JP3286854B2 - モータドライブ装置 - Google Patents

モータドライブ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高精度位置決め制御方式
のモータドライブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータを所望の目標位置に正確に停止さ
せるために特開昭５５−７７３８４号公報に示すよう
に、目標位置通過後のエラー極値を検出し、このエラー
極値に対応する量の矩形波駆動電流をエラーの修正され
る方向へ流して停止制御を行う方式が知られている。
【０００３】また、従来から、モータはデジタル制御が
行われているがそのサンプリング時間も制御性に大きな
影響を与えている。
【０００４】以下、従来のモータドライブ装置について
図６を参照しながら説明する。図６は三相同期モータド
ライブ装置のブロック図である、１はモータで前記モー
タ１の回転位置を検出するエンコーダ２はモータ磁極を
検出する磁極検出器３と、モータ１の速度を検出する速
度検出器４に接続されている。前記磁極検出器３は乗算
器５に接続され、トルク指令値とモータ磁極検出値を乗
算し、その結果をＤ／Ａ変換器６および電流アンプ７を
介して電流指令に相当する電流がモータコイルに供給さ
れる。また、８は位置指令、９，１０は減算器である。
位置偏差読み込みサンプラー１１および速度偏差読み込
みサンプラー１２はそれぞれタイマ１３，１４によって
一定時間間隔で開閉される。さらに、位置制御演算器１
５は位置指令値とエンコーダ２からの位置検出値との差
により速度指令を演算し、速度制御演算器１６は速度偏
差読み込みサンプラー値よりトルク指令を演算するよう
になっている。
【０００５】次に上記した従来例のモータドライブ装置
の動作状態を以下に説明する。まず、位置指令８とエン
コーダ２からの位置フィードバックの差を減算器９によ
って算出し、タイマ１３により開閉される位置偏差読み
込みサンプラー１１によって位置制御演算器１５へ入力
され、その結果は速度指令となる。次に、エンコーダ２
の信号より速度検出器４によって算出されたフィードバ
ック速度と前記速度指令の差を減算器１０によって算出
し、タイマ１４により開閉される速度偏差読み込みサン
プラー１２によって速度制御演算器１６へ入力され、ト
ルク指令を算出する。さらに、磁極検出器３においてエ
ンコーダ２からの位置フィードバック信号よりモータ磁
極ベクトルを演算し、乗算器５により前記トルク指令と
乗算し、その結果をＤ／Ａ変換器６によってアナログ信
号に変換し電流アンプ７へ入力する。そして電流アンプ
７はモータ１へ指令電流を供給しモータ１が駆動され
る。
【０００６】図５（ａ）はモータ１の駆動時における速
度偏差読み込みサンプラーの開閉時間を示し、図５
（ｂ）は同上の位置偏差読み込みサンプラーの開閉時間
を示している。モータ１の駆動時、上記モータドライブ
が安定して行われるには、演算された速度指令に対して
図５に示すように３倍のサンプリング以上の速度制御を
行う必要がある。このため、タイマ１３はタイマ１４の
３分の１以下のスピードに設定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記した従来の
構成では、駆動時に安定した制御ができるようにサンプ
ラーを制御しているため、静止時の位置偏差読み込みサ
ンプラー１１のサンプリング間隔が長くなり、発生した
微小位置偏差を修正する速度指令に時間遅れが生じる。
このため静止時の高精度位置決めができないという問題
点を有していた。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するもので、駆
動時の制御性能を劣化させずに静止時の高精度位置決め
制御を行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、位置偏差レベルによって位置偏差読み込みサ
ンプラーのサンプリング時間を切り替えるサンプリング
時間切り替え機能をもつ位置制御演算器と、前記切り替
えレベルを設定する設定器と、前記切り替えサンプリン
グ時間を設定する設定器と、切り替えられたサンプリン
グ時間で位置偏差読み込みサンプラーを開閉する機能を
もつ速度制御演算器とを備えたものである。
【００１０】
【作用】本発明は上記した構成において、位置指令が入
力されてモータを駆動している場合は、位置偏差読み込
みサンプラーのサンプリング時間を速度偏差読み込みサ
ンプラーのサンプリング時間の３倍以上に設定し、静止
している場合は、位置偏差読み込みサンプラーのサンプ
リング時間を速度偏差読み込みサンプラーのサンプリン
グ時間と同じに設定することで、最小処理周期である速
度偏差読み込みサンプラーのサンプリング時間で微小位
置偏差をトルク指令に反映でき高精度位置決めができる
こととなる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図５
を参照しながら説明する。なお従来例で説明したものと
同一構成部材には同一番号を用いその説明を省略する。
図１は三相同期モータドライブ装置の構成を示すもので
ある。従来例と異なる点は、位置偏差レベルによって位
置偏差読み込みサンプラー１１のサンプリング時間を切
り替えるサンプリング時間切り替え機能付き位置制御演
算器１７と、前記位置制御演算器１７にサンプリング時
間の切り替え位置偏差レベルを設定する位置偏差レベル
設定器１８と、サンプリング時間の切り替え値を設定す
るサンプリング時間設定器１９と、前記位置制御演算器
１７によって設定された位置偏差読み込みサンプラー１
１のサンプリング時間設定値により位置偏差読み込みサ
ンプラー１１を開閉し、さらに速度偏差読み込みサンプ
ラー１２の読み込み値よりトルク指令を演算するサンプ
ラー開閉機能付き速度制御演算器２０を備えた点であ
る。
【００１２】図２は速度制御演算器２０の処理内容を示
すフローチャートであり、２１は速度制御処理回数をカ
ウントするカウンタ、２２はサンプリング時間設定値を
格納する変数である。
【００１３】図３は位置制御演算器１７の処理内容を示
すフローチャートであり、２３はサンプリング時間設定
器１９より読み込まれた静止時のサンプリング時間、２
４はサンプリング時間設定器１９より読み込まれた駆動
時のサンプリング時間、２５は位置偏差レベル設定器１
８より読み込まれた切り替え位置偏差レベルである。
【００１４】次に本発明のモータドライブ装置の動作状
態を説明する。図１においてサンプリング時間設定器１
９に駆動時の位置偏差読み込みサンプラー１１のサンプ
リング時間と、静止時の位置偏差読み込みサンプラー１
１のサンプリング時間を速度偏差読み込みサンプラー１
２のサンプリング時間を単位として設定する。本実施例
では駆動時の位置偏差読み込みサンプラー１１のサンプ
リング時間を３とし、静止時の位置偏差読み込みサンプ
ラー１１のサンプリング時間を１とした。また、位置偏
差レベル設定器１８に位置偏差読み込みサンプラー１１
のサンプリング時間の切り替えを行う位置偏差を設定す
る。これらの値を設定した後モータ１の制御を開始す
る。
【００１５】まず、タイマ１４によって速度偏差読み込
みサンプラー１２が閉じられ速度制御演算器２０の処理
が始まる。速度制御演算器２０では初期設定されたサン
プリング時間設定値をもとに位置偏差読み込みサンプラ
ー１１を開閉し、さらにトルク指令を算出する。位置偏
差読み込みサンプラー１１が閉じられると位置制御演算
器１７の処理が始まり、速度指令を演算するとともに、
位置偏差レベル設定器１８の設定値と位置偏差によっ
て、サンプリング時間設定器１９の値をサンプリング時
間設定値に設定し、速度制御演算器２０において次回の
位置偏差読み込みサンプラー１１の開閉タイミングの判
断に使う。
【００１６】次に速度制御演算器２０の処理内容を詳し
く説明する。速度偏差読み込みサンプラー１２が閉じら
れると図２の処理が始まる。まず、速度制御処理回数を
カウントするカウンタ（ＣＯＵＮＴ）２１がインクリメ
ントされ、次に位置偏差読み込みサンプラー１１のサン
プリング時間設定値とＣＯＵＮＴ２１とを比較しＣＯＵ
ＮＴ２１の方が等しいか、または大きければ位置偏差読
み込みサンプラー１１を閉じ位置制御演算処理を行い、
カウンタ（ＣＯＵＮＴ）２１をクリアしトルク指令演算
を行う。一方小さければトルク指令演算のみを行う。
【００１７】次に位置制御演算器１７の処理内容を詳し
く説明する。速度制御演算器２０によって位置偏差読み
込みサンプラー１１が閉じられると図３の処理が始ま
る。まず位置偏差を位置偏差読み込みサンプラー１１よ
り読み込み、駆動時の位置偏差読み込みサンプラー１１
のサンプリング時間（ＳＡＭＰＩ）２３と静止時の位置
偏差読み込みサンプラー１１のサンプリング時間（ＳＡ
ＭＰ２）２４をサンプリング時間設定器１９より読み込
み、現在の位置偏差と切り替え位置偏差レベル（ＤＡＬ
ＬＶＬ）を比較して、現在の位置偏差の方が大きい場合
はＳＡＭＰ１、そうでない場合はＳＡＭＰ２をＳＡＭＰ
に設定する。さらに速度指令を演算して処理を終える。
【００１８】以上の処理を行うことによって、前述した
従来例の場合と同様に図５（ａ），（ｂ）のようにな
り、駆動時は位置偏差読み込みサンプラー１１と速度偏
差読み込みサンプラー１２の開閉時間は図５に示すよう
に１対３の割合となる。図４（ａ）はモータ１の静止時
における速度偏差読み込みサンプラーの開閉時間を示
し、図４（ｂ）は同上の位置偏差読み込みサンプラーの
開閉時間を示している。そしてモータ１の静止時は図４
に示すように１対１となる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
モータドライブ装置は、位置偏差レベルによって位置偏
差読み込みサンプラーのサンプリング時間を切り替える
サンプリング時間切り替え機能をもつ位置制御演算器
と、前記切り替えレベルを設定する設定器と、前記切り
替えサンプリング時間を設定する設定器と、切り替えら
れたサンプリング時間で位置偏差読み込みサンプラーを
開閉する機能をもつ速度制御演算器とを備えたことによ
り、駆動時と静止時で位置偏差読み込みサンプラーのサ
ンプリング時間を切り替えることができ、駆動時の制御
性能を劣化させずに静止時の高精度位置決め制御を行う
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のモータドライブ装置の構成
を示すブロック図
【図２】同サンプラー開閉機能付き速度制御演算器の処
理を示すフローチャート
【図３】同サンプリング時間切り替え機能付き位置制御
演算器の処理を示すフローチャート
【図４】（ａ）は同モータの静止時の速度偏差読み込み
サンプラーの開閉時間を示し、（ｂ）は位置偏差読み込
みサンプラーの開閉時間を示す波形図
【図５】本発明の一実施例と従来例において、（ａ）は
モータの駆動時の速度偏差読み込みサンプラーの開閉時
間を示し、（ｂ）は位置偏差読み込みサンプラーの開閉
時間を示す波形図
【図６】従来例のモータドライブ装置のブロック図
【符号の説明】
１ モータ ２ エンコーダ ３ 磁極検出器 ４ 速度検出器５ 乗算器 ６ Ｄ／Ａ変換器 ７ 電流アンプ８ 位置指令 ９、１０ 減算器 １１ 位置偏差読み込みサンプラー １２ 速度偏差読み込みサンプラー１３、 １４ タイマ１５ 位置制御演算器 １６ 速度制御演算器 １７ サンプリング時間切り替え機能付き位置制御演算
器 １８ 位置偏差レベル設定器 １９ サンプリング時間設定器 ２０ サンプラー開閉機能付き速度制御演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04 H02P 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータの回転位置を検出するエンコーダ
    と、このエンコーダからモータ磁極を検出する磁極検出
    器と、速度を検出する速度検出器と、トルク指令値とモ
    ータ磁極検出値の積を電流指令としてモータコイルに供
    給する電流アンプと、位置偏差を読み込む位置偏差読み
    込みサンプラーと、位置指令値と前記エンコーダからの
    位置検出値との差を増幅し、所定の位置偏差レベルによ
    って位置偏差読み込みサンプラーのサンプリング時間を
    切り替えて速度指令を演算するサンプリング時間切り替
    え機能付き位置制御演算器と、前記位置偏差レベルを設
    定する位置偏差レベル設定器と、前記位置偏差読み込み
    サンプラーの２種類のサンプリング時間を切り替えて設
    定するサンプリング時間設定器と、前記位置制御演算器
    出力と速度検出器出力との差を読み込む速度偏差読み込
    みサンプラーと、速度偏差読み込みサンプラーを一定時
    間間隔で開閉するタイマと、前記位置偏差読み込みサン
    プラーを前記サンプリング時間設定器により設定された
    サンプリング時間で開閉するとともに、前記速度偏差読
    み込みサンプラーの読み込み値からトルク指令を演算す
    るサンプラー開閉機能付き速度制御演算器とを備え、前
    記サンプリング時間切り替え機能付き位置制御演算器
    は、位置偏差が前記位置偏差レベル以上である場合は前
    記位置偏差読み込みサンプラーのサンプリング時間を前
    記速度読み込みサンプラーのサンプリング時間の３倍以
    上に設定して速度指令を演算し、位置偏差が前記位置偏
    差レベルより小さい場合は前記位置偏差読み込みサンプ
    ラーのサンプリング時間を前記速度読み込みサンプラー
    のサンプリング時間に等しく設定して速度指令を演算す
    ることを特徴とするモータドライブ装置。
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