는 모터의 회전 정보를 감지하여 펄스 형태의 신호로 출력하는 엔코더 또는 펄스 발생기(FG)일 수 있다. 모터의 회전 정보는 모터의 속도, 위상 및 위치 정보를 포함한다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산한다(312). 타겟 신호는 모터에 인가되는 지령치 특히, 지령 전압에 대응되는 신호이다. 속도 에러를 연산하기 위해 기준 클럭 신호를 이용할 수 있다. 피드백 신호의 주파수보다 빠른 기준 클럭을 이용하여 타겟 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅하고, 피드백 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅하여 그 차이를 계산한다. 또는, 하강 에지를 기준으로 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅할 수도 있다. 타겟 신호의 속도가 더 빠른 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 상승시켜야 하므로 카운팅된 펄스 수의 차이에 양의 부호를 붙이고, 피드백 신호의 속도가 더 빠른 경우에는 모터에 인가되는 지령 전압을 낮춰야 되므로 카운팅된 펄스 수의 차이에 음의 부호를 붙인다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 위상 에러를 연산한다(313). 위상 에러의 연산에도 동일한 기준 클럭 신호가 이용될 수 있는바, 피드백 신호의 상승 에지와 타겟 신호의 상승 에지 사이에 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수가 위상차가 되고, 진상인 경우에는 위상차에 음의 부호를 붙이고 지상인 경우에는 위상차에 양의 부호를 붙여 위상 에러를 연산한다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산한다(314). 타겟 신호와 피드백 신호의 상승 에지마다 카운팅을 하여 위치 카운트를 측정하고, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트와 피드백 신호의 위치 카운트의 차이를 구한다. 피드백 신호의 위치 카운트가 앞선 경우에는 위치 카운트의 차이에 음의 부호를 붙이고, 타겟 신호의 위치 카운트가 앞선 경우에는 위치 카운트의 차이에 양의 부호를 붙여 위치 에러를 연산한다.
순서도의 특성 상 속도 에러, 위상 에러 및 위치 에러의 순서로 연산하는 것으로 기재되었으나, 실제 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법은 에러의 연산 순서에 제한을 두지 않으며, 각각의 에러가 동시에 연산되는 것도 가능하다.
그리고, 연산된 속도 에러를 이용하여 속도 제어량을 연산하고(315), 위상 에러를 이용하여 위상 제어량을 연산하고(316), 위치 에러를 이용하여 위치 제어량을 연산한다(317). 마찬가지로, 제어량의 연산 순서에도 제한은 없다.
각 제어량의 연산에는 PID 제어, PI 제어, PD 제어, P 제어 등의 다양한 제어 방식 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 일 예로서, PID 연산이 적용되는 경우에는, 앞서 설명한 [수학식 2] 내지 [수학식 4]를 사용하여 속도 제어량, 위상 제어량 및 위치 제어량을 연산할 수 있다.
그리고, 속도 제어량, 위상 제어량 및 위치 제어량을 합산하여 전체 제어량을 연산하고(318), 전체 제어량에 대응되는 PWM 신호를 생성하여(319) 모터에 입력한다. 이로써, 모터의 속도, 위상, 위치가 제어된다(320).
도 22에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 22를 참조하면, 먼저 모터에 장착된 감지부로부터 모터의 회전 정보를 포함하는 피드백 신호를 획득한다(331). 여기서, 모터는 BLDC 모터 또는 DC 모터일 수 있고, 감지부는 모터의 회전 정보를 감지하여 펄스 형태의 신호로 출력하는 엔코더 또는 펄스 발생기(FG)일 수 있다. 모터의 회전 정보는 모터의 속도, 위상 및 위치 정보를 포함한다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산한다(332). 타겟 신호는 모터에 인가되는 지령치 특히, 지령 전압에 대응되는 신호이다. 속도 에러를 연산하기 위해 기준 클럭 신호를 이용할 수 있다. 피드백 신호의 주파수보다 빠른 기준 클럭을 이용하여 타겟 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅하고, 피드백 신호의 상승 에지부터 다음 상승 에지까지의 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅하여 그 차이를 계산한다. 또는, 하강 에지를 기준으로 기준 클럭의 펄스 수를 카운팅할 수도 있다. 타겟 신호의 속도가 더 빠른 경우에는 카운팅된 펄스 수의 차이에 양의 부호를 붙이고, 피드백 신호의 속도가 더 빠른 경우에는 카운팅된 펄스 수의 차이에 음의 부호를 붙인다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 위상 에러를 연산한다(333). 위상 에러의 연산에도 동일한 기준 클럭 신호가 이용될 수 있는바, 피드백 신호의 상승 에지와 타겟 신호의 상승 에지 사이에 카운팅되는 기준 클럭 신호의 펄스 수가 위상차가 되고, 진상인 경우에는 위상차에 음의 부호를 붙이고 지상인 경우에는 위상차에 양의 부호를 붙여 위상 에러를 연산한다.
타겟 신호와 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산한다(334). 타겟 신호와 피드백 신호의 상승 에지마다 카운팅을 하여 위치 카운트를 측정하고, 제어 시점을 기준으로 타겟 신호의 위치 카운트와 피드백 신호의 위치 카운트의 차이를 구한다. 피드백 신호의 위치 카운트가 앞선 경우에는 위치 카운트의 차이에 음의 부호를 붙이고, 타겟 신호의 위치 카운트가 앞선 경우에는 위치 카운트의 차이에 양의 부호를 붙여 위치 에러를 연산한다.
순서도의 특성 상 속도 에러, 위상 에러 및 위치 에러의 순서로 연산하는 것으로 기재되었으나, 도 21에서 언급한 바와 같이 실제 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법은 에러의 연산 순서에 제한을 두지 않으며, 각각의 에러가 동시에 연산되는 것도 가능하다.
그리고, 연산된 속도 에러를 이용하여 속도 제어량을 연산하고(335), 위상 에러 및 위치 에러를 이용하여 위상/위치 제어량을 연산한다(336). 마찬가지로, 제어량의 연산 순서에도 제한은 없다. 당해 실시예에 따른 모터 제어 방법은 제어량에 사용되는 이득 설계를 효율적으로 수행하기 위해, 위상 에러와 위치 에러를 결합하여 위상과 위치를 동시에 제어할 수 있는 제어량을 연산한다.
각 제어량의 연산에는 PID 제어, PI 제어, PD 제어, P 제어 등의 다양한 제어 방식 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 일 예로서, PID 연산이 적용되는 경우에는, 앞서 설명한 [수학식 2]를 사용하여 속도 제어량을 연산하고, 앞서 설명한 [수학식 5]를 사용하여 위상/위치 제어량을 연산한다. 여기서, 위상/위치 에러(PPerr)는 위상 에러와 위치 에러를 합산하여 얻을 수 있다. 당해 실시예에 따라 위상 에러와 위치 에러를 결합하여 제어할 경우, 제어량 연산에 사용되는 이득 설계량을 절반으로 줄일 수 있다.
그리고, 속도 제어량과 위상/위치 제어량을 합산하여 전체 제어량을 연산하고(337), 전체 제어량에 대응되는 PWM 신호를 생성하여(338) 모터에 입력한다. 이로써, 모터의 속도, 위상, 위치가 제어된다(339).
100 : 모터 제어 장치 111 : 위상차 측정부
112 : 속도 측정부 113 : 위치 측정부
121 : 속도 에러 연산부 122 : 위치 에러 연산부
123 : 제어량 연산부

Claims (35)

  1. 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부;
    기준 클럭 신호를 이용하여 상기 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 위치 카운트를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트로부터 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함하는 모터 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도를 더 측정하고,
    상기 연산부는,
    상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하고, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 더 연산하는 모터 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 위상차를 더 측정하고,
    상기 연산부는,
    상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 더 연산하는 모터 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 타겟 신호의 한 주기 동안 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 속도를 측정하고, 상기 피드백 신호의 한 주기 동안 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 피드백 신호의 속도를 측정하는 모터 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 타겟 신호의 상승 에지 또는 하강 에지와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 사이에 발생되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 위상차를 측정하고, 진상(Lead)인지 또는 지상(Lag)인지 여부에 따라 상기 위상차에 부호를 붙여 위상 에러를 출력하는 모터 제어 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 타겟 신호의 속도와 상기 피드백 신호의 속도의 차이로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하는 모터 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 타겟 신호의 위치 카운트와 상기 피드백 신호의 위치 카운트의 차이로부터 위치 카운트 에러를 연산하고, 상기 위치 카운트 에러에 기준시간을 곱하여 상기 모터의 위치 에러를 연산하는 모터 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준시간은,
    상기 타겟 신호의 한 주기 동안 카운팅되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수에 해당하는 모터 제어 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부;
    상기 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상 제어량 연산부; 및
    상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위치 제어량 연산부를 포함하는 모터 제어 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 및
    상기 위상 에러와 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 제어량을 연산하는 위상/위치 제어량 연산부;를 포함하는 모터 제어 장치.
  11. 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    PID 제어에 따라 상기 제어량의 연산을 수행하는 모터 제어 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 제어량 연산부는,
    상기 피드백 신호의 위치가 상기 타겟 신호의 위치보다 앞선 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 상기 피드백 신호의 위치가 상기 타겟 신호의 위치보다 뒤진 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 증가시키는 모터 제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 위상 제어량 연산부는,
    상기 피드백 신호의 위상이 상기 타겟 신호의 위상보다 앞선 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 감소시키고, 상기 피드백 신호의 위상이 상기 타겟 신호의 위상보다 뒤진 경우, 상기 모터에 인가되는 지령 전압을 증가시키는 모터 제어 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 측정부가 상기 피드백 신호 또는 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우, 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 연산을 시작하고, 상기 측정부가 상기 피드백 신호 또는 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우, 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 연산을 시작하는 모터 제어 장치.
  15. 제 3 항에 있어서,
    상기 모터는, DC 모터 및 BLDC 모터 중 적어도 하나인 것으로 하는 모터 제어 장치.
  16. 모터와 상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 있어서,
    상기 모터 제어 장치는,
    상기 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부;
    기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 펄스를 카운팅하여 위치 카운트를 측정하는 측정부;
    상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 위치 카운트로부터 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함하는 화상 형성 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 속도를 더 측정하고,
    상기 연산부는,
    상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 모터의 속도 에러를 연산하고, 상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 더 연산하는 화상 형성 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 기준 클럭 신호를 이용하여 상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 위상차를 더 측정하고,
    상기 연산부는,
    상기 측정된 타겟 신호와 피드백 신호의 속도로부터 상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 더 연산하는 화상 형성 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부;
    상기 위상차를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위상 제어량 연산부; 및
    상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 위치 제어량 연산부를 포함하는 화상 형성 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 속도 제어량 연산부; 및
    상기 위상차와 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 제어량을 연산하는 위상/위치 제어량 연산부;를 포함하는 화상 형성 장치.
  21. 모터의 회전 정보를 포함하는 피드백 신호를 획득하고;
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하고;
    상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고;
    상기 연산된 제어량에 따라 상기 모터를 제어하는 모터 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러 및 위상 에러를 연산하고;
    상기 속도 에러 및 상기 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 더 포함하는 모터 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고;
    상기 위상 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고;
    상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은,
    상기 속도 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하고;
    상기 위상 에러와 상기 위치 에러가 결합된 위상/위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산하는 것은,
    상기 타겟 신호의 한 주기 동안 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 속도를 측정하고;
    상기 피드백 신호의 한 주기 동안 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 상기 피드백 신호의 속도를 측정하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 속도 에러를 연산하는 것은,
    상기 측정된 타겟 신호의 속도와 상기 측정된 피드백 신호의 속도의 차이를 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위상 에러를 연산하는 것은,
    상기 타겟 신호의 상승 에지 또는 하강 에지와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 사이에 발생되는 기준 클럭 신호의 펄스 수를 카운팅하여 위상차를 측정하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위상 에러를 연산하는 것은,
    지상인지 또는 진상인지 여부에 따라 상기 측정된 위상차에 부호를 붙여 위상 에러를 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은,
    상기 타겟 신호와 상기 피드백 신호의 상승 에지 또는 하강 에지를 카운팅하여 상기 타겟 신호의 위치 카운트 및 상기 피드백 신호의 위치 카운트를 측정하고;
    상기 타겟 신호의 위치 카운트와 상기 피드백 신호의 위치 카운트의 차이로부터 위치 카운트 에러를 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은,
    상기 위치 카운트 에러에 기준시간을 곱하여 상기 모터의 위치 에러를 연산하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 기준시간은,
    상기 타겟 신호의 한 주기 동안 카운팅되는 상기 기준 클럭 신호의 펄스 수에 해당하는 모터 제어 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 타겟 신호와 상기 피드백 신호를 비교하여 위치 에러를 연산하는 것은,
    상기 피드백 신호와 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우에는 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 상기 위치 에러의 연산을 시작하고, 상기 피드백 신호와 상기 타겟 신호의 하강 에지에서 위치 카운트를 측정하는 경우에는 상기 타겟 신호의 상승 에지에서 상기 위치 에러의 연산을 시작하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  33. 제 22 항에 있어서,
    상기 속도 에러, 상기 위상 에러 및 상기 위치 에러를 보상하기 위한 제어량을 연산하는 것은,
    PID 제어에 따라 연산을 수행하는 것을 포함하는 모터 제어 방법.
  34. 화상형성장치에 장착되는 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부; 및
    타겟 신호와 상기 피드백 신호를 이용하여 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하여 상기 화상형성장치에서 출력되는 화상의 선단 마진을 일정하게 유지하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함하는 모터 제어 장치.
  35. 모터;
    상기 모터의 회전을 감지하여 피드백 신호를 출력하는 감지부; 및
    타겟 신호와 상기 피드백 신호를 이용하여 상기 모터의 위치 에러를 연산하고, 상기 위치 에러를 보상하여 출력되는 화상의 선단 마진을 일정하게 유지하기 위한 제어량을 연산하는 연산부를 포함하는 화상 형성 장치.
KR1020120126592A 2012-11-09 2012-11-09 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법 KR101994382B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120126592A KR101994382B1 (ko) 2012-11-09 2012-11-09 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법
EP13190757.8A EP2731258B8 (en) 2012-11-09 2013-10-29 Motor control apparatus, image forming apparatus and motor control method
US14/068,483 US9543869B2 (en) 2012-11-09 2013-10-31 Motor control apparatus, image forming apparatus having the same, and motor control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120126592A KR101994382B1 (ko) 2012-11-09 2012-11-09 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140060017A true KR20140060017A (ko) 2014-05-19
KR101994382B1 KR101994382B1 (ko) 2019-06-28

Family

ID=49485674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120126592A KR101994382B1 (ko) 2012-11-09 2012-11-09 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9543869B2 (ko)
EP (1) EP2731258B8 (ko)
KR (1) KR101994382B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077980A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 주식회사 엠디 홀센서의 잡음에 강건한 bldc 모터의 속도 제어 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016009758A1 (ja) * 2014-07-14 2016-01-21 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 モーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法、画像形成装置の制御方法
JP6421613B2 (ja) * 2015-01-22 2018-11-14 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP6672799B2 (ja) * 2016-01-06 2020-03-25 株式会社リコー 電流検出装置、モータ制御システム、画像処理装置及びシート搬送装置
JP6430425B2 (ja) * 2016-03-10 2018-11-28 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びチューブポンプ
JP2018004787A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置
CN107404296B (zh) 2017-07-05 2020-03-06 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 基于电流检测反馈的射频功率放大器、芯片及通信终端

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2405569A2 (en) * 2010-07-08 2012-01-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus, motor control apparatus and motor control method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3726683B2 (ja) * 1998-07-16 2005-12-14 セイコーエプソン株式会社 位置センサレスモータの制御方法及びその制御装置
JP3711955B2 (ja) * 2002-04-01 2005-11-02 日産自動車株式会社 回転電機の制御装置
KR101330660B1 (ko) * 2006-09-08 2013-11-15 삼성전자주식회사 스캐닝 유닛의 제어가 가능한 화상형성장치, 그의 스캐닝 유닛 제어 방법 및 모터 제어 장치
JP5056069B2 (ja) * 2007-02-27 2012-10-24 ブラザー工業株式会社 モータ制御方法及びモータ制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2405569A2 (en) * 2010-07-08 2012-01-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus, motor control apparatus and motor control method thereof
KR20120005216A (ko) * 2010-07-08 2012-01-16 삼성전자주식회사 화상형성장치, 모터 제어 장치 및 그 모터 제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077980A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 주식회사 엠디 홀센서의 잡음에 강건한 bldc 모터의 속도 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2731258A2 (en) 2014-05-14
EP2731258A3 (en) 2016-11-09
US9543869B2 (en) 2017-01-10
EP2731258B8 (en) 2020-01-01
EP2731258B1 (en) 2019-11-27
KR101994382B1 (ko) 2019-06-28
US20140132189A1 (en) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101994382B1 (ko) 모터 제어 장치, 이를 포함하는 화상형성장치 및 모터 제어 방법
US7646164B2 (en) Method of adjusting parameters of a synchronous motor and variable speed drive using such a method
US7141945B2 (en) Method and apparatus for controlling motor drive
KR20140002762A (ko) 주기성 교란 억제 장치 및 주기성 교란 억제 방법
US20160065109A1 (en) Position estimation device, motor drive control device, position estimation method and recording medium
EP3526895B1 (en) Control system for electric motor circuit
JP2009011017A (ja) 電圧形インバータの制御装置
US7245103B2 (en) Motor speed and position control
KR101734718B1 (ko) 전동식 파워 스티어링용 모터의 외란 보상 시스템
EP2808992B1 (en) Motor control device
US10381962B2 (en) Method, apparatus and system for operating a rotating electric machine
JP2013138548A (ja) 誘導電動機の回転速度制御装置および回転速度制御方法
KR20120132194A (ko) 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치
JP4273775B2 (ja) 永久磁石型同期電動機の磁極位置推定方法および制御装置
JP7036127B2 (ja) 指令生成装置および指令生成方法
JP2010130854A (ja) リニアモータの推力リップル補償装置およびその補償方法
JPH0775398A (ja) 誘導電動機のベクトル制御装置
KR20210001639A (ko) 3상 bldc 모터의 제어 시스템
JP2008289218A (ja) モータ制御装置とその制御方法
JP2019133537A (ja) アクチュエータ制御装置及びアクチュエータ制御方法
US6815921B1 (en) High performance motor control with feedforward bus supply voltage
JPH01234079A (ja) 速度制御装置
US20240072710A1 (en) Power conversion device
KR20140057809A (ko) 모터의 위치센서 보상 제어방법 및 시스템
JP2637308B2 (ja) 発電機制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant