JP2004086610A

JP2004086610A - Method for controlling motor and controller for motor

Info

Publication number: JP2004086610A
Application number: JP2002247479A
Authority: JP
Inventors: Nobutsune Kobayashi; 小林　伸恒; Hiroyuki Saito; 斎藤　弘幸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP4012012B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set the degree of parameter change to a more proper value under the consideration of the number of times of driving after starting. <P>SOLUTION: In starting each driving under the control of a motor in equipment for driving a mechanism by using the motor as a power source, the ideal profile of driving is prepared according to a target position and a preliminarily set parameter, and the driving of the motor is controlled according to the profile. In ending each driving, the value of the parameter is evaluated, and the value of the parameter is changed on the basis of improvement coefficients according to the result of evaluation, and the improvement coefficients are set according to the number of times of driving (If-counter) after starting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータの制御方法及び制御装置に関し、特に、モータを動力源として使用して機構を駆動する際の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、様々な装置の動力源としてモータが使用されており、特にＤＣモータは、構造が簡単でメンテナンスが不要、回転ムラや振動が少ない、高速化や高精度な制御が可能であるなどの理由で、ＯＡ機器や家庭用電化製品などに数多く使用されている。
【０００３】
近年、プリンタにおいては、一般民生用プリンタは家庭で使用される割合が高いため、画像品位の向上と共に、稼動音の低下が望まれている。稼働時に発生される騒音（ノイズ）としては、記録時に発生するものと機構部分の駆動時に発生するものとがあるが、記録時の騒音発生源の少ないインクジェット記録装置においては、機構部分の駆動時に発生する騒音を低下することとなる。
【０００４】
インクジェット記録装置の主な機構部分としては、記録ヘッドの走査機構と記録媒体の搬送機構とがあるが、記録ヘッドの走査機構の駆動手段として、ＤＣモータとリニアエンコーダを使用して低騒音化を実現している。今日では、これに加え、記録媒体の搬送機構の駆動手段としてもＤＣモータとロータリーエンコーダが採用される場合が増えている。
【０００５】
低騒音化の観点からは、ＤＣモータを採用することにより効果が期待できるが、記録媒体搬送の高精度化の観点からは、機械的精度に加え、より高度な位置制御が必要となる。
【０００６】
ＤＣモータの位置制御方法としては、基本的には目標となる位置にローラの回転（角度）が到達した時にモータの電源をＯＦＦにして惰性で停止させる方法が一般的である。
【０００７】
ＤＣモータを使用した機構において停止位置の精度を確保するためには、停止前速度の低速化と停止前外乱トルクの排除、すなわち停止直前の低速運転の安定化が必要不可欠であり、充分に遅い一定速度となった状態でモータの電源をＯＦＦすることにより、停止までの制定時間及び停止位置の精度を安定させることができる。
【０００８】
このようなＤＣモータを使用した構成においては、高精度な制御を行うためにはトルク変動を極力減らすことが必要となる。
【０００９】
大きな周期のトルク変動に関しては、一般的に知られているＰＩＤ制御に代表されるフィードバック制御によって外乱トルクを排除できるため制御可能であるが、コギングに代表される小さな周期のトルク変動に対しては、制御対象であるモータ自身に起因するものであることと、高速駆動時には上記のフィードバック制御によって解決できる周波数を超えてしまうことがあることから、制御することが困難である。
【００１０】
このＤＣモータのコギングによるトルク変動に関して、図１及び図２を参照して以下に説明する。
【００１１】
図１は、ＤＣモータを定速で駆動した場合の速度変動を簡略に示したグラフである。横軸は時間を、縦軸は速度を示している。１００１はここで基準速度として想定する速度（Ｖ＿ｘ）で駆動したときの速度プロファイルを示しており、１００２は基準速度の２倍（２＊Ｖ＿ｘ）で駆動したときの速度プロファイル、１００３は基準速度の８倍（８＊Ｖ＿ｘ）で駆動したときの速度プロファイルをそれぞれ示している。
【００１２】
ここで、該ＤＣモータが動作原理に起因する必然的な特性として持っているモータ自身のコギングによりトルク変動が生じ、周期的な速度変動が発生する。この周期的な速度変動は、モータ自身の特性に起因するものであるので、常に一定の回転角度に対応した移動距離ごとに発生し、従って速度が速くなればなるほど、より高い周波数で発生する。
【００１３】
図中●で示されている１００４は、コギングによるトルク変動の影響で、モータ自身が高速で回転してしまう位相角に対応するポイントを示している。また、図中■で示されている１００５は、コギングによるトルク変動の影響で、モータ自身が低速で回転してしまう位相角に対応するポイントを示している。
【００１４】
このように、基準速度Ｖ＿ｘの２倍の速度２＊Ｖ＿ｘで駆動すれば速度変動は２倍の周波数で発生し、８倍の速度８＊Ｖ＿ｘで駆動すれば速度変動は８倍の周波数で発生する。
【００１５】
次に、コギングによるトルク変動が、実際の駆動において及ぼす影響について説明する。
【００１６】
図２は、ＤＣモータにおいて用いられる理想位置プロファイル追値制御、理想速度プロファイル追値制御を例にして、コギングによるトルク変動の及ぼす影響を説明するための図である。
【００１７】
図２において、横軸は時間を示しており、縦軸２００１は速度を、縦軸２００２は位置を示している。
【００１８】
２００３は理想位置プロファイルを示しており、２００４は理想位置に到達させるための理想速度プロファイルを示している。この理想速度プロファイル２００４は４つの制御領域からなり、加速制御領域２０１１、定速制御領域２０１２、減速制御領域２０１３、位置決め制御領域２０１４により構成されている。
【００１９】
２００４の理想速度プロファイルにおいて、Ｖ＿ＳＴＡＲＴは初速度であり、Ｖ＿ＦＬＡＴは定速制御領域２０１２の速度を示している。また、Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは位置決め制御領域の速度を示しており、Ｖ＿ＰＲＯＭＩＳＥは位置決め精度を達成するために絶対に守られなければならない停止直前の最大速度を示している。ｖ＿ｓｔｏｐは、現実の駆動を想定した場合における外乱によってあらゆる値に変化する現実の値としての停止直前速度である。
【００２０】
Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは、実際の駆動における速度変動を考慮して、いかなる速度変動が発生してもｖ＿ｓｔｏｐがＶ＿ＰＲＯＭＩＳＥを超えることがないように充分に低い値に設定されることが要求される。
【００２１】
ここで示した例においては、後述するように、２０１１、２０１２、２０１３では位置サーボを、２０１４では速度サーボを採用している。図示した２００３の曲線は、位置サーボ時には理想位置プロファイルを示し、速度サーボ時には理想速度プロファイルによって動作した場合の到達想定位置プロファイルを示している。図示した２００４の曲線は、速度サーボ時には理想速度プロファイルを示し、位置サーボ時には理想位置プロファイルに追従して動作するために求められる要求速度プロファイルを示している。
【００２２】
２００５は、理想速度プロファイル２００４との比較を容易とするため、コギングによる高い周波数での変動を平均化した場合の、物理的なモータの現実駆動速度プロファイルを示している。理想位置プロファイル２００３を入力としてフィードバック制御をかけていくと、理想速度プロファイル２００４に対して若干の遅れが出ているが、位置決め制御領域２０１４に進むに従って理想速度に近くなり、最終的な停止直前の速度としては位置決め精度を達成できる速度Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに収束している。なお、減速制御領域２０１３から位置決め制御領域２０１４への移行は、物理的な駆動速度状態に関わらず、位置がＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに達した瞬間に行われるものとする。
【００２３】
２００５のプロファイルは、超音波モータのようにコギングによるトルク変動がないモータを駆動した場合には、現実に達成することが可能であるが、ここではコギングによるトルク変動があるＤＣモータを駆動することを想定しているため、実際の現実速度プロファイルの形状は、２００５に対して更にコギングによるトルク変動の影響が加わり、２００６あるいは２００７に示した形状となる。
【００２４】
２００６のプロファイルは、移動開始時点でのＤＣモータの位相が、２００７のプロファイルと反対である場合を示しており、実際にはこの２つのパターンだけでなく、ＤＣモータの移動開始時の位相により、トルク変動により速度が速くなるポイント１００４及び速度が遅くなるポイント１００５の位置が時間的にずれた様々なパターンが生じ得る。
【００２５】
図中のＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは、上述のように減速制御領域２０１３から位置決め制御領域２０１４に移行する位置を示しており、Ｓ＿ＳＴＯＰは停止位置を示している。Ｔ＿ＡＤＤは加速制御領域２０１１に費やされる所要時間であり、Ｔ＿ＤＥＣは減速制御領域２０１３に費やされる所要時間である。Ｔ＿ＦＬＡＴは定速制御領域２０１２に費やされる時間であり、移動開始位置を０としたときの停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰ、すなわち総移動距離に対する理想位置プロファイル２００３を設定した時点で決定される固定値である。
【００２６】
Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨは位置決め制御領域２０１４に費やされる時間であり、制御対象が実際に動いたときに、位置決め制御領域２０１４に移行する位置Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨから停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰまでの距離Ｓ＿ＡＰＲ＿ＳＴＯＰを移動するのに要する時間である。この図に示した２００５では、位置決め領域を駆動制御対象が理想速度で動いた場合をモデルとして示しているが、現実の制御においては、理想通りの物理的動作は一般的に大変困難である。
【００２７】
高速かつ高精度の位置決めを行うためには、理想位置プロファイル２００３のカーブをその系に適合するようにチューニングする必要がある。具体的には、定速制御領域２０１２の速度は、位置決め所要時間を短縮するために系の性能の許す限り速く、位置決め制御領域２０１４の速度は、位置決め精度の向上を実現するために系の性能の許す限り遅く、さらに加速制御領域２０１１、減速制御領域２０１３、及び位置決め制御領域２０１４の距離は、位置決め所要時間を短縮するために系の性能の許す限り短くなるように、理想位置プロファイル２００３を設定することが望ましい。
【００２８】
しかしながら、このようなチューニングの詳細な手法については本発明の主題ではないので、ここではすでに理想位置プロファイル２００３が最適に調整されているものとして説明する。
【００２９】
上述のように、２００６及び２００７は、図１に関して説明したようなコギングによるトルク変動を有するＤＣモータを用いて同様の制御を施した場合の、物理的なモータの速度プロファイルを示している。大局的には、理想的なモータにおける現実速度プロファイル２００５と同様の曲線となるが、コギングによるトルク変動の影響による速度変動があるため、位置決め制御領域２０１４に移行した瞬間の速度を目標となる速度Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨと比較すると、２００６では速く、２００７では遅くなってしまっている。
【００３０】
この影響により、２００６で示したプロファイルでは、停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰに到達した瞬間の速度がＶ＿ＰＲＯＭＩＳＥを超えてしまっている。この速度では、装置に要求される停止条件を満たすことはできないので、停止位置の精度が保証されず、停止位置をオーバーランする可能性がある。
【００３１】
一方、２００７で示したプロファイルでは、位置決め制御領域２０１４における速度の平均が低くなるため、実際に停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰに到達するまでの時間が、Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨよりも長くなってしまい、所要時間が長くなるという問題が生じる。
【００３２】
２００６のプロファイルにおける停止位置の問題を解決するためには、位置決め制御領域に移行する際の速度をデフォルトの値Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨよりも下げることで容易に対処できる。しかしながら、このようにすると、移動開始時のモータの位相により２００７に示すプロファイルとなったときに、所要時間が長くなるという問題を更に悪化させてしまう。
【００３３】
また逆に、２００７における所要時間の問題を解決するためには、位置決め制御領域に移行する際の速度をデフォルトの値Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨよりも上げることで容易に対処できる。しかしながら、このようにすると、移動開始時のモータの位相により２００６に示すプロファイルとなったときに、停止位置の精度が保証されないという問題を更に悪化させてしまう。
【００３４】
更に、ＤＣモータのコギングには周期が存在するが、この周期は定量的に正確に検知することが難しい。図では近似的にサインカーブで示しているが、実際のトルク変動は個体毎にばらつきがあり、サインカーブで表せない様々な特性となる。このため、同じ種類・型番であってもトルク変動の特性は同一とはならず、あらゆるモータに対して汎用的、普遍的に完全に適用できる曲線（プロファイル）は存在しない。
【００３５】
また、エンコーダから読み込む論理的位置情報と、コギングによるトルクリップルの周期を３６０度とみなした場合の位相角とを関連付けて制御することも考えられるが、この場合、装置がパワーオフされる度に論理的位置情報が初期化されてしまうため、装置がパワーオンした後に行う移動の際の停止位置での速度が、２００６に示すように最終的に目標となる速度を超過するのか、２００７に示すように最終的に目標となる速度未満となるのかを、予め予測して制御することが困難である。
【００３６】
以上のように、使用するＤＣモータのコギング特性に応じて位置決め制御領域の目標速度（Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ）を設定し、高精度かつ高速な位置制御を達成することは事実上非常に困難である。
【００３７】
かかる問題を解決すべく、各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定された初期パラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成し、このプロファイルに従ってモータの駆動を制御し、各駆動の終了の際に、初期パラメータの値を評価し、評価の結果に応じて、初期パラメータの値を変更するという発明が、特願２００１−１４８３４１号に提案されている。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該出願の発明では、最初に起動する際などのパラメータが理想状態から乖離している場合と、既に充分な回数駆動が行われてパラメータが理想状態に近づいている場合との両方について、初期パラメータの値を変更する度合（以下、改善係数とも呼ぶ）を同一にするため、この改善係数としてはある程度両者の中間的な値を設定せざるを得ない。
【００３９】
この改善係数の設定により、いずれかの場合には十分な効果を得ることができるが、両方の場合で十分な効果を得ることは困難であり、いずれかの場合に不都合が生じることがある。
【００４０】
すなわち、起動後の駆動回数などの情報を考慮していないため、最初に駆動を行う場合においては改善の度合が小さく理想の駆動状態への収束に時間がかかったり、既に充分な回数駆動が行われている場合においては改善の度合いが大きすぎてパラメータの値が振動してしまう可能性がある。
【００４１】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、起動後の駆動回数を考慮してパラメータ変更の度合をより適切な値に設定し、理想的な駆動制御に速やかに移行することを可能とする、モータの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のモータの制御方法は、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるモータの制御方法であって、
各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成するプロファイル作成工程と、
前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する追値制御工程と、
各駆動の終了の際に、前記パラメータの値を評価する評価工程と、
前記評価の結果に応じて、前記パラメータの値を改善係数に基づいて変更する変更工程と、
前記改善係数を起動後の駆動回数に従って設定する係数設定工程と、を備えている。
【００４３】
また、上記目的を達成する本発明のモータの制御装置は、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるモータの制御装置であって、
各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成するプロファイル作成手段と、
前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する追値制御手段と、
各駆動の終了の際に、前記パラメータの値を評価する評価手段と、
前記評価の結果に応じて、前記パラメータの値を改善係数に基づいて変更する変更手段と、
前記改善係数を起動後の駆動回数に従って設定する係数設定手段と、を備えている。
【００４４】
すなわち、本発明では、モータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるモータの制御において、各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成し、プロファイルに従ってモータの駆動を制御し、各駆動の終了の際に、パラメータの値を評価し、評価の結果に応じて、パラメータの値を改善係数に基づいて変更し、改善係数を起動後の駆動回数に従って設定する。
【００４５】
このようにすると、起動後の駆動回数を考慮してパラメータ変更の度合をより適切な値に設定することができる。
【００４６】
従って、起動後の駆動回数が少ない場合には変更の度合を大きくして理想的な駆動制御に速やかに移行し、起動後の駆動回数が充分に多い場合には変更の度合を小さくして理想的な駆動制御により近づくようにすることが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここで説明する実施形態は、着脱可能なインクタンクを備えた記録ヘッドを搭載したシリアル式インクジェットプリンタにおいて、記録媒体搬送用のラインフィードモータの制御に、本発明のモータの制御方法を適用したものである。
【００４８】
図３は本実施形態に係るシリアル式インクジェットプリンタの全体図である。同図において、１０１はインクタンクを有する記録ヘッド、１０２は記録ヘッド１０１を搭載するキャリッジである。キャリッジ１０２の軸受け部には主走査方向に摺動可能な状態でガイドシャフト１０３が挿入され、そのシャフトの両端はシャーシ１１４に固定されている。このキャリッジ１０２に係合したキャリッジ駆動伝達手段であるベルト１０４を解して、キャリッジ駆動手段である駆動モータ１０５の駆動が伝達され、キャリッジ１０２が主走査方向に移動可能である。
【００４９】
記録待機中において記録用紙１１５は、給紙ベース１０６にスタックされており、記録開始時には給紙ローラ（不図示）により記録用紙が給紙される。給紙された記録用紙を搬送するため、ＤＣモータである用紙搬送用モータ（１０７）の駆動力により伝達手段であるギア列（モータギア１０８、搬送ローラギア１０９）を介して搬送ローラを回転させ、ピンチローラばね（不図示）により搬送ローラ１１０に押圧され従動回転するピンチローラ１１１とこの搬送ローラ１１０とにより記録用紙１１５は適切な送り量だけ搬送される。ここで、搬送量は搬送ローラ１０９に圧入されたコードホイール（ロータリーエンコーダフィルム１１６）のスリットをエンコーダセンサ１１７で検知、カウントすることで管理され、高精度送りを可能としている。
【００５０】
図４は、図３に示したプリンタの制御構成を説明するブロック図である。
【００５１】
図において、４０１はプリンタ装置のプリンタ制御用のＣＰＵで、ＲＯＭ４０２に記憶されたプリンタ制御プログラムやプリンタエミュレーション、記録フォントを利用して記録処理を制御する。
【００５２】
４０３はＲＡＭで、記録のための展開データ、ホストからの受信データを蓄える。４０４はプリンタヘッド、４０５はモータを駆動するモータドライバ、４０６はプリンタコントローラで、ＲＡＭ４０３のアクセス制御やホスト装置とのデータのやりとりやモータドライバへの制御信号送出を行う。４０７はサーミスタ等で構成される温度センサで、プリンタ装置の温度を検知する。
【００５３】
ＣＰＵ４０１はＲＯＭ４０２内の制御プログラムにより本体のメカ的／電気的制御を行いつつ、ホスト装置からプリンタ装置へ送られてくるエミュレーションコマンド等の情報をプリンタコントローラ４０６内のＩ／Ｏデータレジスタから読み出し、コマンドに対応した制御をプリンタコントローラ４０６内のＩ／Ｏレジスタ、Ｉ／Ｏポートに書き込み、読み出しを行う。
【００５４】
図５は、図４に示したプリンタコントローラ４０６の詳細構成を説明するブロック図であり、図４と同一のものには同一の符号を付してある。
【００５５】
図において、５０１はＩ／Ｏレジスタで、ホストとのコマンドレベルでのデータのやり取りを行う。５０２は受信バッファコントローラで、レジスタから受信データをＲＡＭ４０３に直接書き込む。
【００５６】
５０３は記録バッファコントローラで、記録時にはＲＡＭの記録データバッファから記録データを読み出し、プリンタヘッド４０４に対してデータの送出を行う。５０４はメモリコントローラで、ＲＡＭ４０３に対して３方向のメモリアクセスを制御する。５０５はプリントシーケンスコントローラで、プリントシーケンスをコントロールする。２３１はホストインターフェースで、ホストとの通信を司る。
【００５７】
図６は、一般的なＤＣモータの位置サーボによる制御手順（６０００）を示すブロック図である。本実施形態において位置サーボは、加速制御領域、定速制御領域、減速制御領域において使用される。このようなＤＣモータの制御は、ＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）コントロールあるいは古典制御と呼ばれており、以下にその手順を説明する。
【００５８】
まず、制御対象に与えたい目標位置を、理想位置プロファイル６００１という形で与える。本実施形態においては、これは該当する時刻においてラインフィードモータによって搬送された紙が到達しているべき絶対位置に該当する。時刻の進行とともに、この位置情報は変化していく。この理想位置プロファイルに対する追値制御を行うことで、本実施形態の駆動制御が行われる。
【００５９】
装置にはエンコーダセンサ６００５が具備されており、これによりモータの物理的な回転を検知する。エンコーダ位置情報変換手段６００９は、エンコーダセンサ６００５が検知したスリット数を累積加算して絶対位置情報を得る手段であり、エンコーダ速度情報変換手段６００６はエンコーダセンサ６００５の信号と、プリンタに内蔵された時計（タイマ）から、現在のラインフィードモータの駆動速度を算出する手段である。
【００６０】
理想位置プロファイル６００１から、位置情報変換手段６００９により得られた実際の物理的位置を減算した数値を、目標位置に対して足りない位置誤差として、６００２以降の位置サーボのフィードバック処理に受け渡す。６００２は位置サーボのメジャーループであり、一般的には比例項Ｐに関する計算を行う手段が知られている。
【００６１】
６００２における演算の結果としては、速度指令値が出力される。この速度指令値が、６００３以降の速度サーボのフィードバック処理に受け渡される。速度サーボのマイナーループは、比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄに対する演算を行うＰＩＤ演算により行う手段が一般的である。
【００６２】
本実施形態においては、速度指令値の非線形な変化が発生した場合の追従性を改善し、なおかつ追値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般に微分先行形と呼ばれる手法を示しており、エンコーダ速度情報変換手段６００６で得られたエンコーダ速度情報は、６００２で得られた速度指令値との差を取る前に、微分演算手段６００７を通される。この手法自体は本発明の主題となるものではなく、制御対象の系の特性によっては、６００３において微分演算を行えば充分なものもある。
【００６３】
速度サーボのマイナーループにおいては、速度指令値からエンコーダ速度情報を減算した数値を、目標速度に対して足りない速度誤差として、ＰＩ演算回路６００３に受け渡し、その時点でＤＣモータに与えるべきエネルギーを、ＰＩ演算と呼ばれる手法で算出する。それを受けたモータドライバ回路は、例えばモータ印加電圧は一定として、印加電圧のパルス幅を変化させる手段（以下「ＰＷＭ（Ｐｕｌｅｓ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御」と呼ぶ）を用い、印加電圧のＤｕｔｙを変化させて、電流値を調節し、ＤＣモータ６００４に与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。
【００６４】
電流値を印加されて回転するＤＣモータは、６００８の外乱による影響を受けながら物理的な回転を行い、その出力がエンコーダセンサ６００５により検知される。
【００６５】
図７は一般的なＤＣモータの速度サーボによる制御手順（７０００）を説明するブロック図である。図６と同様な構成要素には同じ符号を伏して説明を省略する。本実施形態において速度サーボは、位置決め制御領域において使用される。このようなＤＣモータの制御は、ＰＩＤコントロールあるいは古典制御と呼ばれており、以下にその手順を説明する。
【００６６】
まず、制御対象に与えたい目標速度を、理想速度プロファイル７００１という形で与える。本実施形態においては、これは該当する時刻においてラインフィードモータにより紙を搬送すべき理想速度であり、該当する時刻における速度指令値ということになる。時刻の進行とともに、この速度情報は変化していく。この理想速度プロファイルに対して追値制御を行うことで、本実施形態の駆動制御が行われる。
【００６７】
速度サーボにおいては、比例項Ｐ、積分項Ｉ、微分項Ｄに対する演算を行うＰＩＤ演算により行う手段が一般的である。本実施形態においては、速度指令値の非線形な変化が発生した場合の追従性を改善し、なおかつ追値制御時の微分演算の弊害を防ぐために、一般に微分先行形と呼ばれる手法を示しており、６００６で得られたエンコーダ速度情報は、理想速度プロファイル７００１で得られた速度指令値との差を取る前に、微分演算手段７００３を通される。この手法自体は本発明の主題となるものではなく、制御対象の系の特性によっては、７００２において該微分演算を行えば充分なものもある。
【００６８】
速度サーボにおいては、速度指令値からエンコーダ速度情報を減算した数値を、目標速度に対して足りない速度誤差として、ＰＩ演算回路７００２に受け渡し、その時点でＤＣモータに与えるべきエネルギーを、ＰＩ演算と呼ばれる手法で算出する。それを受けたモータドライバ回路は、例えばＰＷＭ制御を用い、印加電圧のＤｕｔｙを変化させて、電流値を調節し、ＤＣモータ６００４に与えるエネルギーを調節し、速度制御を行う。
【００６９】
電流値を印加されて回転するＤＣモータ６００４は、６００８の外乱による影響を受けながら物理的な回転を行い、その出力がエンコーダセンサ６００５により検知される。
【００７０】
図８、９、１０は、図２において説明した、コギングによるトルク変動の及ぼす影響と制御について、各ケースについて更に詳細に説明するための図である。
【００７１】
図８は、停止直前の速度ｖ＿ｓｔｏｐが、平均的かつ理想的な値Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨで終了する場合を示し、図９は、ｖ＿ｓｔｏｐ＞Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち速度超過で終了する場合を示し、図１０は、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＞Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち時間超過で終了する場合を示している。
【００７２】
８００１は理想位置プロファイルであり、位置サーボを行う２０１１、２０１２、２０１３の各領域に対して設定されるが、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨまでしか計算されない。これは、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨを通り過ぎると速度サーボに切り替わるため、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ以降ではこの理想位置プロファイルが不必要であるからである。８００１における減速所要時間Ｔ＿ＤＥＣは実際の駆動と関わりなく一定であり、これに該当する制御領域を理想減速制御領域９００１として示すものとする。
【００７３】
８００３、９００３、１０００３は、各図における外乱等の影響を考慮した現実位置プロファイルである。ここでは、説明対象の明確化を図るため、コギングによる高い周波数での変動を平均化した場合の、物理的なモータの現実位置プロファイルを示している。
【００７４】
位置サーボにおいては、時間的な遅れが必ず発生するため、理想位置プロファイル８００１に対して８００３、９００３、１０００３の現実位置プロファイルはいずれも遅れを持っている。従って、理想位置プロファイル８００１が終了しても、現実位置はＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨには到達しないことが一般的であり、本実施形態においては、９００１が終了してから現実の駆動がＳ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達するまでの間には、仮想の理想位置プロファイル８００６によって位置サーボへの指令位置値として代用するものとする。この仮想の理想位置プロファイル８００６は、理想位置プロファイル８００１の最終的な傾きを用いて、理想位置プロファイルの終点から伸ばした直線とする。
【００７５】
８００５、９００５、１０００５は、２００５と同様、説明対象の明確化を図るため、コギングによる高い周波数での変動を平均化した、簡略化された概念における場合の、物理的なモータの現実速度プロファイルを示しており、ここでは各図における外乱等の影響を考慮したプロファイルを各々示している。
【００７６】
その他の図２と同様な部分は、図２と同じ符号で示している。ただし、図２においては定数値であった位置決め制御領域２０１４に費やされる時間の理想値Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに対して、図８、９、１０においては現実の駆動を想定した場合に外乱によってあらゆる値に変化する現実の値として、位置決め制御領域２０１４に費やされる時間として現実変数値ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈを追加している。
【００７７】
なお、本実施形態における説明では、定数値を英大文字、変数値を英小文字で示している。同一スペリングの値について英大文字、英小文字の表記がある場合、英大文字で示された値は理想定数値であり、英小文字で示された値は同じ内容の値について変化しうる変数値を示している。
【００７８】
Ｓ＿ＤＥＣは定速制御領域２０１２が終了して減速制御領域２０１３が開始される位置を示しており、あくまでも理想位置プロファイル８００１によって決定される値であるため、現実の駆動における外乱の影響とは無関連である。
【００７９】
上記のように、図８は停止直前速度ｖ＿ｓｔｏｐが、平均的かつ理想的な値Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨで終了する場合であり、ｖ＿ｓｔｏｐ＜Ｖ＿ＰＲＯＭＩＳＥ、かつ、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＝Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、であるため、停止直前速度、駆動所要時間の双方が要件を満たしている。
【００８０】
また、図９は、ｖ＿ｓｔｏｐ＞Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち速度超過で終了するため、停止直前速度の要件を満たすことができない。実際にこのような駆動が発生する主たる原因は、主に減速領域におけるコギングによるトルク変動の影響により、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達した瞬間の速度が過剰であるためであるが、Ｓ＿ＳＴＯＰの位置がちょうどモータのトルク変動により速度が速くなるポイント１００４に対応する位相角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。
【００８１】
一方、図１０は、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＞Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち時間超過で終了するため、駆動所要時間の要件を満たすことができない。実際にこのような駆動が発生する主たる原因は、主に減速領域におけるコギングによるトルク変動の影響により、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達するかなり以前から速度が落ちてしまうためであるが、Ｓ＿ＳＴＯＰの位置がちょうどモータの速度が遅くなるポイント１００５に対応するの位相角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。
【００８２】
図１１は、本実施形態における駆動制御処理を説明するフローチャートであり、図１２は、図１１の各処理に関わる信号の状態を速度プロファイルと共に同じ時間軸上に示したタイミングチャートである。
【００８３】
ステップＳ１１０１１でパワーオンがなされると、ステップＳ１１０１２に進み、デフォルトの値としてｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈにはＶ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨを、ｓ＿ａｐｒ＿ＳＴＯＰにはＳ＿ＡＰＲ＿ＳＴＯＰが設定される。
【００８４】
次に、ステップＳ１１０１３に進み、プリンタシステムから駆動命令が発行されるまで待ち、駆動命令がくればステップＳ１１００１に進む。
【００８５】
ステップＳ１１００１で駆動制御処理が開始されると、ステップＳ１１００２で駆動制御準備処理が行われる。ここで行われる処理については後述するが、その概略は、一般的にモータ制御タスクに記述される処理であり、駆動目的に適したテーブルの選択、駆動量に合致したＴ＿ＦＬＡＴの設定、本発明の主題である評価手段の結果を次回の駆動で使用する理想速度プロファイルに反映させる処理、各種ワーク領域の設定を行い、最後にタイマ割り込み処理を司るタイマに起動をかけて終了する。
【００８６】
ステップＳ１１００２でタイマが起動されると、ステップＳ１１００３で示された実駆動処理に移行する。この処理は、一般的にタイマ割り込み処理内に記述される処理であり、たとえば１ｍｓｅｃ毎に１回の割り込みを行い、エンコーダの値を読み出し、ＰＩＤ演算等により出力すべき電流の値を算出し、モータに対して算出した値を出力するものである。
【００８７】
ステップＳ１１００３の処理と並行して、システムにおいては停止位置Ｓ＿ＳＴＯＰに到達したかどうかの監視が行われており、到達が検知されると駆動目標位置への到達検知処理ステップＳ１１００４が起動されて割り込みが発生し、ステップＳ１１００５の駆動制御終了処理へと処理は移行する。
【００８８】
ステップＳ１１００５においては、モータに対する出力をいち早くディセーブルにしてからタイマを停止し、本発明の主題である評価処理を実行して処理を終了する。
【００８９】
以上の各処理を行うことで、１つの駆動処理はステップＳ１１００６の駆動制御終了へと至ることになる。
【００９０】
図１３は、ステップＳ１１００２の駆動制御準備処理での動作を詳細に示すフローチャートである。
【００９１】
駆動制御準備処理においては、駆動目的及び駆動量に適したテーブルの選択を行い、該テーブルのｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈ、Ｖ＿ＦＬＡＴ、Ｔ＿ＤＥＣ、ｓ＿ａｐｒ＿ＳＴＯＰ、Ｖ＿ＳＴＡＲＴ、Ｔ＿ＡＤＤ、Ｔ＿ＦＬＡＴを取得する。シリアルプリンタ装置においては、処理速度の高速化、静音化、給紙モータとの同期制御等のために、ラインフィードモータに関して複数種類のテーブルを持つことが一般的であり、ここで使用するテーブルの選択を行うものとする。ここでは、更にＴ＿ＤＥＣを変数領域ｔ＿ｄｅｃに、Ｓ＿ＤＥＣを変数領域ｓ＿ｄｅｃに格納する場合について説明する。
【００９２】
ステップＳ１３００１では、該テーブルに適したフィードバック制御のゲイン設定等を行う。ここでの処理は従来より行われている処理と同様であり、本実施形態の主題とするところではないため説明を省略する。
【００９３】
ステップＳ１３０００は理想位置プロファイル生成処理であり、理想位置プロファイル８００１を生成するための処理であり、その詳細を以下に説明する。
【００９４】
ステップＳ１３００２では加速駆動プロファイルを生成する。ここで行われる処理は従来より行われている処理と同様であり、例えば、加速駆動プロファイルとしては、時間を入力とし速度を出力とする１次関数または３次関数を用い、該出力を加算していくことで位置プロファイルを得る方法が一般的である。
【００９５】
ステップＳ１３００３では定速駆動プロファイルを生成する。ここで行われる処理も従来より行われている処理と同様であり、例えば、定速駆動プロファイルとしては、Ｖ＿ＦＬＡＴにより駆動した場合の位置の変化を計算する方法が一般的である。
【００９６】
ステップＳ１３００４では減速駆動プロファイルを生成する。これは本実施形態の特徴的な処理であり、以下で詳細について説明する。
【００９７】
ステップＳ１３００５において、時刻値Ｔｘを初期化し、時刻Ｔｘに到達すべき理想位置Ｓ（Ｔｘ）の初期値として、減速開始位置であるｓ＿ｄｅｃを設定する。
【００９８】
ステップＳ１３００６では、速度の３次減速曲線により時刻Ｔｘにおける理想速度Ｖ（Ｔｘ）を算出する。本実施形態において速度の３次減速曲線は、以下の式により求めることができる。すなわち、
Ｖ（Ｔｘ）＝（Ｖ＿ＦＬＡＴ−ｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈ）　（２Ｔｘ−３ｔ＿ｄｅｃ）Ｔｘ^２／ｔ＿ｄｅｃ^３＋Ｖ＿ＦＬＡＴ
である。
【００９９】
この式からわかるように、ｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈの変化に追従して、フレキシブルに曲線を変化させうる構造となっているところに特徴がある。もちろん本発明で使用する減速曲線はこの３次減速曲線に限定されるものではなく、系の適性に応じて、１次減速曲線やその他の関数で示される曲線であってもよく、ｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈの変化を反映させうる曲線であれば、いかなる減速曲線においても本発明の意図する効果を享受することができる。
【０１００】
ステップＳ１３００７では、Ｓ（Ｔｘ）に対してＶ（Ｔｘ）を加算しうることで、Ｔｘ＋１において到達すべき理想位置Ｓ（Ｔｘ＋１）を算出する。
【０１０１】
ステップＳ１３００８では、Ｔｘをインクリメントする。そしてステップＳ１３００９で、カウンタＴｘの値が理想減速制御領域９００１の終了を意味する値ｔ＿ｄｅｃになるまで、ステップＳ１３００６〜Ｓ１３００８の処理が繰り返されて各ＴｘにおけるＶ（Ｔｘ）、Ｓ（Ｔｘ）の計算が続けられる。
【０１０２】
以上の処理が終了すると、ステップＳ１３０１０に進み、プロファイル計算で加算した時刻カウンタＴｘを実際の制御に備えて再度初期化したり、タイマを起動するための各種設定等を行う。ここでの処理は従来行われているものと同様であるので説明を省略する。
【０１０３】
そしてステップＳ１３０１１によりタイマの起動を行うと、ステップＳ１３０１２で本駆動制御準備処理は終了する。
【０１０４】
図１４は、ステップＳ１１００３の実駆動処理で行われる動作を示したフローチャートであり、タイマ割り込みが発生する毎に遂行される処理について示したものである。
【０１０５】
タイマ割り込みが発生してステップＳ１１００３が起動されると、ステップＳ１４００１に進み、エンコーダ位置情報変換手段６００９によって現在位置を得てＳ（Ｔｘ）への代入が行われる。
【０１０６】
次にステップＳ１４００２において、位置決め制御領域２０１４に到達しているか否かを判定し、まだ到達していなければステップＳ１４０１１に、到達していればステップＳ１４００５に進む。
【０１０７】
ステップＳ１４０１１では、理想減速制御領域９００１内にいるか否かを判定し、まだ該領域内にいる場合にはステップＳ１４００３に、逸脱してしまっている場合にはステップＳ１４０１２に進む。
【０１０８】
ステップＳ１４００３では、理想位置プロファイル生成処理１３０００で生成した位置プロファイルから、現時刻Ｔｘに該当する位置情報を理想位置プロファイルとして採用し、ステップＳ１４００４に進む。
【０１０９】
一方、ステップＳ１４０１２では、すでに理想位置プロファイル生成処理ステップＳ１３０００で生成される領域を逸脱しているため、該理想位置プロファイルの最終的な傾きを用いて、該理想位置プロファイルの終点から伸ばした直線を生成し、仮想の理想位置プロファイルとして採用し、ステップＳ１４００４に進む。
【０１１０】
ステップＳ１４００４では、以上により得た位置指令値を用い、図６に示した位置サーボ制御６０００を実行させ、ステップＳ１４００７に進む。
【０１１１】
ステップＳ１４００５では、理想速度プロファイルとして、ｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈを採用し、該値を速度指令値として、ステップＳ１４００６で図７に示した速度サーボ制御７０００を実行させ、ステップＳ１４００７に進む。
【０１１２】
ステップＳ１４００７では、演算結果の電流値をモータに出力し、ステップＳ１４００８で割り込み内の処理を終了する。
【０１１３】
図１５は、ステップＳ１１００５の駆動制御終了処理で行われる動作を説明するフローチャートである。
【０１１４】
ステップＳ１５００１で出力電流をディセーブルにしタイマを停止すると、ステップＳ１５００２の評価処理に進む。この評価処理は本実施形態において特徴的な処理であり、以下で詳細について説明する。
【０１１５】
まずステップＳ１５０２１で、理想値であるＴ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨと、現実に要したｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈとの差をとり、ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈに代入し、ステップＳ１５００３に進む。
【０１１６】
ｓｔｕｄｙＰｒｍは、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈが理想値から逸脱している度合いを、次の駆動におけるｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈに反映させるための改善係数である。
【０１１７】
ステップＳ１５００３において、ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈとＳＴＵＤＹ＿Ｔ＿ＨＩＳＰＥＥＤＬＩＭＩＴを比較する。そして、ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈが小さすぎる場合には、ステップＳ１５０１１に進んで、ｓｔｕｄｙＰｒｍとしてｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙを採用する。一方、小さすぎない場合にはステップＳ１５００４に進んで、ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌを採用する。ここで、ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ＞ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌである。
【０１１８】
該処理は、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈがあまりにも短すぎて、減速しきらないままにＳ＿ＳＴＯＰに到達してしまい、ｖ＿ｓｔｏｐが高速になってしまう場合を想定している。かかる場合にはステップＳ１５０１１でｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙを採用することで、後述するステップＳ１５００７での計算により、最終的に評価処理Ｓ１５００２で出力されるｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈはより低くなる。すなわち、ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌにより計算したｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈを用いた場合よりも、次の駆動におけるｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈはより急激に長くなることが期待でき、ｖ＿ｓｔｏｐが高速になってしまい停止位置の精度が保証されないという問題を改善できる。
【０１１９】
なお、ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙをいかなる場合にもｓｔｕｄｙＰｒｍとして採用すると、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈが長い場合に、より急激なｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈの短縮を招いて、次の駆動におけるｖ＿ｓｔｏｐが高速になってしまうという弊害が生じるが、ステップＳ１５００３による判定においてそのような状態となった場合の分岐先をステップＳ１５００４にしているため、そのような場合にはｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌが採用される。
【０１２０】
ステップＳ１５００５及びＳ１５００６では、ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈの絶対値とＳＴＵＤＹ＿Ｔ＿ＩＮＰＵＴＬＩＭＩＴを比較し、ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈの絶対値が大きい場合には、ステップＳ１５０１２又はＳ１５０１３において、その値を最大リミット値である±ＳＴＵＤＹ＿Ｔ＿ＩＮＰＵＴＬＩＭＩＴに変更する。該処理は、突発的で極大な外乱の影響を押さえるための処理である。
【０１２１】
このように、ステップＳ１５００３、Ｓ１５０１１、Ｓ１５００４、Ｓ１５００５、Ｓ１５００６、Ｓ１５０１２、Ｓ１５０１３は、本実施形態におけるｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈの計算において、非常に有効な作用を実現している。
【０１２２】
本発明の目的は、図９に関して説明したように、ｖ＿ｓｔｏｐ＞Ｖ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち速度超過で終了して停止直前速度の要件を満たすことができない場合と、図１０に関して説明したように、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＞Ｔ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨ、すなわち時間超過で終了して駆動所要時間の要件を満たすことができない場合の双方を改善することにある。
【０１２３】
ここで、ラインフィードモータの位置決め制御においては、停止位置精度の保証はいかなる状況でも達成されなければならないが、駆動所要時間は平均的に達成されていれば許され、許容される範囲内であれば達成されない場合が生じても問題とはならない。
【０１２４】
従って、停止直前速度ｖ＿ｓｔｏｐがＶ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨを超過している場合には早急な改善が必要とされるが、駆動所要時間については、その改善によりｖ＿ｓｔｏｐの悪化を招いてしまう可能性がある場合には、たとえ改善効果が鈍くなったとしても慎重に進める必要がある。ステップＳ１５００３、Ｓ１５０１１、Ｓ１５００４、Ｓ１５００５、Ｓ１５００６、Ｓ１５０１２、Ｓ１５０１３での処理は、この点を考慮している。
【０１２５】
ステップＳ１５００７は、本実施形態において最も重要な処理であり、評価処理の核をなすものである。
【０１２６】
すなわち、理想のＴ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨから、終了した駆動で実際に検出されたｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈを引いた差ｄｉｆ＿ａｐｐｒｏａｃｈに、適切な係数ｓｔｕｄｙＰｒｍをかけ、それを現在のｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈから引くことで、次の駆動で使用されるｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈを算出する。
【０１２７】
以上の処理が終了すると、ステップＳ１５００８で処理を終了する。
【０１２８】
ここで、ステップＳ１５００７での処理による作用について、図１６、１７、１８、１９を用いて以下で具体的に説明する。
【０１２９】
図１６は、図９のｖ＿ｓｔｏｐが超過状態となる場合の駆動を示すグラフに、コギングによるトルク変動を明示した現実速度プロファイルの曲線１６００６を追加したグラフであり、図１７は、ステップＳ１５００７の処理が行われた後の駆動状態を示したグラフである。
【０１３０】
上述のように、このような駆動が発生する主たる原因は、実際にこのような駆動が発生する主たる原因は、主に減速領域におけるコギングによるトルク変動の影響により、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達した瞬間の速度が過剰であるためであるが、Ｓ＿ＳＴＯＰの位置がちょうどモータのトルク変動により速度が速くなるポイント１００５に対応する位相角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。図１６は、この２つの要因を、わかりやすくするため同時に示したものである。
【０１３１】
ここで、ステップＳ１５００７の処理は、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈが短すぎることを改善するため、図１７に示したように、次の駆動のｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈを減少させることで位置決め制御領域２０１４の平均速度を落としてｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈの増加とｖ＿ｓｔｏｐの低速化をはかる方向に作用する。
【０１３２】
図１８は、図１０のｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈが超過状態となる場合の駆動を示すグラフに、コギングによるトルク変動を明示した現実速度プロファイルの曲線１８００６を追加して示したグラフであり、図１９は、ステップＳ１５００７の処理が行われた後の駆動状態を示したグラフである。
【０１３３】
上述のように、実際にこのような駆動が発生する主たる原因は、主に減速領域におけるコギングによるトルク変動の影響により、Ｓ＿ＡＰＰＲＯＡＣＨに到達するかなり以前から速度が落ちてしまうためであるが、Ｓ＿ＳＴＯＰの位置がちょうどモータの速度が遅くなるポイント１００に対応する位相角である場合にも、同様の結果をもたらしうる。図１８は、この２つの要因を、わかりやすくするために同時に示したものである。
【０１３４】
ここで、ステップＳ１５００７の処理は、ｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈが長すぎることを改善するため、図１９に示したように、次の駆動のｖ＿ａｐｐｒｏａｃｈを増加させることで位置決め制御領域２０１４の平均速度を上げてｔ＿ａｐｐｒｏａｃｈの減少とｖ＿ｓｔｏｐの高速化をはかる方向に作用する。
【０１３５】
図２０は、改善係数ｓｔｕｄｙＰｒｍに代入される変数ｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ及びｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌの設定処理を示すフローチャートであり、この図を参照して本発明の最も特徴とすべき制御の詳細について説明する。
【０１３６】
まずステップＳ２０００１で、本発案の適用対象であるシリアルプリンタ装置の電源が投入されるとステップＳ２０００２に進む。ｌｆ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、装置起動後ラインフィードモータが駆動された回数を記憶するためのカウンタであり、電源投入直後にはステップＳ２００２で０にリセットされる。
【０１３７】
ステップＳ２０００３で、ｌｆ＿ｃｏｕｎｔｅｒと、起動後何回ラインフィードモータを駆動したら改善係数の値を変更するかの判定の基準値であるＳＴＵＤＹ＿ＳＴＡＲＴＣＡＳＥとを比較する。ＳＴＵＤＹ＿ＳＴＡＲＴＣＡＳＥに、たとえば整数３を採用すると、電源投入後３回の駆動まではステップＳ２０００５に進み、それ以降の駆動ではステップＳ２０００４に進むことになる。
【０１３８】
ステップＳ２０００５は、電源投入後の駆動回数が少なく、制御が理想状態から離れていると想定される場合に行われる処理であり、改善係数として大きめの値が設定される。本実施形態では基本となる改善係数ＳＴＵＤＹ＿ＰＲＭ＿ＢＡＳＥの４倍の数値をｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙに、２倍の数値をｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌに設定する。
【０１３９】
一方、ステップＳ２０００４は、電源投入後に充分な回数だけ駆動された場合に行われる処理であり、改善係数として小さめの値が設定される。本実施形態では基本となる改善係数ＳＴＵＤＹ＿ＰＲＭ＿ＢＡＳＥの２倍の数値をｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｅｍｅｒｇｅｎｃｙに、１倍の数値をｓｔｕｄｙ＿ｐｒｍ＿ｎｏｒｍａｌに設定する。
【０１４０】
ステップＳ２０００６では、モータの駆動を開始する。ここでの駆動は、ステップＳ２０００４またはステップＳ２０００５で設定された改善係数を使用して行われる。
【０１４１】
ステップＳ２０００７で駆動が終了すると、ステップＳ２０００８でｌｆ＿ｃｏｕｎｔｅｒの値がインクリメントされる。
【０１４２】
以上の処理により、電源投入後の駆動回数に応じて改善係数の値が設定され、ラインフィードモータを高速駆動する際にも高精度の位置決め制御を達成することができ、装置の性能を向上させることができる。
【０１４３】
［他の実施形態］
上記で図２０に関して説明した改善係数に代入される変数の設定処理においては、駆動回数（ｌｆ＿ｃｏｕｎｔｅｒの値）と１つの基準値（ＳＴＵＤＹ＿ＳＴＡＲＴＣＡＳＥ）との比較結果によって、変数が２つの設定値のいずれかに設定されるが、基準値を複数設けて変数をより細かく設定するようにしてもよい。また、テーブルを参照したり、駆動回数を所定の式に代入して改善係数を求めるような処理としてもよい。いずれにしても、駆動回数が少ない場合と多い場合とで改善係数の設定が異なるようにするものであれば、本発明の目的は達成される。
【０１４４】
以上の実施形態は、シリアル式インクジェットプリンタの記録紙搬送用（ラインフィード）モータの制御に本発明を適用したものであるが、本発明は、インクジェットプリンタに限らず、モータを使用する様々な機器に適用可能である。
【０１４５】
また、上記の実施形態はいずれもＤＣモータの制御に本発明を適用したものであるが、ＤＣモータ以外でも上記の追値制御等のフィードバック制御が可能なモータであれば、本発明を適用できる。
【０１４６】
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１４７】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１４８】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１４９】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５０】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５１】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図１１、１３〜１５、２０に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、起動後の駆動回数を考慮してパラメータ変更の度合をより適切な値に設定することができる。
【０１５３】
従って、起動後の駆動回数が少ない場合には変更の度合を大きくして理想的な駆動制御に速やかに移行し、起動後の駆動回数が充分に多い場合には変更の度合を小さくして理想的な駆動制御により近づくようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＣモータを定速で駆動した場合の速度変動を簡略に示したグラフである。
【図２】ＤＣモータにおいて用いられる理想位置プロファイル追値制御、理想速度プロファイル追値制御を例にして、コギングによるトルク変動の及ぼす影響を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係るシリアル式インクジェットプリンタの全体図である。
【図４】図３のプリンタの制御構成を説明するブロック図である。
【図５】図４に示したプリンタコントローラの詳細構成を説明するブロック図である。
【図６】一般的なＤＣモータの位置サーボによる制御手順を示すブロック図である。
【図７】一般的なＤＣモータの速度サーボによる制御手順を示すブロック図である。
【図８】コギングによるトルク変動の及ぼす影響と制御について詳細に説明するための図である。
【図９】コギングによるトルク変動の及ぼす影響と制御について詳細に説明するための図である。
【図１０】コギングによるトルク変動の及ぼす影響と制御について詳細に説明するための図である。
【図１１】第１の実施形態における駆動制御処理を説明するフローチャートでである。
【図１２】図１１の各処理に関わる信号の状態を速度プロファイルと共に同じ時間軸上に示したタイミングチャートである。
【図１３】図１１の駆動制御準備処理で行われる動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１１の実駆動処理で行われる動作を示すフローチャートである。
【図１５】図１１の駆動制御終了処理で行われる動作を示すフローチャートである。
【図１６】図９に、コギングによるトルク変動を明示した現実速度プロファイルの曲線を追加したグラフである。
【図１７】図１５のステップＳ１５００７の処理が行われた後の駆動状態を示したグラフである。
【図１８】図１０に、コギングによるトルク変動を明示した現実速度プロファイルの曲線を追加したグラフである。
【図１９】図１５のステップＳ１５００７の処理が行われた後の駆動状態を示したグラフである。
【図２０】改善係数に代入される変数の設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１　インクタンクを有する記録ヘッド
１０２　記録ヘッド１０１を搭載するキャリッジ
１０３　ガイドシャフト
１０４　ベルト
１０５　駆動モータ
１０６　給紙ベース
１０７　用紙搬送用モータ
１０８　モータギア
１０９　搬送ローラギア
１１０　搬送ローラ
１１１　ピンチローラ
１１４　シャーシ
１１５　記録用紙
１１６　ロータリーエンコーダフィルム
１１７　エンコーダセンサ
２３１　ホストインターフェース
４０１　プリンタ装置のプリンタ制御用のＣＰＵ
４０２　ＲＯＭ
４０３　ＲＡＭ
４０４　プリンタヘッド
４０５　モータを駆動するモータドライバ
４０６　プリンタコントローラ
４０７　サーミスタ等で構成される温度センサ
５０１　Ｉ／Ｏレジスタ
５０２　受信バッファコントローラ
５０３　記録バッファコントローラ
５０４　メモリコントローラ
５０５　プリントシーケンスコントローラ
１００１　Ｖ＿ｘで駆動したときの速度変動
１００２　２＊Ｖ＿ｘで駆動したときの速度変動
１００３　８＊Ｖ＿ｘで駆動したときの速度変動
１００４　モータ自身が高速で回転してしまう位相角に対応するポイント
１００５　モータ自身が低速で回転してしまう位相角に対応するポイント
２００３　理想位置プロファイル
２００４　理想速度プロファイル
２０１１　加速制御領域
２０１２　定速制御領域
２０１３　減速制御領域
２０１４　位置決め制御領域
２００３　理想位置プロファイル
２００４　理想速度プロファイル
２００５　物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
２００６　実際の現実速度プロファイル
２００７　実際の現実速度プロファイル
６００１　理想位置プロファイル
６００５　エンコーダセンサ
６００９　エンコーダ位置情報変換手段
６００６　エンコーダ速度情報変換手段
６００２　位置サーボのメジャーループ
６００３　ＰＩ演算
６００７　微分演算
６００４　ＤＣモータに与えるエネルギー
６００８　外乱
７００１　理想速度プロファイル
７００２　ＰＩ演算
７００３　微分演算
８００１　理想位置プロファイル
８００３　現実位置プロファイル
８００５　物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
８００６　仮想の理想位置プロファイル
９００１　仮想減速制御領域
９００３　現実位置プロファイル
９００５　物理的なモータの現実駆動速度プロファイル
１０００３　現実位置プロファイル
１０００５　物理的なモータの現実駆動速度プロファイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method and a control device for a motor, and more particularly to control for driving a mechanism using a motor as a power source.
[0002]
[Prior art]
At present, motors are used as power sources for various devices. Especially, DC motors have a simple structure, no maintenance is required, there is little rotation unevenness and vibration, and high speed and high precision control are possible. It is widely used in OA equipment and household appliances.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, among printers, general consumer printers are frequently used at home. Therefore, it is desired to improve the image quality and reduce the operation sound. Noise generated during operation includes noise generated at the time of printing and noise generated at the time of driving the mechanism. In an ink jet printing apparatus having a small noise source during printing, noise is generated at the time of driving the mechanism. The generated noise will be reduced.
[0004]
The main mechanical parts of the ink jet recording apparatus include a recording head scanning mechanism and a recording medium transport mechanism. A DC motor and a linear encoder are used as driving means for the recording head scanning mechanism to reduce noise. Has been realized. Today, in addition to this, a DC motor and a rotary encoder are increasingly used as a driving means for a recording medium transport mechanism.
[0005]
From the viewpoint of noise reduction, an effect can be expected by adopting a DC motor, but from the viewpoint of improving the precision of recording medium conveyance, more sophisticated position control is required in addition to mechanical precision.
[0006]
As a position control method of the DC motor, basically, a method of turning off the power of the motor and stopping by inertia when the rotation (angle) of the roller reaches a target position is generally used.
[0007]
In order to ensure the accuracy of the stop position in a mechanism using a DC motor, it is necessary to lower the speed before stopping and eliminate disturbance torque before stopping, that is, to stabilize the low-speed operation immediately before stopping, and it is sufficiently slow. By turning off the power of the motor at a constant speed, the accuracy of the establishment time until the stop and the stop position can be stabilized.
[0008]
In a configuration using such a DC motor, it is necessary to reduce torque fluctuation as much as possible in order to perform highly accurate control.
[0009]
The torque fluctuation of a large cycle can be controlled because disturbance torque can be eliminated by feedback control represented by a generally known PID control, but can be controlled for a torque fluctuation of a small cycle represented by cogging. However, it is difficult to control the motor because it is caused by the motor itself to be controlled, and the frequency may be higher than the frequency that can be solved by the feedback control during high-speed driving.
[0010]
The torque fluctuation due to cogging of the DC motor will be described below with reference to FIGS.
[0011]
FIG. 1 is a graph schematically showing speed fluctuation when the DC motor is driven at a constant speed. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates speed. Reference numeral 1001 denotes a speed profile when driven at a speed (V_x) assumed here as a reference speed, 1002 denotes a speed profile when driven at twice the reference speed (2 * V_x), and 1003 denotes a reference speed. Each shows a speed profile when driving at eight times (8 * V_x).
[0012]
Here, torque fluctuation occurs due to cogging of the DC motor, which is an inevitable characteristic of the DC motor due to the operation principle, and periodic speed fluctuation occurs. Since this periodic speed fluctuation is caused by the characteristics of the motor itself, it always occurs at every moving distance corresponding to a constant rotation angle, and therefore, at a higher speed, at a higher frequency.
[0013]
In the drawing, 1004 indicated by ● indicates a point corresponding to a phase angle at which the motor itself rotates at high speed under the influence of torque fluctuation due to cogging. Also, 1005 indicated by ■ in the figure indicates a point corresponding to a phase angle at which the motor itself rotates at low speed due to the influence of torque fluctuation due to cogging.
[0014]
As described above, when driving at a speed 2 * V_x twice as high as the reference speed V_x, the speed fluctuation occurs at twice the frequency, and when driving at an eight times speed 8 * V_x, the speed fluctuation occurs at eight times the frequency. I do.
[0015]
Next, the effect of torque fluctuation due to cogging on actual driving will be described.
[0016]
FIG. 2 is a diagram for explaining the influence of torque fluctuation due to cogging, taking ideal position profile additional value control and ideal speed profile additional value control used in a DC motor as an example.
[0017]
2, the horizontal axis represents time, the vertical axis 2001 represents speed, and the vertical axis 2002 represents position.
[0018]
Reference numeral 2003 denotes an ideal position profile, and 2004 denotes an ideal speed profile for reaching the ideal position. The ideal speed profile 2004 includes four control areas, and includes an acceleration control area 2011, a constant speed control area 2012, a deceleration control area 2013, and a positioning control area 2014.
[0019]
In the ideal speed profile of 2004, V_START is the initial speed, and V_FLAT indicates the speed of the constant speed control area 2012. In addition, V_APPROACH indicates the speed of the positioning control area, and V_PROMISE indicates the maximum speed immediately before stop, which must be absolutely observed in order to achieve positioning accuracy. v_stop is a speed immediately before stop as an actual value that changes to any value due to a disturbance when assuming actual driving.
[0020]
V_APPROACH is required to be set to a sufficiently low value so that v_stop does not exceed V_PROMISE even if any speed fluctuation occurs, in consideration of the speed fluctuation in actual driving.
[0021]
In the example shown here, position servo is adopted in 2011, 2012, and 2013, and velocity servo is adopted in 2014, as described later. The illustrated curve 2003 indicates an ideal position profile at the time of position servo, and an expected position profile at the time of speed servo operation when operated according to the ideal speed profile. The illustrated curve 2004 indicates an ideal speed profile at the time of speed servo, and a required speed profile required to operate following the ideal position profile at the time of position servo.
[0022]
2005 indicates the actual driving speed profile of the physical motor when the fluctuation at a high frequency due to cogging is averaged in order to facilitate comparison with the ideal speed profile 2004. When feedback control is performed using the ideal position profile 2003 as an input, a slight delay occurs with respect to the ideal speed profile 2004. However, as the position advances to the positioning control area 2014, the ideal speed becomes closer to the ideal speed, and immediately before the final stop. The speed converges to a speed V_APPROACH at which positioning accuracy can be achieved. The transition from the deceleration control area 2013 to the positioning control area 2014 is performed at the moment when the position reaches S_APPROACH regardless of the physical driving speed state.
[0023]
The profile of 2005 can be actually achieved when driving a motor having no torque fluctuation due to cogging, such as an ultrasonic motor, but here, it is necessary to drive a DC motor having torque fluctuation due to cogging. Is assumed, the shape of the actual actual speed profile becomes the shape shown in 2006 or 2007 due to the influence of torque fluctuation due to cogging added to 2005.
[0024]
The profile of 2006 shows a case where the phase of the DC motor at the start of the movement is opposite to the profile of 2007. Actually, not only these two patterns but also the phase at the start of the movement of the DC motor Various patterns may occur in which the position of the point 1004 where the speed increases due to the torque fluctuation and the position of the point 1005 where the speed decreases become temporally shifted.
[0025]
S_APPROACH in the figure indicates the position where the transition from the deceleration control area 2013 to the positioning control area 2014 is performed as described above, and S_STOP indicates the stop position. T_ADD is the required time spent in the acceleration control area 2011, and T_DEC is the required time spent in the deceleration control area 2013. T_FLAT is the time spent in the constant-speed control area 2012, and is a fixed value determined when the ideal position profile 2003 for the total travel distance is set, that is, the stop position S_STOP when the travel start position is set to 0.
[0026]
T_APPROACH is a time spent in the positioning control area 2014, and is a time required to move the distance S_APR_STOP from the position S_APPROACH to the positioning control area 2014 to the stop position S_STOP when the control target actually moves. In FIG. 2005, the case where the drive control target moves at the ideal speed in the positioning area is shown as a model, but in actual control, physical operation as ideal is generally very difficult.
[0027]
In order to perform high-speed and high-accuracy positioning, it is necessary to tune the curve of the ideal position profile 2003 so as to conform to the system. Specifically, the speed of the constant speed control area 2012 is as fast as the performance of the system permits in order to reduce the time required for positioning, and the speed of the positioning control area 2014 is the performance of the system in order to improve the positioning accuracy. The ideal position profile 2003 is set so that the distance between the acceleration control area 2011, the deceleration control area 2013, and the positioning control area 2014 is as short as the system performance allows in order to reduce the required positioning time. It is desirable to do.
[0028]
However, since such a detailed method of tuning is not the subject of the present invention, it is assumed here that the ideal position profile 2003 has already been optimally adjusted.
[0029]
As described above, 2006 and 2007 show physical motor speed profiles when similar control is performed using a DC motor having torque fluctuation due to cogging as described with reference to FIG. Globally, the curve is similar to the actual speed profile 2005 of the ideal motor. However, since there is a speed fluctuation due to the influence of the torque fluctuation due to cogging, the speed at the moment of shifting to the positioning control area 2014 is the target speed. Compared to V_APPROACH, it is faster in 2006 and slower in 2007.
[0030]
Due to this effect, in the profile indicated by 2006, the speed at the moment when the vehicle reaches the stop position S_STOP exceeds V_PROMISE. At this speed, the stop condition required for the device cannot be satisfied, so that the accuracy of the stop position is not guaranteed, and the stop position may be overrun.
[0031]
On the other hand, in the profile shown in 2007, since the average of the speed in the positioning control area 2014 is low, the time until the vehicle actually reaches the stop position S_STOP becomes longer than T_APPROACH, and the required time becomes longer. Occurs.
[0032]
In order to solve the problem of the stop position in the profile of 2006, the speed at the time of shifting to the positioning control area can be easily dealt with by lowering the speed from the default value V_APPROACH. However, in this case, when the profile shown in 2007 is obtained according to the phase of the motor at the start of the movement, the problem that the required time becomes longer is further exacerbated.
[0033]
Conversely, to solve the problem of the required time in 2007, it can be easily dealt with by increasing the speed when shifting to the positioning control area from the default value V_APPROACH. However, this will further exacerbate the problem that the accuracy of the stop position cannot be guaranteed when the profile shown in 2006 is obtained due to the phase of the motor at the start of movement.
[0034]
Further, although there is a period in the cogging of the DC motor, it is difficult to quantitatively and accurately detect the period. In the figure, the torque is approximately indicated by a sine curve, but the actual torque fluctuation varies from individual to individual and has various characteristics that cannot be expressed by the sine curve. Therefore, even with the same type and model number, the characteristics of torque fluctuation are not the same, and there is no curve (profile) that can be completely and universally applied to all motors.
[0035]
It is also conceivable to control the logical position information read from the encoder in association with the phase angle when the cycle of the torque ripple due to cogging is assumed to be 360 degrees. In this case, each time the device is powered off, Since the logical position information is initialized, whether the speed at the stop position at the time of the movement performed after the device is powered on exceeds the final target speed as shown in 2006 or 2007 is shown. It is difficult to predict and control in advance whether the speed will eventually be lower than the target speed.
[0036]
As described above, it is practically very difficult to set the target speed (V_APPROACH) in the positioning control area according to the cogging characteristics of the DC motor to be used and to achieve high-accuracy and high-speed position control.
[0037]
In order to solve such a problem, when each drive is performed, an ideal profile of the drive is created according to the target position and preset initial parameters, the drive of the motor is controlled according to the profile, and the end of each drive is completed. At this time, an invention in which the value of the initial parameter is evaluated and the value of the initial parameter is changed according to the evaluation result is proposed in Japanese Patent Application No. 2001-148341.
[0038]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the invention of the application, both when the parameter is deviated from the ideal state when starting for the first time, and when the parameter is already approaching the ideal state after being driven a sufficient number of times, In order to make the degree to which the value of the initial parameter is changed (hereinafter also referred to as an improvement coefficient) the same, the intermediate value between the two must be set to some extent as the improvement coefficient.
[0039]
By setting the improvement coefficient, a sufficient effect can be obtained in either case, but it is difficult to obtain a sufficient effect in both cases, and a problem may occur in either case.
[0040]
That is, since information such as the number of times of driving after startup is not taken into account, when the driving is performed first, the degree of improvement is small and it takes time to converge to an ideal driving state, or driving has already been performed a sufficient number of times. In such a case, there is a possibility that the degree of improvement is too large and the value of the parameter fluctuates.
[0041]
The present invention has been made in view of the above situation, and sets the degree of parameter change to a more appropriate value in consideration of the number of driving after startup, and promptly shifts to ideal drive control. It is an object of the present invention to provide a control method and a control device for a motor that enable the following.
[0042]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for controlling a motor according to the present invention is a method for controlling a motor in a device that drives a mechanism using a motor as a power source,
When performing each drive, a profile creation step of creating an ideal profile of the drive according to the target position and preset parameters,
An additional value control step of controlling the driving of the motor according to the profile,
An evaluation step of evaluating the value of the parameter at the end of each drive;
A changing step of changing the value of the parameter based on an improvement coefficient according to the result of the evaluation,
A coefficient setting step of setting the improvement coefficient according to the number of times of driving after activation.
[0043]
A motor control device of the present invention that achieves the above object is a motor control device in an apparatus that drives a mechanism using a motor as a power source,
When performing each drive, profile creation means for creating an ideal profile of the drive according to a target position and a preset parameter,
Additional value control means for controlling the driving of the motor according to the profile,
At the end of each drive, evaluation means for evaluating the value of the parameter,
Changing means for changing the value of the parameter based on an improvement coefficient in accordance with a result of the evaluation,
Coefficient setting means for setting the improvement coefficient in accordance with the number of times of driving after activation.
[0044]
That is, according to the present invention, when performing each drive in controlling a motor in a device that drives a mechanism using the motor as a power source, an ideal profile of the drive is created in accordance with a target position and a preset parameter. Control the motor drive according to the profile, evaluate the parameter values at the end of each drive, change the parameter values based on the improvement coefficient according to the evaluation result, and start the improvement coefficient Is set according to the number of times of driving.
[0045]
By doing so, the degree of parameter change can be set to a more appropriate value in consideration of the number of drives after startup.
[0046]
Therefore, when the number of driving after startup is small, the degree of change is increased to quickly shift to ideal drive control, and when the number of driving after startup is sufficiently large, the degree of change is reduced to ideal. It becomes possible to approach by more efficient drive control.
[0047]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described here is an embodiment in which a motor control method of the present invention is applied to control of a line feed motor for conveying a recording medium in a serial ink jet printer equipped with a recording head having a detachable ink tank. It is.
[0048]
FIG. 3 is an overall view of the serial type ink jet printer according to the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a printhead having an ink tank, and 102 denotes a carriage on which the printhead 101 is mounted. A guide shaft 103 is inserted into a bearing portion of the carriage 102 in a slidable manner in the main scanning direction, and both ends of the shaft are fixed to a chassis 114. The drive of the drive motor 105 serving as the carriage driving means is transmitted through the belt 104 serving as the carriage drive transmitting means engaged with the carriage 102, and the carriage 102 can move in the main scanning direction.
[0049]
During the recording standby, the recording paper 115 is stacked on the paper supply base 106, and at the start of recording, the recording paper is supplied by a paper supply roller (not shown). In order to convey the fed recording paper, the conveyance roller is rotated by a driving force of a paper conveyance motor (107) which is a DC motor via a gear train (motor gear 108, conveyance roller gear 109) which is a transmission means, and is pinched. The recording paper 115 is conveyed by an appropriate feed amount by the pinch roller 111 which is pressed by the conveyance roller 110 by a roller spring (not shown) and is driven to rotate, and the conveyance roller 110. Here, the transport amount is managed by detecting and counting the slit of the code wheel (rotary encoder film 116) pressed into the transport roller 109 by the encoder sensor 117, thereby enabling high-precision feeding.
[0050]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control configuration of the printer shown in FIG.
[0051]
In the figure, reference numeral 401 denotes a CPU for controlling the printer of the printer, which controls a printing process using a printer control program, a printer emulation, and a printing font stored in a ROM 402.
[0052]
A RAM 403 stores expanded data for recording and data received from the host. 404, a printer head; 405, a motor driver for driving a motor; 406, a printer controller for controlling access to the RAM 403, exchanging data with the host device, and transmitting control signals to the motor driver. A temperature sensor 407 including a thermistor detects the temperature of the printer.
[0053]
The CPU 401 reads out information such as an emulation command sent from the host device to the printer device from the I / O data register in the printer controller 406 while performing mechanical / electrical control of the main body according to a control program in the ROM 402. Is written to and read from an I / O register and an I / O port in the printer controller 406.
[0054]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the printer controller 406 shown in FIG. 4, and the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
[0055]
In the figure, an I / O register 501 exchanges data with a host at a command level. A reception buffer controller 502 directly writes reception data from a register to the RAM 403.
[0056]
A print buffer controller 503 reads out print data from a print data buffer of a RAM at the time of printing, and sends the data to the printer head 404. A memory controller 504 controls memory access to the RAM 403 in three directions. A print sequence controller 505 controls a print sequence. A host interface 231 controls communication with the host.
[0057]
FIG. 6 is a block diagram showing a control procedure (6000) by a general DC motor position servo. In the present embodiment, the position servo is used in an acceleration control area, a constant speed control area, and a deceleration control area. Such control of the DC motor is called PID (proportional integral and differential) control or classical control, and the procedure will be described below.
[0058]
First, a target position to be given to the control target is given in the form of an ideal position profile 6001. In the present embodiment, this corresponds to the absolute position where the paper conveyed by the line feed motor should reach at the corresponding time. This position information changes as time progresses. By performing the additional value control on the ideal position profile, the drive control of the present embodiment is performed.
[0059]
The device is provided with an encoder sensor 6005, which detects the physical rotation of the motor. The encoder position information converting means 6009 is means for obtaining absolute position information by accumulatively adding the number of slits detected by the encoder sensor 6005. The encoder speed information converting means 6006 is configured to output a signal from the encoder sensor 6005 and a clock built in the printer. (Timer) is a means for calculating the current drive speed of the line feed motor.
[0060]
A value obtained by subtracting the actual physical position obtained by the position information converting means 6009 from the ideal position profile 6001 is passed to the position servo feedback processing after 6002 as a position error short of the target position. Reference numeral 6002 denotes a position servo major loop, which is generally known as a means for calculating a proportional term P.
[0061]
As a result of the calculation in 6002, a speed command value is output. This speed command value is passed to the feedback processing of the speed servo after 6003. The minor loop of the velocity servo is generally performed by means of a PID operation for performing an operation on the proportional term P, the integral term I, and the differential term D.
[0062]
In the present embodiment, in order to improve the followability when a non-linear change in the speed command value occurs, and to prevent the adverse effect of the differential operation at the time of the additional value control, a method generally called a differential leading type is shown. The encoder speed information obtained by the encoder speed information conversion means 6006 is passed through a differential operation means 6007 before taking the difference from the speed command value obtained by 6002. This method itself is not the subject of the present invention. Depending on the characteristics of the system to be controlled, it may be sufficient to perform the differential operation in 6003.
[0063]
In the minor loop of the speed servo, a value obtained by subtracting the encoder speed information from the speed command value is transferred to the PI operation circuit 6003 as a speed error that is insufficient with respect to the target speed, and the energy to be given to the DC motor at that point is It is calculated by a technique called PI calculation. The motor driver circuit having received the voltage changes the duty of the applied voltage by using a means for changing the pulse width of the applied voltage (hereinafter referred to as “PWM (Pulse Width Modulation) control”) while keeping the applied voltage of the motor constant. Then, the current value is adjusted, the energy given to the DC motor 6004 is adjusted, and the speed is controlled.
[0064]
The DC motor that rotates by applying a current value performs physical rotation while being affected by disturbance of 6008, and its output is detected by the encoder sensor 6005.
[0065]
FIG. 7 is a block diagram for explaining a control procedure (7000) using a speed servo of a general DC motor. Components similar to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the present embodiment, the speed servo is used in the positioning control area. Such control of the DC motor is called PID control or classic control, and the procedure will be described below.
[0066]
First, a target speed to be given to the control target is given in the form of an ideal speed profile 7001. In the present embodiment, this is the ideal speed at which the paper should be conveyed by the line feed motor at the corresponding time, and is the speed command value at the corresponding time. This speed information changes as the time progresses. By performing the additional value control on the ideal speed profile, the drive control of the present embodiment is performed.
[0067]
In a speed servo, a means for performing a PID operation for performing an operation on a proportional term P, an integral term I, and a differential term D is generally used. In the present embodiment, in order to improve the followability when a non-linear change in the speed command value occurs, and to prevent the adverse effect of the differential operation at the time of the additional value control, a method generally called a differential leading type is shown. The encoder speed information obtained in 6006 is passed through a differential operation means 7003 before taking the difference from the speed command value obtained in the ideal speed profile 7001. This method itself is not the subject of the present invention, and depending on the characteristics of the system to be controlled, it may be sufficient to perform the differential operation in 7002.
[0068]
In the speed servo, a value obtained by subtracting the encoder speed information from the speed command value is transferred to the PI calculation circuit 7002 as a speed error that is insufficient for the target speed, and the energy to be given to the DC motor at that time is calculated by the PI calculation. It is calculated by a method called. The motor driver circuit that receives the signal changes the duty of the applied voltage, adjusts the current value, adjusts the energy applied to the DC motor 6004, and performs speed control by using, for example, PWM control.
[0069]
The DC motor 6004 that rotates by applying a current value performs physical rotation under the influence of disturbance of 6008, and its output is detected by the encoder sensor 6005.
[0070]
FIGS. 8, 9, and 10 are diagrams for describing in more detail the effects of torque fluctuation due to cogging and the control described in FIG. 2 in each case.
[0071]
FIG. 8 shows a case where the speed v_stop immediately before the stop ends with an average and ideal value V_APPROACH, FIG. 9 shows a case where v_stop> V_APPROACH, that is, a case where the speed ends with excess speed, and FIG. 10 shows a case where t_approach> It shows T_APPROACH, that is, the case where the process ends with time excess.
[0072]
Reference numeral 8001 denotes an ideal position profile, which is set for each area of 2011, 2012, and 2013 for performing position servo, but is calculated only up to S_APPROACH. This is because the switching to the velocity servo is performed after passing through the S_APPROACH, so that the ideal position profile is unnecessary after the S_APPROACH. The required deceleration time T_DEC in 8001 is constant irrespective of actual driving, and a control area corresponding to this is shown as an ideal deceleration control area 9001.
[0073]
Reference numerals 8003, 9003, and 10003 denote actual position profiles in consideration of the influence of disturbance and the like in each drawing. Here, in order to clarify the explanation, the physical position profile of the physical motor when the fluctuation at a high frequency due to cogging is averaged is shown.
[0074]
In the position servo, since a time delay always occurs, the actual position profiles 8003, 9003, and 10003 have a delay with respect to the ideal position profile 8001. Therefore, even if the ideal position profile 8001 ends, it is general that the actual position does not reach S_APPROACH. In the present embodiment, the actual driving is performed after 9001 ends until the actual driving reaches S_APPROACH. Is substituted for the command position value to the position servo by the virtual ideal position profile 8006. The virtual ideal position profile 8006 is a straight line extended from the end point of the ideal position profile using the final inclination of the ideal position profile 8001.
[0075]
Similar to 2005, 8005, 9005, and 10005 represent the actual speed profile of the physical motor in the case of a simplified concept in which variations at high frequencies due to cogging are averaged in order to clarify the explanation. Here, profiles are shown in consideration of the influence of disturbance and the like in each drawing.
[0076]
Other parts similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. However, with respect to the ideal value T_APPROACH of the time spent in the positioning control area 2014, which is a constant value in FIG. 2, in FIGS. 8, 9, and 10, the value changes to any value due to disturbance when actual driving is assumed. As a real value, a real variable value t_approach is added as a time spent in the positioning control area 2014.
[0077]
In the description of the present embodiment, constant values are shown in uppercase letters, and variable values are shown in lowercase letters. When there are uppercase and lowercase letters for the same spelling value, the value shown in uppercase is the ideal constant value, and the value shown in lowercase indicates a variable value that can change for the same value. ing.
[0078]
S_DEC indicates a position at which the constant-speed control area 2012 ends and the deceleration control area 2013 starts. Since S_DEC is a value determined by the ideal position profile 8001, it is irrelevant to the influence of disturbance in actual driving. It is.
[0079]
As described above, FIG. 8 shows a case where the immediately preceding stop speed v_stop ends with an average and ideal value V_APPROACH, and since v_stop <V_PROMISE and t_approach = T_APPROACH, the immediately preceding stop speed and the required driving time are satisfied. Both meet the requirements.
[0080]
In FIG. 9, v_stop> V_APPROACH, that is, the process ends with excess speed, so that the requirement for the speed immediately before stop cannot be satisfied. The main cause of such actual driving is that the speed at the moment of reaching S_APPROACH is excessive due mainly to the influence of torque fluctuation due to cogging in the deceleration region, but the position of S_STOP is just the torque of the motor. A similar result may be obtained if the phase angle corresponds to a point 1004 where the speed increases due to fluctuations.
[0081]
On the other hand, in FIG. 10, t_approach> T_APPROACH, that is, the process ends with an excess of time, so that the requirement for the driving time cannot be satisfied. The main reason why such driving actually occurs is that the speed is reduced long before the S_APPROACH is reached, mainly due to the effect of torque fluctuation due to cogging in the deceleration region. A similar result can be obtained if the phase angle corresponds to the point 1005 where the speed slows down.
[0082]
FIG. 11 is a flowchart illustrating the drive control processing according to the present embodiment, and FIG. 12 is a timing chart illustrating the states of signals related to each processing in FIG. 11 along with the speed profile on the same time axis.
[0083]
When the power is turned on in step S11011, the process advances to step S11012, in which V_APPROACH is set to v_approach and S_APR_STOP is set to s_appr_STOP as default values.
[0084]
Next, the process proceeds to step S11013, and waits until a drive command is issued from the printer system. If a drive command is received, the process proceeds to step S11001.
[0085]
When the drive control processing is started in step S11001, drive control preparation processing is performed in step S11002. Although the processing performed here will be described later, the outline thereof is generally processing described in a motor control task, and includes selection of a table suitable for a driving purpose, setting of T_FLAT that matches a driving amount, and the present invention. The process of reflecting the result of the evaluation means, which is the subject, to the ideal speed profile to be used in the next drive, the setting of various work areas are performed, and finally, the timer that performs the timer interrupt process is activated and the process is terminated.
[0086]
When the timer is started in step S11002, the process proceeds to the actual driving process shown in step S11003. This process is a process generally described in a timer interrupt process. For example, an interrupt is performed once every 1 msec, a value of an encoder is read, and a value of a current to be output is calculated by a PID operation or the like. The calculated value is output to the motor.
[0087]
In parallel with the processing in step S11003, the system monitors whether the vehicle has reached the stop position S_STOP. When the arrival is detected, the arrival detection processing step S11004 to the drive target position is started, and an interrupt is generated. Then, the process proceeds to the drive control end process in step S11005.
[0088]
In step S11005, the output to the motor is quickly disabled, the timer is stopped, and the evaluation process, which is the subject of the present invention, is executed, and the process ends.
[0089]
By performing each of the above processes, one drive process reaches the end of the drive control in step S11006.
[0090]
FIG. 13 is a flowchart showing in detail the operation in the drive control preparation process in step S11002.
[0091]
In the drive control preparation process, a table suitable for the drive purpose and drive amount is selected, and v_approach, V_FLAT, T_DEC, s_apr_STOP, V_START, T_ADD, and T_FLAT of the table are obtained. In general, a serial printer device has a plurality of types of tables for a line feed motor in order to increase processing speed, reduce noise, control synchronization with a sheet feeding motor, and the like. A selection shall be made. Here, a case where T_DEC is further stored in the variable area t_dec and S_DEC is stored in the variable area s_dec will be described.
[0092]
In step S13001, a gain setting or the like for feedback control suitable for the table is performed. The processing here is the same as the processing that has been performed conventionally, and is not the subject of the present embodiment, so description thereof will be omitted.
[0093]
Step S13000 is an ideal position profile generation process, which is a process for generating an ideal position profile 8001, the details of which will be described below.
[0094]
In step S13002, an acceleration driving profile is generated. The processing performed here is the same as the processing performed conventionally. For example, as an acceleration drive profile, a linear function or a cubic function that inputs time and outputs velocity is used, and the outputs are added. A general method is to obtain a position profile by going.
[0095]
In step S13003, a constant speed driving profile is generated. The processing performed here is also the same as the processing performed conventionally, and, for example, a method of calculating a change in position when driven by V_FLAT is generally used as a constant speed driving profile.
[0096]
In step S13004, a deceleration drive profile is generated. This is a characteristic process of the present embodiment, and will be described in detail below.
[0097]
In step S13005, the time value Tx is initialized, and s_dec, which is the deceleration start position, is set as the initial value of the ideal position S (Tx) to reach the time Tx.
[0098]
In step S13006, an ideal speed V (Tx) at time Tx is calculated from a tertiary deceleration curve of the speed. In the present embodiment, the tertiary deceleration curve of the speed can be obtained by the following equation. That is,
V (Tx) = (V_FLAT−v_approach) (2Tx−3t_dec) Tx ² / T_dec ³ + V_FLAT
It is.
[0099]
As can be seen from this equation, a characteristic is that the structure is such that the curve can be flexibly changed according to the change of v_approach. Of course, the deceleration curve used in the present invention is not limited to this tertiary deceleration curve, but may be a primary deceleration curve or a curve represented by other functions according to the suitability of the system. The effect intended by the present invention can be enjoyed in any deceleration curve as long as the curve can reflect the following.
[0100]
In step S13007, an ideal position S (Tx + 1) to be reached at Tx + 1 is calculated by adding V (Tx) to S (Tx).
[0101]
In step S13008, Tx is incremented. Then, in step S13009, the processing of steps S13006 to S13008 is repeated until the value of the counter Tx reaches the value t_dec meaning the end of the ideal deceleration control area 9001, and the calculation of V (Tx) and S (Tx) at each Tx Is continued.
[0102]
Upon completion of the above-described processing, the process advances to step S13010 to reinitialize the time counter Tx added in the profile calculation in preparation for actual control, perform various settings for starting the timer, and the like. The processing here is the same as that performed conventionally, and a description thereof will be omitted.
[0103]
When the timer is started in step S13011, the drive control preparation processing ends in step S13012.
[0104]
FIG. 14 is a flowchart illustrating the operation performed in the actual driving process in step S11003, and illustrates the process performed each time a timer interrupt occurs.
[0105]
When a timer interrupt occurs and step S11003 is activated, the process proceeds to step S14001, where the encoder position information conversion unit 6009 obtains the current position and substitutes it for S (Tx).
[0106]
Next, in step S14002, it is determined whether or not it has reached the positioning control area 2014. If it has not yet reached, the process proceeds to step S14011. If it has, the process proceeds to step S14005.
[0107]
In step S14011, it is determined whether the vehicle is within the ideal deceleration control region 9001. If the vehicle is still within the region, the process proceeds to step S14003. If the vehicle has deviated, the process proceeds to step S14012.
[0108]
In step S14003, the position information corresponding to the current time Tx is adopted as the ideal position profile from the position profile generated in the ideal position profile generation processing 13000, and the process proceeds to step S14004.
[0109]
On the other hand, in step S14012, since the area has already deviated from the area generated in the ideal position profile generation processing step S13000, a straight line extended from the end point of the ideal position profile is calculated using the final slope of the ideal position profile. The profile is generated and adopted as a virtual ideal position profile, and the process advances to step S14004.
[0110]
In step S14004, the position servo control 6000 shown in FIG. 6 is executed using the position command value obtained as described above, and the flow advances to step S14007.
[0111]
In step S14005, v_approach is adopted as an ideal speed profile, and the speed servo control 7000 shown in FIG. 7 is executed in step S14006 using the value as a speed command value, and the flow advances to step S14007.
[0112]
In step S14007, the current value of the calculation result is output to the motor, and in step S14008, the process within the interrupt ends.
[0113]
FIG. 15 is a flowchart illustrating the operation performed in the drive control end processing in step S11005.
[0114]
When the output current is disabled and the timer is stopped in step S15001, the process proceeds to evaluation processing in step S15002. This evaluation processing is a characteristic processing in the present embodiment, and will be described in detail below.
[0115]
First, in step S15021, a difference between T_APPROACH, which is an ideal value, and t_approach actually required is obtained and assigned to dif_approach, and the flow advances to step S15003.
[0116]
studyPrm is an improvement coefficient for reflecting the degree of deviation of t_approach from the ideal value into v_approach in the next drive.
[0117]
In step S15003, dif_approach is compared with STUDY_T_HISPEEDLIMIT. If dif_approach is too small, the process advances to step S15011 to adopt study_prm_emergency as studyPrm. On the other hand, if it is not too small, the process advances to step S15004 to adopt the study_prm_normal. Here, study_prm_emergency> study_prm_normal.
[0118]
This process assumes that t_approach is too short, reaches S_STOP without deceleration, and v_stop becomes faster. In such a case, by adopting the study_prm_emergency in step S15011, the v_approach finally output in the evaluation processing S15002 becomes lower by the calculation in step S15007 described later. That is, t_approach in the next drive can be expected to be more rapidly increased than when v_approach calculated by study_prm_normal is used, and the problem that v_stop becomes faster and the accuracy of the stop position cannot be guaranteed can be improved.
[0119]
If the study_prm_emergency is adopted as the studyPrm in any case, if t_approach is long, the t_approach is sharply shortened, causing a disadvantage that v_stop in the next drive becomes faster, but the determination in step S15003 is performed. In this case, the branch destination in such a state is set to step S15004, and in such a case, the study_prm_normal is adopted.
[0120]
In steps S15005 and S15006, the absolute value of dif_approach is compared with STUDY_T_INPUTLIMIT, and if the absolute value of dif_approach is large, in step S15012 or S15013, the value is changed to the maximum limit value ± STUDY_T_INPUTLIMIT. This process is a process for suppressing the influence of sudden and extreme disturbance.
[0121]
As described above, steps S15003, S15011, S15004, S15005, S15006, S15012, and S15013 achieve a very effective operation in the calculation of v_approach in the present embodiment.
[0122]
The objectives of the present invention are: v_stop> V_APPROACH, as described with respect to FIG. 9, ie, the case where it ends in excess speed and cannot meet the requirement for the speed immediately before stop, and t_approach> T_APPROACH, as described with reference to FIG. That is, it is an object to improve both the case where the operation is completed after the time is over and the requirement for the required driving time cannot be satisfied.
[0123]
Here, in the positioning control of the line feed motor, the guarantee of the stop position accuracy must be achieved in any situation. It does not matter if there is a case that is not achieved.
[0124]
Therefore, if the immediately preceding stop speed v_stop exceeds V_APPROACH, immediate improvement is required. However, if the improvement in drive time is likely to cause v_stop to deteriorate, Even if the improvement effect slows down, it is necessary to proceed carefully. The processes in steps S15003, S15011, S15004, S15005, S15006, S15012, and S15013 take this point into consideration.
[0125]
Step S15007 is the most important processing in the present embodiment, and forms the core of the evaluation processing.
[0126]
That is, the difference di_approach obtained by subtracting the t_approach actually detected in the completed drive from the ideal T_APPROACH is multiplied by an appropriate coefficient studyPrm, and subtracted from the current v_approach, thereby obtaining the v_approach used in the next drive. calculate.
[0127]
When the above process ends, the process ends in step S15008.
[0128]
Here, the operation of the process in step S15007 will be specifically described below with reference to FIGS. 16, 17, 18, and 19.
[0129]
FIG. 16 is a graph in which a curve 16006 of an actual speed profile in which torque fluctuation due to cogging is specified is added to the graph showing driving when v_stop is in an excess state in FIG. 9, and FIG. 7 is a graph showing a driving state after the operation is performed.
[0130]
As described above, the main cause of such drive is that the actual cause of such drive is mainly that the speed at the moment of reaching S_APPROACH is mainly due to the influence of torque fluctuation due to cogging in the deceleration region. Due to the excess, a similar result can be obtained if the position of S_STOP is just the phase angle corresponding to point 1005 where the speed increases due to motor torque fluctuations. FIG. 16 shows these two factors at the same time for easy understanding.
[0131]
Here, in the process of step S15007, in order to improve that t_approach is too short, as shown in FIG. 17, by decreasing v_approach of the next drive, the average speed of the positioning control area 2014 is decreased to increase t_approach. And v_stop in a direction to reduce the speed.
[0132]
FIG. 18 is a graph in which a curve 18006 of an actual speed profile in which torque fluctuation due to cogging is specified is added to the graph showing driving when t_approach is in an excess state in FIG. 10, and FIG. 19 is step S15007. 7 is a graph showing a driving state after the processing of FIG.
[0133]
As described above, the main cause of the actual occurrence of such a drive is that the speed is reduced long before the S_APPROACH is reached, mainly due to the torque fluctuation due to cogging in the deceleration region. A similar result can be obtained if the position is just the phase angle corresponding to the point 100 where the speed of the motor slows. FIG. 18 shows these two factors simultaneously for easy understanding.
[0134]
Here, in the processing of step S15007, in order to improve that t_approach is too long, as shown in FIG. 19, the average speed of the positioning control area 2014 is increased by increasing v_approach of the next drive to reduce t_approach. And v_stop in the direction of speeding up.
[0135]
FIG. 20 is a flowchart showing processing for setting variables study_prm_emergency and study_prm_normal substituted for the improvement coefficient studyPrm. Details of the control that is the most characteristic of the present invention will be described with reference to FIG.
[0136]
First, in step S20001, when the power of the serial printer to which the present invention is applied is turned on, the flow advances to step S20002. If_counter is a counter for storing the number of times the line feed motor has been driven after the apparatus is started, and is reset to 0 in step S2002 immediately after the power is turned on.
[0137]
In step S20003, lf_counter is compared with STUDY_STARTCASE, which is a reference value for determining how many times to drive the line feed motor after startup to change the value of the improvement coefficient. If, for example, the integer 3 is used for STUDY_STARTCASE, the process proceeds to step S20005 until the drive is performed three times after the power is turned on, and the process proceeds to step S20004 for the drive after that.
[0138]
Step S20005 is a process performed when it is assumed that the number of times of driving after power-on is small and control is deviated from an ideal state, and a large value is set as an improvement coefficient. In the present embodiment, a value four times the basic improvement coefficient STUDY_PRM_BASE is set to study_prm_emergency, and a value twice as large is set to study_prm_normal.
[0139]
On the other hand, step S20004 is a process performed when driving is performed a sufficient number of times after turning on the power, and a smaller value is set as the improvement coefficient. In the present embodiment, a value twice the basic improvement coefficient STUDY_PRM_BASE is set to study_prm_emergency, and a value one time is set to study_prm_normal.
[0140]
In step S20006, driving of the motor is started. The driving here is performed using the improvement coefficient set in step S20004 or step S20005.
[0141]
When driving is completed in step S20007, the value of lf_counter is incremented in step S20008.
[0142]
Through the above processing, the value of the improvement coefficient is set according to the number of driving operations after the power is turned on, and high-accuracy positioning control can be achieved even when the line feed motor is driven at high speed, thereby improving the performance of the apparatus. be able to.
[0143]
[Other embodiments]
In the process of setting a variable to be substituted for the improvement coefficient described above with reference to FIG. 20, the variable is one of two set values depending on the comparison result between the number of times of driving (the value of lf_counter) and one reference value (STUDY_STARTCASE). However, a plurality of reference values may be provided to set variables more finely. Further, the processing may be such that the improvement coefficient is obtained by referring to a table or substituting the number of times of driving into a predetermined equation. In any case, the object of the present invention is achieved as long as the setting of the improvement coefficient is different depending on whether the number of driving is small or large.
[0144]
In the above embodiments, the present invention is applied to the control of the recording paper conveying (line feed) motor of the serial type ink jet printer. However, the present invention is not limited to the ink jet printer, and various devices using the motor may be used. Applicable to
[0145]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the control of a DC motor. However, the present invention can be applied to any motor other than the DC motor as long as it can perform feedback control such as the above-described additional value control. .
[0146]
An object of the present invention is to supply a storage medium storing a program code of software for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus, and to store the computer (or CPU or MPU) of the system or the apparatus in the storage medium. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the program code thus read.
[0147]
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
[0148]
As a storage medium for supplying the program code, for example, a floppy disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, and the like can be used.
[0149]
When the computer executes the readout program code, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (Operating System) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a part or all of the actual processing is performed and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0150]
Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that a CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the processing realizes the functions of the above-described embodiments.
[0151]
When the present invention is applied to the storage medium, the storage medium stores program codes corresponding to the above-described flowcharts (shown in FIGS. 11, 13 to 15, and 20).
[0152]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the degree of parameter change can be set to a more appropriate value in consideration of the number of times of driving after startup.
[0153]
Therefore, when the number of driving after startup is small, the degree of change is increased to quickly shift to ideal drive control, and when the number of driving after startup is sufficiently large, the degree of change is reduced to ideal. It becomes possible to approach by more efficient drive control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph schematically showing speed fluctuation when a DC motor is driven at a constant speed.
FIG. 2 is a diagram for explaining the influence of torque fluctuation due to cogging on an example of ideal position profile additional value control and ideal speed profile additional value control used in a DC motor.
FIG. 3 is an overall view of a serial type ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control configuration of the printer of FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the printer controller shown in FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a control procedure by a position servo of a general DC motor.
FIG. 7 is a block diagram showing a control procedure by a speed servo of a general DC motor.
FIG. 8 is a diagram for describing in detail the influence of torque fluctuation due to cogging and control.
FIG. 9 is a diagram for describing in detail the influence of torque fluctuation due to cogging and control.
FIG. 10 is a diagram for describing in detail the influence of torque fluctuation due to cogging and control.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a drive control process according to the first embodiment.
FIG. 12 is a timing chart showing the states of signals related to each processing in FIG. 11 together with a speed profile on the same time axis.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation performed in the drive control preparation process of FIG. 11;
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation performed in the actual driving process of FIG. 11;
FIG. 15 is a flowchart showing an operation performed in the drive control end processing of FIG. 11;
FIG. 16 is a graph in which a curve of an actual speed profile in which torque fluctuation due to cogging is clearly shown is added to FIG. 9;
FIG. 17 is a graph showing a driving state after the processing of step S15007 in FIG. 15 is performed.
FIG. 18 is a graph in which a curve of an actual speed profile in which torque fluctuation due to cogging is specified is added to FIG.
FIG. 19 is a graph showing a driving state after the processing of step S15007 in FIG. 15 is performed.
FIG. 20 is a flowchart illustrating a process of setting a variable to be substituted for an improvement coefficient.
[Explanation of symbols]
101 Recording head having ink tank
102 Carriage on which recording head 101 is mounted
103 Guide shaft
104 belt
105 drive motor
106 Paper Base
107 Paper transport motor
108 Motor gear
109 Transport roller gear
110 transport roller
111 pinch roller
114 chassis
115 Recording paper
116 Rotary encoder film
117 Encoder sensor
231 Host interface
401 CPU for controlling printer of printer
402 ROM
403 RAM
404 Printer head
405 Motor driver that drives the motor
406 Printer Controller
407 Temperature sensor composed of a thermistor
501 I / O register
502 Receive buffer controller
503 Recording buffer controller
504 memory controller
505 print sequence controller
Speed fluctuation when driven at 1001 V_x
1002 Speed fluctuation when driven at 2 * V_x
1003 Speed fluctuation when driving at 8 * V_x
1004 Point corresponding to phase angle at which motor itself rotates at high speed
1005 Point corresponding to phase angle at which motor itself rotates at low speed
2003 Ideal position profile
2004 Ideal speed profile
2011 Acceleration control area
2012 Constant speed control area
2013 Deceleration control area
2014 Positioning control area
2003 Ideal position profile
2004 Ideal speed profile
2005 Actual driving speed profile of physical motor
2006 Actual speed profile
2007 Actual Real Speed Profile
6001 Ideal position profile
6005 Encoder sensor
6009 Encoder position information conversion means
6006 Encoder speed information conversion means
6002 Position servo major loop
6003 PI operation
6007 Differential operation
6004 Energy given to DC motor
6008 disturbance
7001 Ideal speed profile
7002 PI operation
7003 Differential operation
8001 Ideal position profile
8003 Real position profile
8005 Actual driving speed profile of physical motor
8006 Virtual ideal position profile
9001 Virtual deceleration control area
9003 Real position profile
9005 Actual driving speed profile of physical motor
10003 Real position profile
10005 Actual driving speed profile of physical motor

Claims

モータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるモータの制御方法であって、
各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成するプロファイル作成工程と、
前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する追値制御工程と、
各駆動の終了の際に、前記パラメータの値を評価する評価工程と、
前記評価の結果に応じて、前記パラメータの値を改善係数に基づいて変更する変更工程と、
前記改善係数を起動後の駆動回数に従って設定する係数設定工程と、を備えることを特徴とするモータの制御方法。A method of controlling a motor in a device that drives a mechanism using a motor as a power source,
When performing each drive, a profile creation step of creating an ideal profile of the drive according to the target position and preset parameters,
An additional value control step of controlling the driving of the motor according to the profile,
An evaluation step of evaluating the value of the parameter at the end of each drive;
A changing step of changing the value of the parameter based on an improvement coefficient according to the result of the evaluation,
A coefficient setting step of setting the improvement coefficient in accordance with the number of times of driving after activation.

前記係数設定工程において、前記起動後の駆動回数が所定回数以上であるか否かに応じて前記改善係数を設定することを特徴とする請求項１に記載のモータの制御方法。2. The motor control method according to claim 1, wherein in the coefficient setting step, the improvement coefficient is set according to whether or not the number of times of driving after the start is equal to or more than a predetermined number.

前記追値制御工程において、前記パラメータに対応する実際の駆動における値を記憶する記憶工程を更に備え、
前記評価工程は、前記記憶工程で記憶された値と前記パラメータの値との差が所定値より大きいときに、前記パラメータを変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータの制御方法。The additional value control step further includes a storage step of storing a value in actual driving corresponding to the parameter,
3. The motor control according to claim 1, wherein the evaluating step changes the parameter when a difference between the value stored in the storing step and the value of the parameter is larger than a predetermined value. Method.

前記プロファイル作成工程は、時間と位置との関係を示す理想位置プロファイルと、時間と速度との関係を示す理想速度プロファイルとを作成し、
前記追値制御工程で、前記駆動を加速領域、定速領域、減速領域、及び位置決め領域の４つの領域に分けて制御し、前記加速領域、定速領域、及び減速領域においては前記理想位置プロファイルに従って前記モータの制御を駆動し、前記位置決め領域においては前記理想速度プロファイルに従って前記モータを駆動することを特徴とする請求項３に記載のモータの制御方法。In the profile creating step, an ideal position profile indicating a relationship between time and position, and an ideal speed profile indicating a relationship between time and speed are created.
In the additional value control step, the driving is divided into four regions of an acceleration region, a constant speed region, a deceleration region, and a positioning region, and the ideal position profile is controlled in the acceleration region, the constant speed region, and the deceleration region. 4. The method according to claim 3, wherein the control of the motor is driven in accordance with the following formula, and the motor is driven in accordance with the ideal speed profile in the positioning region.

前記モータがＤＣモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータの制御方法。The motor control method according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor is a DC motor.

請求項１から５のいずれか１項に記載のモータの制御方法をコンピュータによって実現するコンピュータプログラム。A computer program for realizing a motor control method according to any one of claims 1 to 5 by a computer.

請求項１から５のいずれか１項に記載のモータの制御方法をコンピュータによって実現するプログラムのコードを格納したことを特徴とする記憶媒体。A storage medium storing a program code for realizing a motor control method according to any one of claims 1 to 5 by a computer.

モータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるモータの制御装置であって、
各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成するプロファイル作成手段と、
前記プロファイルに従って前記モータの駆動を制御する追値制御手段と、
各駆動の終了の際に、前記パラメータの値を評価する評価手段と、
前記評価の結果に応じて、前記パラメータの値を改善係数に基づいて変更する変更手段と、
前記改善係数を起動後の駆動回数に従って設定する係数設定手段と、を備えることを特徴とするモータの制御装置。A motor control device in a device that drives a mechanism using a motor as a power source,
When performing each drive, profile creation means for creating an ideal profile of the drive according to a target position and a preset parameter,
Additional value control means for controlling the driving of the motor according to the profile,
At the end of each drive, evaluation means for evaluating the value of the parameter,
Changing means for changing the value of the parameter based on an improvement coefficient in accordance with a result of the evaluation,
And a coefficient setting means for setting the improvement coefficient in accordance with the number of times of driving after activation.

前記係数設定手段は、前記起動後の駆動回数が所定回数以上であるか否かに応じて前記改善係数を設定することを特徴とする請求項８に記載のモータの制御装置。9. The motor control device according to claim 8, wherein the coefficient setting unit sets the improvement coefficient according to whether or not the number of times of driving after the start is equal to or more than a predetermined number of times.

前記モータがＤＣモータであることを特徴とする請求項８又は９に記載のモータの制御装置。10. The motor control device according to claim 8, wherein the motor is a DC motor.

請求項８から１０のいずれか１項に記載のモータの制御装置を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the motor control device according to claim 8.

請求項８から１０のいずれか１項に記載のモータの制御装置を記録媒体の搬送に使用することを特徴とする記録装置。A recording apparatus using the motor control device according to any one of claims 8 to 10 for conveying a recording medium.