JP2008263756A - Motor controller, recording device, and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PWM制御によるモータの回転制御を実行するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that executes rotation control of a motor by PWM control.
一般的なモータ制御の一例として、PWM(Pulse・Width・Modulation:パルス幅変調)制御方法によるフィードバック制御が公知である。PWM制御とは、スイッチングによる公知の制御方法であり、一定周期のパルスのON時間(デューティ比)を調節することによって、モータへの供給電力を調節してモータを制御する方法である。このPWM制御においては、良好な回転制御を実現する上で、モータの回転速度に応じて変動する逆起電圧が問題となる。 As an example of general motor control, feedback control by a PWM (Pulse Width Modulation) control method is known. The PWM control is a known control method by switching, and is a method of controlling the motor by adjusting the power supplied to the motor by adjusting the ON time (duty ratio) of a pulse having a constant period. In this PWM control, a back electromotive voltage that fluctuates in accordance with the rotational speed of the motor becomes a problem in realizing good rotation control.
このモータの回転速度に応じて変動する逆起電圧の影響を考慮したPWMモータ制御を実行する従来技術としては、例えば、モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差の積分手段を有する制御系において、PID制御の開始時点における積分手段の出力値を、その目標回転速度でモータを回転させたときに生ずる逆起電圧に応じた値とするモータ制御方法が公知である(例えば、特許文献1を参照)。 As a conventional technique for executing PWM motor control in consideration of the influence of a counter electromotive voltage that varies in accordance with the rotational speed of the motor, for example, a control system having a means for integrating a speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed. Is known to have a motor control method in which the output value of the integrating means at the start of PID control is a value corresponding to the counter electromotive voltage generated when the motor is rotated at the target rotational speed (for example, Patent Document 1). See).
具体的には、まず、モータ制御を開始する前に、モータを定速回転させた状態での駆動負荷及び積分要素(積分手段)の出力値の平均値を複数の目標回転速度について測定するメジャーメントを実行する。そして、そのメジャーメント値からPID制御開始時の目標回転速度に対応する積分要素の出力値を演算し、演算した値をPID制御開始時点の積分要素の出力値に設定する。モータ制御時には、回転停止状態からモータの回転速度が目標回転速度に達するまで所定のオープン制御を実行し、目標回転速度に達した時点からPID制御を開始する。
しかしながら、上記の従来技術は、オープン制御による加速制御後、PID制御を開始する時に、その時の負荷状態に応じて積分動作手段の初期値を適切に設定するものであり、その後の定速領域及び減速領域におけるPID制御においては、モータの回転速度に応じて変動する逆起電圧は何ら考慮されていない。そのため、目標回転速度が二次曲線的に連続的に増減変化する加減速曲線に沿った回転制御を実行する場合には、良好な追従性が得られない虞があった。 However, the above-described conventional technique appropriately sets the initial value of the integral operation means according to the load state at the time of starting the PID control after the acceleration control by the open control. In the PID control in the deceleration region, no counter electromotive voltage that varies according to the rotational speed of the motor is taken into consideration. For this reason, when executing the rotation control along the acceleration / deceleration curve in which the target rotation speed continuously increases and decreases in a quadratic curve, there is a possibility that good followability cannot be obtained.
本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、加減速領域において良好な追従性が得られるPWM制御によるモータ制御を実現することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to realize motor control by PWM control capable of obtaining good followability in the acceleration / deceleration region.
上記課題を達成するため、本発明の第1の態様は、モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差に応じた値を出力する比例動作手段と、前記モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差の積分値に応じた値を出力する積分動作手段とを備え、前記比例動作手段の出力値と前記積分動作手段の出力値との和に基づいて前記モータのPWM制御を実行するモータ制御装置であって、前記積分動作手段は、今回制御時の回転速度と目標回転速度との速度偏差に定数Giを乗じたものに、前回制御時と今回制御時との回転速度又は目標回転速度の速度偏差に補正定数Gvを乗じたものを加算して累積する、ことを特徴としたモータ制御装置である。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided proportional operation means for outputting a value corresponding to a speed deviation between a motor rotational speed and a target rotational speed, the motor rotational speed and the target rotational speed, Motor for executing PWM control of the motor based on the sum of the output value of the proportional operation means and the output value of the integral operation means In the control device, the integral operation means is obtained by multiplying the speed deviation between the rotational speed at the current control and the target rotational speed by a constant Gi, the rotational speed at the previous control and the current control, or the target rotational speed. The motor control device is characterized by adding and accumulating a product of the speed deviation multiplied by the correction constant Gv.
定周期で実行されるPWM制御において、加減速制御時には、モータの回転速度の増減に伴ってモータに生ずる逆起電圧も増減することになる。そのため、PWM制御において、この逆起電圧を全く考慮しないと、加減速制御時にその逆起電圧の増減分だけ追従性が低下することになる。この場合、比例動作手段(P項)及び積分動作手段(I項)によるPI制御において、例えば、積分動作手段の定数Giを定速領域と加減速領域とで異なる値に設定し、加減速領域におけるGiを逆起電圧分も考慮した値にチューニングすれば、ある程度は追従性を改善することができる。しかし、目標回転速度が二次曲線的に増減変化する加減速曲線においては、加減速度が異なる領域ごとに異なるGiを設定して切り換えなければならないため、良好な追従性を得るのが難しい。 In the PWM control executed at a constant cycle, during acceleration / deceleration control, the back electromotive voltage generated in the motor also increases / decreases as the motor rotational speed increases / decreases. Therefore, in PWM control, if this counter electromotive voltage is not taken into consideration at all, the follow-up performance is reduced by the increase / decrease of the counter electromotive voltage during acceleration / deceleration control. In this case, in the PI control by the proportional action means (P term) and the integral action means (I term), for example, the constant Gi of the integral action means is set to a different value between the constant speed area and the acceleration / deceleration area, By tuning Gi to a value that also takes into account the back electromotive force, the followability can be improved to some extent. However, in an acceleration / deceleration curve in which the target rotational speed changes in a quadratic curve, it is difficult to obtain good followability because different Gi must be set and switched for each region having different acceleration / deceleration.
そこで、本発明の第1の態様に記載のモータ制御装置においては、積分動作手段において、定数Giは一定のまま変更せずに、今回制御時に回転速度増減に伴う逆起電圧変化により生ずると予想される操作量(PWM制御デューティ)の誤差に相当する補正量を偏差(回転速度と目標回転速度との速度偏差に定数Giを乗じたもの)に加算し、その補正量を加算した後の偏差を累積していく。この補正量は、前回制御時と今回制御時との「回転速度又は目標回転速度の速度偏差」(以下、単に「回転速度偏差」という。)に補正定数Gvを乗じたものである。ここで、前回制御時の回転速度は、今回のPWM制御の1周期前における回転速度であり、前回制御時の目標回転速度は、今回のPWM制御の1周期前に実行されたPWM制御時に設定されていた目標回転速度である。 Therefore, in the motor control device according to the first aspect of the present invention, in the integral operation means, the constant Gi is not changed and is expected to be generated by a back electromotive voltage change accompanying an increase / decrease in the rotational speed during the current control. The deviation after adding the correction amount corresponding to the error of the manipulated variable (PWM control duty) to the deviation (the speed deviation between the rotation speed and the target rotation speed multiplied by the constant Gi) Will be accumulated. This correction amount is obtained by multiplying the "rotational speed or target rotational speed speed deviation" (hereinafter simply referred to as "rotational speed deviation") between the previous control and the current control by a correction constant Gv. Here, the rotation speed at the previous control is the rotation speed one cycle before the current PWM control, and the target rotation speed at the previous control is set at the PWM control executed one cycle before the current PWM control. This is the target rotation speed that has been set.
モータの加減速制御中において、次回制御時の回転速度は、次回制御時にならなければ正確に特定することはできない。また、モータの駆動対象である負荷装置の状態に応じて目標回転速度を設定していく場合には、定周期の制御タイミングの度にその負荷装置の状態等から目標回転速度が決定されるので、今回制御時に次回制御時の目標回転速度を正確に特定することはできない。しかし、加速制御中又は減速制御中は、ある程度の連続性をもって回転速度及び目標回転速度が上昇又は下降していくことから、前回制御時と今回制御時との「回転速度偏差」に対して、今回制御時と次回制御時との「回転速度偏差」が大幅に異なることは、通常はあり得ないと考えられる。つまり、今回制御時と次回制御時との「回転速度偏差」は、前回制御時と今回制御時との「回転速度偏差」と略同じ速度偏差になるものと推測することができる。 During the acceleration / deceleration control of the motor, the rotational speed at the next control cannot be specified accurately unless it is at the next control. In addition, when setting the target rotational speed according to the state of the load device that is the motor drive target, the target rotational speed is determined from the state of the load device and the like at each control cycle of a fixed period. The target rotational speed for the next control cannot be accurately specified during the current control. However, during acceleration control or deceleration control, the rotational speed and target rotational speed increase or decrease with a certain degree of continuity, so the `` rotational speed deviation '' between the previous control and the current control is It is generally considered impossible that the “rotational speed deviation” is significantly different between the current control and the next control. That is, it can be estimated that the “rotational speed deviation” between the current control and the next control is substantially the same as the “rotational speed deviation” between the previous control and the current control.
すなわち、前回制御時と今回制御時との「回転速度偏差」に一定の補正乗数Gvを乗算することによって、今回制御時から次回制御時までの間における回転速度の増減に伴う逆起電圧変化により生ずると予想される操作量の誤差に相当する補正量を得ることができる。そして、積分動作手段において、この補正量を偏差に加算し、その補正量を加算した後の偏差を累積して出力することによって、その逆起電圧変化分の操作量誤差を補正した操作量でPWM制御を行うことができる。尚、この補正定数Gvは、モータの誘起電圧定数Ec[V/rpm]に基づいて、モータのロータイナーシャや駆動対象となる負荷装置の動負荷特性等との関係から、実験等により最適な追従性が得られるように調整しながら決定することができる。 That is, by multiplying the “rotational speed deviation” between the previous control and the current control by a fixed correction multiplier Gv, a change in the counter electromotive voltage accompanying an increase / decrease in the rotational speed between the current control and the next control is performed. A correction amount corresponding to the error in the operation amount that is expected to occur can be obtained. Then, in the integral operation means, this correction amount is added to the deviation, and the deviation after adding the correction amount is accumulated and output, so that the operation amount error corresponding to the back electromotive voltage change is corrected. PWM control can be performed. This correction constant Gv is based on the induced voltage constant Ec [V / rpm] of the motor, and is optimally followed by experiments or the like based on the relationship between the rotor inertia of the motor and the dynamic load characteristics of the load device to be driven. It can be determined while adjusting so as to obtain the characteristics.
加速制御時には、今回制御後の回転速度上昇に伴う逆起電圧の増加によって不足する操作量に対して、積分動作手段の出力値がその分だけ増加するように補正がなされるので、その分だけ操作量が増加して追従性が改善されることになる。また、減速制御時には、今回制御後の回転速度低下に伴う逆起電圧の減少によって過多となる操作量に対して、積分動作手段の出力値がその分だけ減少するように補正がなされる(負の補正量が加算される)ので、その分だけ操作量が減少して追従性が改善されることになる。したがって、この補正定数Gvを適切な値に設定することによって、加減速領域における追従性を向上させることができる。 During acceleration control, the amount of operation that is deficient due to the increase in counter electromotive voltage that accompanies the increase in rotational speed after the current control is corrected so that the output value of the integral action means increases accordingly, so that much. The amount of operation increases, and the followability is improved. In addition, during deceleration control, correction is made so that the output value of the integral operation means decreases by an amount corresponding to an excessive amount of operation due to a decrease in the counter electromotive voltage due to the decrease in the rotational speed after the current control (negative Therefore, the operation amount is reduced by that amount, and the followability is improved. Therefore, the followability in the acceleration / deceleration region can be improved by setting the correction constant Gv to an appropriate value.
このようにして、本発明の第1の態様に記載のモータ制御装置によれば、加減速領域において良好な追従性が得られるPWM制御によるモータ制御を実現することができるという作用効果が得られる。 As described above, according to the motor control device described in the first aspect of the present invention, there can be obtained an operational effect that it is possible to realize motor control by PWM control capable of obtaining good followability in the acceleration / deceleration region. .
本発明の第2の態様は、前述した第1の態様に記載のモータ制御装置において、前記モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差の微分値に応じた値を出力する微分動作手段を備え、前記比例動作手段の出力値と前記積分動作手段の出力値と前記微分動作手段の出力値との和に基づいて前記モータのPWM制御を実行する、ことを特徴としたモータ制御装置である。
本発明の第2の態様に記載のモータ制御装置によれば、比例動作手段(P項)、積分動作手段(I項)及び微分動作手段(D項)によるPID制御を実行するモータ制御装置において、前述した第1の態様に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the motor control device according to the first aspect described above, a differential operation means for outputting a value corresponding to a differential value of a speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed. And a motor control device that performs PWM control of the motor based on a sum of an output value of the proportional operation means, an output value of the integration operation means, and an output value of the differentiation operation means. .
According to the motor control apparatus of the second aspect of the present invention, in the motor control apparatus that executes PID control by the proportional operation means (P term), the integral operation means (I term), and the differential operation means (D term). The same effects as those of the first aspect described above can be obtained.
本発明の第3の態様は、被記録材の記録面にドットを形成して記録を実行する記録装置であって、被記録材の記録面にドットを形成する記録ヘッドを有するキャリッジを所定方向へ往復動させるキャリッジ駆動手段と、前記キャリッジ駆動手段の駆動モータの回転制御を実行する前述した第1の態様又は第2の態様に記載のモータ制御装置とを備えている、ことを特徴とした記録装置である。
本発明の第3の態様に記載の記録装置によれば、被記録材の記録面にドットを形成して記録を実行する記録装置におけるキャリッジの駆動制御において、前述した第1の態様又は第2の態様に記載の発明による作用効果を得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a recording apparatus that performs recording by forming dots on a recording surface of a recording material, and a carriage having a recording head that forms dots on the recording surface of the recording material in a predetermined direction. Carriage driving means for reciprocating the motor, and the motor control device according to the first aspect or the second aspect for executing rotation control of the driving motor of the carriage driving means. It is a recording device.
According to the recording apparatus of the third aspect of the present invention, in the carriage drive control in the recording apparatus that executes recording by forming dots on the recording surface of the recording material, the first aspect or the second aspect described above. The effect by the invention as described in the aspect can be obtained.
本発明の第4の態様は、被記録材の記録面にドットを形成して記録を実行する記録装置であって、被記録材を所定の搬送方向へ搬送する搬送手段と、前記搬送手段の駆動モータの回転制御を実行する前述した第1の態様又は第2の態様に記載のモータ制御装置とを備えている、ことを特徴とした記録装置である。
本発明の第4の態様に記載の記録装置によれば、被記録材の記録面にドットを形成して記録を実行する記録装置における被記録材の搬送制御において、前述した第1の態様又は第2の態様に記載の発明による作用効果を得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a recording apparatus for executing recording by forming dots on a recording surface of a recording material, the conveying means for conveying the recording material in a predetermined conveying direction, A recording apparatus comprising: the motor control device according to the first aspect or the second aspect described above that executes rotation control of a drive motor.
According to the recording apparatus of the fourth aspect of the present invention, in the conveyance control of the recording material in the recording apparatus that executes recording by forming dots on the recording surface of the recording material, the first aspect or The effect by the invention described in the second aspect can be obtained.
本発明の第5の態様は、モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差に応じた値を出力する比例動作工程と、前記モータの回転速度と目標回転速度との速度偏差の積分値に応じた値を出力する積分動作工程と、前記比例動作手段の出力値と前記積分動作手段の出力値との和に基づいて前記モータのPWM制御を実行する工程とを有するモータ制御方法であって、前記積分動作工程は、今回制御時の回転速度と目標回転速度との速度偏差に定数Giを乗じたものに、前回制御時と今回制御時との回転速度又は目標回転速度の速度偏差に補正定数Gvを乗じたものを加算して累積する、ことを特徴としたモータ制御方法である。
本発明の第5の態様に記載のモータ制御方法によれば、モータのPWM制御において、前述した第1の態様に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a proportional operation step for outputting a value corresponding to a speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, and an integral value of the speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed. A motor control method comprising: an integration operation step of outputting a corresponding value; and a step of executing PWM control of the motor based on a sum of an output value of the proportional operation means and an output value of the integration operation means. In the integration operation step, the speed deviation between the rotational speed at the current control and the target rotational speed is multiplied by a constant Gi to correct the rotational speed between the previous control and the current control or the speed deviation of the target rotational speed. A motor control method characterized by adding and accumulating a product of a constant Gv.
According to the motor control method described in the fifth aspect of the present invention, in the PWM control of the motor, it is possible to obtain the same effects as the invention described in the first aspect described above.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明に係る「記録装置」の一例としてのインクジェットプリンタの概略構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of an ink jet printer as an example of a “recording apparatus” according to the present invention will be described.
<インクジェットプリンタの概略構成>
図1は、インクジェットプリンタ50の要部平面図であり、図2はその側面図である。図3は、インクジェットプリンタ50の概略のブロック図である。
インクジェットプリンタ50は、「被記録材」としての記録紙Pの自動給送手段として、給送用トレイ71及び給送用ローラ72を備えている。給送用トレイ71に積重された記録紙Pは、給送用ローラ72の駆動回転によりインクジェットプリンタ50の内部へ1枚ずつ自動給送される。このとき、図示していない分離パッド等の公知の分離手段によって、複数の記録紙Pが重なった状態で同時に給送されてしまうことが防止される。
<Schematic configuration of inkjet printer>
FIG. 1 is a plan view of an essential part of an
The
給送用ローラ72の副走査方向Yの下流側には、記録紙Pを副走査方向Yへ搬送する手段として、外周面に高摩擦抵抗を有する皮膜が施された搬送駆動ローラ51及び複数の搬送従動ローラ52が配設されている。搬送駆動ローラ51は、PFモータ56(図3)の回転駆動力が歯車伝達されて回転する。搬送従動ローラ52は、従動回転可能に軸支され、搬送駆動ローラ51の外周面に当接するように付勢されている。給送用ローラ72と搬送駆動ローラ51との間には、記録紙Pの先端及び後端を検出可能な公知の紙検出器33が配設されている。給送用ローラ72の駆動回転により自動給送された記録紙Pは、搬送駆動ローラ51と搬送従動ローラ52とで挟持された状態で、搬送駆動ローラ51の駆動回転によって副走査方向Yへ搬送される。
On the downstream side of the feeding
搬送駆動ローラ51には、搬送駆動ローラ51の回転状態を検出する公知のロータリエンコーダ31が配設されている。ロータリエンコーダ31は、搬送駆動ローラ51の回転に連動して回転するロータリスケール311と、ロータリスケール311の外周に沿って等間隔に形成されているスリットを検出するロータリスケールセンサ312とを有している。ロータリエンコーダ31からは、搬送駆動ローラ51の回転速度に比例した周期のパルス信号が出力される。
The
搬送駆動ローラ51の副走査方向Yの下流側には、記録紙Pを裏面側から支持するプラテン53が配設されている。プラテン53の上方には、キャリッジ62が主走査方向Xへ往復動可能にキャリッジガイド軸61に軸支されて配設されている。キャリッジ62の底部には、記録紙Pにインクを噴射するための記録ヘッド63及びプラテン53上の記録紙Pを非接触で検出可能な光学式センサ等からなるPWセンサ34が配設されている。
A
キャリッジ62は、CRモータ64(図3)の回転駆動力が図示していない無端ベルトによるベルト伝達機構によって伝達されて主走査方向Xに往復動する。搬送駆動ローラ51の駆動回転により副走査方向Yへ搬送される記録紙Pは、プラテン53に支持された状態で副走査方向Yへ搬送されながら、記録ヘッド61のヘッド面からインクが噴射されることによって記録面にドットが形成され、記録面への記録が実行される。公知のリニアエンコーダ32は、キャリッジ62の近傍に主走査方向Xと略平行に配置されたリニアスケール321と、キャリッジ62に搭載されたリニアスケール321に等間隔に形成されているスリットを検出するリニアスケールセンサ322とを有している(図2)。
The
キャリッジ62の主走査方向Xへの往復動領域の一端側の外側には、公知のキャッピング装置57が設けられている。記録を実行しない待機状態においては、キャリッジ62がキャッピング装置57の上まで移動して停止し、キャッピング装置57に配設されているキャップCPによって記録ヘッド63のヘッド面が封止される。このキャリッジ62の停止位置は、ホームポジションHPとして規定される。
A known capping
プラテン53の副走査方向Yの下流側には、記録が実行された後の記録紙Pを排出する排出駆動ローラ54及び排出従動ローラ55が配設されている。排出従動ローラ55は、従動回転可能に軸支され、排出駆動ローラ54の外周面に当接するように付勢されている。記録実行後の記録紙Pは、排出駆動ローラ54と排出従動ローラ55とで挟持された状態で、排出駆動ローラ54の駆動回転によって排出される。
Disposed on the downstream side of the
そして、給送用ローラ72、搬送駆動ローラ53及び排出駆動ローラ54を回転駆動するPFモータ56(図3)並びにキャリッジ62を主走査方向に駆動するCRモータ64(図3)は、記録制御部100により制御される。また、記録ヘッド63も同様に、記録制御部100により制御されて記録紙Pの表面にインクを噴射する。
A PF motor 56 (FIG. 3) that rotationally drives the feeding
<記録制御部100の概略構成>
引き続き図1〜図3を参照しながら記録制御部100の概略構成について説明する。
<Schematic Configuration of
The schematic configuration of the
記録制御部100のシステムバスには、ROM101、RAM102、ASIC103、MPU104及び不揮発性メモリ105が接続されている。MPU104には、ASIC103を介してロータリエンコーダ31、リニアエンコーダ32、紙検出器33、PWセンサ34及びインクジェットプリンタ50の電源をON/OFFするための電源スイッチ35の出力信号が入力される。MPU104は、紙検出器33及びPWセンサ34の出力信号等に基づいて、インクジェットプリンタ50の記録制御を実行するための演算処理やその他必要な演算処理を行う。ROM101には、MPU104によるインクジェットプリンタ50の制御に必要な記録制御プログラム(ファームウェア)等が格納されており、記録制御プログラムの処理に必要な各種データ等は不揮発性メモリ105に記憶されている。RAM102は、MPU104の作業領域や記録データ等の一時格納領域として用いられる。
A
ASIC103は、DCモータであるPFモータ56及びCRモータ64の回転制御並びに記録ヘッド63の駆動制御を行う為の制御回路を有している。ASIC103は、MPU104から送られてくる制御命令、ロータリエンコーダ31の出力信号及びリニアエンコーダ32の出力信号に基づいて、PFモータ56及びCRモータ64の回転制御を行う為の各種演算を行い、その演算結果に基づくモータ制御信号をPFモータドライバ106及びCRモータドライバ107へ送出する。また、ASIC103は、MPU104から送出される記録データ等に基づいて、記録ヘッド63の制御信号を演算生成してヘッドドライバ107へ送出して記録ヘッド63を駆動制御する。ASIC103は、「情報処理装置」としてのパーソナルコンピュータ301等との情報伝送を実現する「情報伝送手段」としてホストIF112を有している。
The
<キャリッジの駆動機構>
つづいて、図4を参照しながら、キャリッジ62の駆動機構について説明する。
<Carriage drive mechanism>
Next, the drive mechanism of the
図4は、キャリッジ62の駆動機構を模式的に図示したブロック図である。
キャリッジ62は、軸受け部621においてキャリッジガイド軸61に軸支されている。CRモータ64の回転軸に配設された駆動プーリ65と図示していない従動プーリとの間には、無端ベルト64が掛架されている。無端ベルト64の一部は、キャリッジ62に連結されており、CRモータ64の双方向の回転駆動力が無端ベルト64を介してキャリッジ62に伝達されてキャリッジ62が主走査方向Xへ往復動する。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing the drive mechanism of the
The
CRモータ64は、CRモータドライバ107を介してバッテリパック20の出力電圧又は外部の定電圧直流電源(図示せず)の出力電圧が印可される。CRモータドライバ107は、バッテリパック20等の出力電圧から生成される定電圧で一定周期(PWM基本周期)のパルスをCRモータ64に印可し、パルスのON時間(制御デューティ)を調節することによって、CRモータ64への供給電力を調節するPWM制御によるCRモータ64の回転制御を実行する。
The
<モータ制御装置>
つづいて、図5及び図6を参照しながら、本発明に係る「モータ制御装置」について説明する。
<Motor control device>
Next, the “motor control device” according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
図5は、本発明に係る「モータ制御装置」としてのPID制御回路40のブロック図である。
ASIC103内に構成されているPID制御回路40は、減算器41、位置演算部42、目標回転速度演算部43、減算器44、回転速度演算部45、「比例動作手段」としての比例要素461、「積分動作手段」としての積分要素462、「微分動作手段」としての微分要素463、加算器47及びPWM回路48を有している。位置演算部42は、リニアエンコーダ32が出力するパルス信号の位相及びパルスの累積カウント数に基づいて、キャリッジ62の現在位置を演算して出力する。回転速度演算部45は、リニアエンコーダ32が出力するパルス信号の周期に基づいて、CRモータ64の現在の回転速度を演算して出力する。
FIG. 5 is a block diagram of a
The
減算器41は、MPU104から出力されたキャリッジ62の目標位置と位置演算部42から出力されるキャリッジ62の現在位置との位置偏差を演算し、その位置偏差を目標回転速度演算部43へ出力する。目標回転速度演算部43は、キャリッジ62が所定の加減速曲線に沿って移動するように、その位置偏差からCRモータ64の目標回転速度を演算して、減算器44及び積分要素462へ出力する。この目標回転速度は、位置偏差から計算式で演算するようにしても良いし、不揮発性メモリ105(図3)等に格納した目標回転速度テーブルを参照して位置偏差に対応する値を選択することで得られるようにしても良い。
The
減算器44は、目標回転速度演算部43が出力する目標回転速度と回転速度演算部45が出力する回転速度との速度偏差を演算し、その目標回転速度と回転速度との速度偏差を比例要素461、積分要素462及び微分要素463へ出力する。比例要素461が出力する比例項出力Tp、積分要素462が出力する積分項出力Ti及び微分要素463が出力する微分項出力Tdは、加算器47で合算され、その合算値がPWM回路48へ出力される。PWM回路48は、加算器47から出力された合算値に基づいて制御デューティを設定し、CRモータドライバ106は、PWM回路が設定した制御デューティのパルス信号でCRモータ64へ電力を供給する。
The
比例要素461は、目標回転速度と回転速度との速度偏差に比例定数Gp(比例ゲイン)を乗算した値を比例項出力Tpとして出力する。或いは、目標回転速度と回転速度の平均値との速度偏差に比例定数Gpを乗算した値を比例項出力Tpとして出力するようにしても良い。微分要素463は、n回前の制御時における速度偏差と今回制御時における速度偏差との差分に微分定数Gd(微分ゲイン)を乗算した値を微分項出力Tdとして出力する。nは、1以上の任意の整数値である。
The
積分要素462は、目標回転速度と回転速度との速度偏差に積分定数Gi(積分ゲイン)を乗算した値に、前回制御時と今回制御時との目標回転速度の速度偏差に補正定数Gv(速度補正ゲイン)を乗算した値を加算し、加算した値を累積し、その累積値に積分初期値を加えた値を積分項出力Tiとして出力する。ここで、前回制御時の目標回転速度は、今回のPWM制御の1周期前に実行されたPWM制御時に設定されていた目標回転速度である。
The
尚、積分項出力Tiは、PWM基本周期を変更するときに、変更後のPWM基本周期を変更前のPWM基本周期で除算した値に変更前の積分項出力Tiの値を乗算した値に変更される。また、積分要素462は、オーバーシュートを防止するために、計算結果が既定の上限値を超える場合又は既定の下限値未満となった場合には、前回の積分項出力Tiを保持する。
When the PWM basic period is changed, the integral term output Ti is changed to a value obtained by dividing the PWM basic period after the change by the PWM basic period before the change and the value of the integral term output Ti before the change. Is done. Further, in order to prevent overshoot, the
図6は、キャリッジ62の移動位置とCRモータ64の目標回転速度との関係を模式的に図示したものである。
加減速領域においては、ある程度の連続性をもって目標回転速度が上昇又は下降していく。したがって、前回制御時T1の目標回転速度S1と今回制御時T2の目標回転速度S2との速度偏差Sd12は、今回制御時T2の目標回転速度S2と次回制御時T3の目標回転速度S3との速度偏差Sd23と略同じ速度偏差になるものと推測することができる。すなわち、前回制御時T1の目標回転速度S1と今回制御時T2の目標回転速度S2との速度偏差Sd12に一定の補正乗数Gvを乗算することによって、今回制御時T2から次回制御時T3までの間における回転速度増減に伴う逆起電圧変化により生ずると予想される制御デューティの誤差に相当する補正量を得ることができる。
FIG. 6 schematically shows the relationship between the movement position of the
In the acceleration / deceleration region, the target rotational speed increases or decreases with a certain degree of continuity. Therefore, the speed deviation Sd12 between the target rotational speed S1 at the previous control time T1 and the target rotational speed S2 at the current control time T2 is the speed between the target rotational speed S2 at the current control time T2 and the target rotational speed S3 at the next control time T3. It can be estimated that the speed deviation is substantially the same as the deviation Sd23. That is, by multiplying the speed deviation Sd12 between the target rotational speed S1 at the previous control time T1 and the target rotational speed S2 at the current control time T2 by a fixed correction multiplier Gv, the current control time T2 to the next control time T3. Thus, it is possible to obtain a correction amount corresponding to an error in the control duty that is expected to occur due to a change in the counter electromotive voltage accompanying the increase / decrease in the rotation speed.
そして、積分要素462において、この補正量を偏差に加算し、補正量を加算した後の偏差を累積して出力することによって、逆起電圧変化分の操作量誤差を補正した制御デューティでPWM制御を行うことができる。尚、この補正定数Gvは、CRモータ64の誘起電圧定数Ec[V/rpm]に基づいて、CRモータ64のロータイナーシャやキャリッジ62の駆動機構の動負荷特性等との関係から、実験等により最適な追従性が得られるように調整しながら決定することができる。
Then, the
加速制御時には、今回制御時T2から次回制御時T3までの間の回転速度上昇に伴う逆起電圧の増加によって不足する制御デューティに対して、積分要素462の積分項出力Tiの値がその分だけ増加するように補正がなされるので、その分だけ制御デューティが増加して追従性が改善されることになる。また、減速制御時には、今回制御時T4から次回制御時T5までの間の回転速度低下に伴う逆起電圧の減少によって過多となる制御デューティに対して、積分要素462の積分項出力Tiの値がその分だけ減少するように補正がなされる(負の補正量が加算される)ので、その分だけ制御デューティが減少して追従性が改善されることになる。したがって、この補正定数Gvを適切な値に設定することによって、加減速領域における追従性を向上させることができる。
During acceleration control, the value of the integral term output Ti of the
このようにして、本発明に係るモータ制御装置40によれば、加減速領域において良好な追従性が得られるPWM制御によるモータ制御を実現することができる。
Thus, according to the
<他の実施例>
上述したPID制御回路40において、前回制御時と今回制御時とのCRモータ64の回転速度の速度偏差に補正定数Gvを乗算して偏差に加算するように積分要素462を構成しても本発明を実施することができる。ここで、前回制御時の回転速度は、今回のPWM制御の1周期前におけるCRモータ64の回転速度である。この場合には、回転速度演算部45から積分要素462へCRモータ64の回転速度を出力するように構成する。
<Other embodiments>
In the above-described
また、PID制御回路40を例に説明したが、微分要素463を設けずに、比例用度461及び積分要素462によるPI制御を実行するモータ制御回路においても本発明の実施は可能であることは言うまでもない。さらに、上述したインクジェットプリンタ50において、PFモータ56の回転制御用にPID制御回路40を別個に設けて、ロータリエンコーダ31の出力信号に基づく搬送駆動ローラ51の回転制御を同様に実行することもできる。
Further, although the
尚、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
40 モータ制御回路、41、44 減算器、42 位置演算部、43 目標回転速度演算部、45 回転速度演算部、47 加算器、48 PWM回路、50 インクジェットプリンタ、51 搬送駆動ローラ、52 搬送従動ローラ、53 プラテン、54 排出駆動ローラ、55 排出従動ローラ、56 PFモータ、61 キャリッジガイド軸、62 キャリッジ、63 記録ヘッド、64 CRモータ、100 記録制御部、101 ROM、102 RAM、103 ASIC、104 MPU、105 不揮発性メモリ、106 PFモータドライバ、107 CRモータドライバ、108 ヘッドドライバ、461 比例要素、462 積分要素、463 微分要素、P 記録紙、X 主走査方向、Y 副走査方向 40 motor control circuit, 41, 44 subtractor, 42 position calculation unit, 43 target rotation speed calculation unit, 45 rotation speed calculation unit, 47 adder, 48 PWM circuit, 50 inkjet printer, 51 transport drive roller, 52 transport driven roller , 53 Platen, 54 Ejection drive roller, 55 Ejection driven roller, 56 PF motor, 61 Carriage guide shaft, 62 Carriage, 63 Recording head, 64 CR motor, 100 Recording control unit, 101 ROM, 102 RAM, 103 ASIC, 104 MPU , 105 Non-volatile memory, 106 PF motor driver, 107 CR motor driver, 108 head driver, 461 proportional element, 462 integral element, 463 differential element, P recording paper, X main scanning direction, Y sub-scanning direction
Claims (5)
前記比例動作手段の出力値と前記積分動作手段の出力値との和に基づいて前記モータのPWM制御を実行するモータ制御装置であって、
前記積分動作手段は、今回制御時の回転速度と目標回転速度との速度偏差に定数Giを乗じたものに、前回制御時と今回制御時との回転速度又は目標回転速度の速度偏差に補正定数Gvを乗じたものを加算して累積する、ことを特徴としたモータ制御装置。 Proportional operation means for outputting a value corresponding to the speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed, and an integral operation means for outputting a value corresponding to the integral value of the speed deviation between the rotational speed of the motor and the target rotational speed And
A motor control device that performs PWM control of the motor based on a sum of an output value of the proportional operation means and an output value of the integral operation means;
The integral operation means is obtained by multiplying a speed deviation between the rotational speed at the current control and the target rotational speed by a constant Gi, and a correction constant for the rotational speed between the previous control and the current control or the speed deviation of the target rotational speed. A motor control device characterized in that a product multiplied by Gv is added and accumulated.
被記録材の記録面にドットを形成する記録ヘッドを有するキャリッジを所定方向へ往復動させるキャリッジ駆動手段と、
前記キャリッジ駆動手段の駆動モータの回転制御を実行する請求項1又は2に記載のモータ制御装置とを備えている、ことを特徴とした記録装置。 A recording apparatus that performs recording by forming dots on a recording surface of a recording material,
Carriage drive means for reciprocating a carriage having a recording head for forming dots on the recording surface of the recording material in a predetermined direction;
A recording apparatus comprising: the motor control device according to claim 1, wherein the motor control device executes rotation control of a drive motor of the carriage driving unit.
被記録材を所定の搬送方向へ搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の駆動モータの回転制御を実行する請求項1又は2に記載のモータ制御装置とを備えている、ことを特徴とした記録装置。 A recording apparatus that performs recording by forming dots on a recording surface of a recording material,
Conveying means for conveying the recording material in a predetermined conveying direction;
A recording apparatus comprising: the motor control device according to claim 1, which performs rotation control of a drive motor of the transport unit.
前記比例動作手段の出力値と前記積分動作手段の出力値との和に基づいて前記モータのPWM制御を実行する工程とを有するモータ制御方法であって、
前記積分動作工程は、今回制御時の回転速度と目標回転速度との速度偏差に定数Giを乗じたものに、前回制御時と今回制御時との回転速度又は目標回転速度の速度偏差に補正定数Gvを乗じたものを加算して累積する、ことを特徴としたモータ制御方法。 A proportional operation step for outputting a value corresponding to a speed deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed, and an integration operation step for outputting a value corresponding to an integral value of the speed deviation between the motor rotation speed and the target rotation speed. When,
A step of executing PWM control of the motor based on the sum of the output value of the proportional operation means and the output value of the integral operation means,
The integral operation step is obtained by multiplying the speed deviation between the rotational speed at the current control and the target rotational speed by a constant Gi, and correcting the rotational speed between the previous control and the current control or the speed deviation of the target rotational speed. The motor control method characterized by adding and accumulating what multiplied by Gv.
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