JP6087537B2 - Control device and stepping motor control method - Google Patents
Control device and stepping motor control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6087537B2 JP6087537B2 JP2012181410A JP2012181410A JP6087537B2 JP 6087537 B2 JP6087537 B2 JP 6087537B2 JP 2012181410 A JP2012181410 A JP 2012181410A JP 2012181410 A JP2012181410 A JP 2012181410A JP 6087537 B2 JP6087537 B2 JP 6087537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- advance angle
- control
- voltage
- control device
- drive waveform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
本発明は、制御装置およびステッピングモータの制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a stepping motor control method.
ステッピングモータは、例えば、撮像装置などの光学機器に搭載され、その様々な駆動方法が提案されている。ステッピングモータは、正弦波を制御波形とするマイクロステップ駆動によって開ループ制御で簡易に高分解能が得られる。したがって、一般的に、開ループ制御によるステッピングモータの駆動方法が提案されている。 The stepping motor is mounted on, for example, an optical apparatus such as an imaging device, and various driving methods have been proposed. The stepping motor can easily obtain high resolution by open-loop control by microstep drive using a sine wave as a control waveform. Therefore, generally, a stepping motor driving method based on open loop control has been proposed.
一方、ステッピングモータは、高速回転時には脱調してしまうという課題が存在する。したがって、ステッピングモータに回転位置検出機構を付与して、制御波形の位相を所定の角度だけ進めることにより、脱調せずに高速回転させる進角制御技術が提案されている。 On the other hand, the stepping motor has a problem of stepping out during high-speed rotation. Therefore, there has been proposed an advance angle control technique in which a rotational position detection mechanism is provided to the stepping motor and the phase of the control waveform is advanced by a predetermined angle to rotate at a high speed without stepping out.
例えば、特許文献1は、制御部によってステッピングモータの制御モードを2相ステッピングモータとして用いるステッピングモードとDCモータとして用いる閉ループモードとの2種類の動作モードに切り替えて使用できる制御技術を開示している。また、特許文献2は、閉ループ制御によって用いる進角に応じた最大速度を予め実測しておき、この実測データを用いて進角制御することで、モータを任意の速度で制御する技術を開示している。
For example,
しかし、ステッピングモータを、進角制御により任意の速度に制御する技術では、実際には、進角変更時の応答性やリニアリティが良くないという課題がある。したがって、進角を用いた閉ループ制御を行うためには、モータ特性やモータに連結されたメカ負荷などのバラツキの影響を考慮して、個々に目標速度に応じた進角を測定し、装置に記憶させておく必要がある。したがって、任意の速度で一定速に制御する必要がある装置においては進角制御が使われることはあまりなかった。 However, in the technique of controlling the stepping motor at an arbitrary speed by the advance angle control, there is a problem that the response and linearity when the advance angle is changed are actually not good. Therefore, in order to perform closed loop control using the advance angle, the advance angle corresponding to the target speed is individually measured in consideration of the influence of variations such as motor characteristics and mechanical loads connected to the motor, and It is necessary to memorize it. Therefore, the advance angle control is not often used in an apparatus that needs to be controlled at a constant speed at an arbitrary speed.
そこで、目標速度に応じた進角で進角制御を行いながら、高精度に速度制御を行うために、ステッピングモータの駆動電圧のフィードバック制御を併用する制御方法が考えられる。しかし、モータ単体やモータで制御する装置の個体バラツキ、さらに温度変化による特性バラツキが大きい場合には、駆動電圧の制御範囲が限られているため、駆動電圧のフィードバック制御だけでは制御しきれない場合がある。具体的には、駆動電圧の制御によって、目標速度と、検出されるモータの速度との速度偏差を所定の閾値の範囲内に制御できない場合がある。 In view of this, a control method using feedback control of the driving voltage of the stepping motor can be considered in order to perform speed control with high accuracy while performing advance control at an advance angle corresponding to the target speed. However, if the individual variation of the motor itself or the device controlled by the motor, and the characteristic variation due to temperature changes are large, the control range of the drive voltage is limited, so the drive voltage feedback control alone cannot be controlled. There is. Specifically, there is a case where the speed deviation between the target speed and the detected motor speed cannot be controlled within a predetermined threshold range by controlling the drive voltage.
本発明は、ステッピングモータの進角制御を行いながら駆動電圧の制御による速度制御を行う制御装置であって、特性バラツキのあるステッピングモータであっても、高精度な速度制御を実現する制御装置の提供を目的とする。 The present invention is a control device that performs speed control by controlling drive voltage while performing advance angle control of a stepping motor, and is a control device that realizes high-accuracy speed control even for stepping motors having characteristic variations. For the purpose of provision.
本発明の一実施形態の制御装置は、ステッピングモータの回転部の回転に伴って変化する検知信号を生成する生成手段と、前記検知信号に応じて前記ステッピングモータに供給する電圧の駆動波形信号を制御して、当該ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記検知信号に基づいて検出した前記回転部の回転の位相遅れ角と、目標進角との差に基づいて、当該差が小さくなるように前記駆動波形信号を制御する進角制御手段と、前記駆動波形信号の進角と前記回転部の回転速度との関係の情報を前記駆動波形信号の複数の電圧値ごとに記憶する記憶手段と、前記検知信号に基づいて、前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度と指定された回転速度との差が第1の場合には、当該差が小さくなるように前記駆動波形信号の電圧を制御する電圧制御手段を備え、前記モータ制御手段は、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度と指定された回転速度との差が前記第1の場合よりも大きい第2の場合には、前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて前記進角制御手段による制御における目標進角を補正し、前記進角制御手段による進角の制御および前記電圧制御手段による振幅の制御を行う。
Control device according to an embodiment of the present invention includes: a generating means for generating a detection signal which varies with the rotation of the rotating part of the stepping motor, the driving waveform of the voltage supplied to the stepping motor in accordance with the prior dangerous known signal It controls the signal, and a motor control means for controlling the rotational speed of the stepping motor, the motor control means includes a phase delay angle of rotation of the rotary unit which is detected based on the detection signal, the eye ShimegiSusumu Based on the difference from the angle, the advance angle control means for controlling the drive waveform signal so as to reduce the difference , and information on the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotating portion storage means for storing for each of the plurality of voltage values of the waveform signal, based on said detection signal, and rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the rotating portion, the rotation detected by the previous SL rotational speed detecting means If the difference between degrees and given the rotational speed of the first is provided with a voltage control means for controlling the voltage of the drive waveform signal such that the difference becomes smaller, the motor control means, the rotational speed detection In the second case where the difference between the rotational speed detected by the means and the designated rotational speed is larger than the first case, the advance angle control means uses the information stored in the storage means. The target advance angle in the control is corrected, and the advance angle control by the advance angle control means and the amplitude control by the voltage control means are performed .
本発明の制御装置によれば、特性バラツキがあるステッピングモータであっても、進角制御と駆動電圧のフィードバック制御による高精度な速度制御を実現することができる。 According to the control device of the present invention, even a stepping motor having characteristic variations can realize high-accuracy speed control by advance angle control and feedback control of drive voltage.
図1は、本実施形態の構成例を示す図である。制御装置100は、ステッピングモータユニット200を制御する装置である。制御装置100は、ステッピングモータ101の回転位置を検出しながらステッピングモータ101の回転制御を行う。制御装置100は、回転速度に応じた進角データを用いて進角制御を行う機能と、駆動電圧で速度制御を行う機能とを有する。具体的には、ステッピングモータユニット200は、ステッピングモータ101、ロータ102、パルス板105、フォトインタラプタ(以下、「PI」と記述)103、104を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the present embodiment. The
図2は、ステッピングモータユニットの構成図である。ステッピングモータユニット200は、位置検出機能を有する。ステッピングモータユニット200が備えるステッピングモータ101のロータ102にパルス板105を備えたエンコーダを例として説明する。パルス板105は、明領域と暗領域の比率が50:50で設計されている。メカ的に設計された位置に2つのPI103、104が取り付けられ、ロータの回転に伴ってパルス板105がPIの出力信号を変化させる。ここで、PI103、104およびパルス板106を組み合わせて2相エンコーダが構成される。
FIG. 2 is a configuration diagram of the stepping motor unit. The
図1に戻って、制御装置100は、コンパレータ106、エンコーダ回路107、CPU108、正弦波発生器109、PWM発生器111、モータドライバ112を備える。コンパレータ106は、PI103、104から出力されたアナログ信号を入力し、設定された閾値電圧によって2値化された信号を後段に出力する。すなわち、コンパレータ106は、ステッピングモータの回転部であるロータの回転位置の検知信号を生成する生成手段として機能する。PI103、104の信号を2値化した信号は、それぞれエンコーダ回路107に入力して信号の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングを取得する。このタイミングにあわせて、エンコーダ回路107が、モータの位置カウントおよび信号周期カウントを行う。
Returning to FIG. 1, the
また、エンコーダ回路107は、信号入力タイミング時にCPU108に割り込み処理をかけることができる。CPU108は、予め保存されているプログラムを実行する機能を備え、割り込み処理に応じてプログラムが順次実行される。また、CPU108は、バス110を介して、エンコーダ回路107、正弦波信号発生器109、PWM発生器111を制御する。正弦波発生器109は、CPU108の指示にしたがって、正弦波1周期に相当する分解能でPWM値をPWM発生器111に送り、PWM発生器111から出力されるPWM信号をモータドライバ112で増幅させてステッピングモータ101に伝える。
The
モータドライバ112は、PWMのDUTY比(%)によって出力電圧を制御し、モータのコイルに対して実効的に正弦波状の電圧信号を印加する。以下では、説明の簡便化のため、コイルにかけている電圧は正弦波であるとして扱う。上記正弦波状の電圧信号の印加によって、ステッピングモータ101の回転速度が制御される。すなわち、CPU108、正弦波発生器109、PMW発生器111、およびモータドライバ112は、ロータの検知信号に応じたタイミングでステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段として機能する。
The
ステッピングモータ101が備えるA相用コイル113、B相用コイル114は、モータドライバ112から発せられる正弦波信号を受ける。そして、A相用コイル113、B相用コイル114は、後段のステータA+115、ステータA−116、ステータB+117、ステータB−118に対して、4種類の位相の異なる正弦波電圧を発生させる。A相用コイル113に対してSin波とB相用コイル114にCos波を出力すると、B相はA相よりも90度先行した波形となり、モータは正転する。逆にB相にA相よりも90度遅れた波形を出力すると、モータは逆転する。
The
以下に、ロータマグネット119の着磁位相に対して、エンコーダのパルス板105の明暗位相が一致するように取り付けられている場合について説明する。ロータマグネット119の着磁位相とエンコーダのパルス板105の明暗位相の位相ズレ量が予め分かっていれば、位相ズレ量を考慮して同等の制御を行うことができる。
Hereinafter, a case where the light-dark phase of the
図3は、本実施形態における制御装置によるステッピングモータの進角制御処理を説明するフローチャートである。指定速度Sでステッピングモータ101を回転させる場合を想定する。CPU108が、指定速度Sに応じた目標進角θを算出する(ステップS100)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the advance angle control processing of the stepping motor by the control device in the present embodiment. Assume that the
図4は、図3のステップS100における目標進角の算出処理を説明する図である。図4に示すグラフは、駆動電圧毎の、モータの進角と速度との関係を示す。グラフ上の進角と速度との関係を示す軌跡を、以下では進角−速度特性曲線と記述する。当該軌跡上で、左方向に進み、進角を小さくしていくと、駆動速度も遅くなる。また、軌跡上で右方向に進み、進角を大きくしていくと駆動速度は速くなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the target advance angle calculation process in step S100 of FIG. The graph shown in FIG. 4 shows the relationship between the motor advance angle and speed for each drive voltage. Hereinafter, a locus indicating the relationship between the advance angle and the speed on the graph is described as an advance angle-speed characteristic curve. On the trajectory, the drive speed decreases as the vehicle advances to the left and the advance angle is decreased. In addition, the driving speed increases as the vehicle advances to the right on the locus and the advance angle is increased.
図4中に示すグラフ上で、駆動電圧を所定の範囲内で変化させた場合、電圧V0のときの進角−速度特性曲線は、電圧V0から電圧V1、電圧V2へと電圧を上げた場合に電圧値に応じてシフトする。これら駆動電圧毎の進角−速度データをテーブル化して制御装置の記憶手段内に予め記憶しておく。進角−速度データは、進角と速度との対応情報である。そして、CPU108は、この進角−速度データに基づいて、指定速度Sに応じた目標進角θを算出する。これにより、任意の速度を指定して駆動する場合であっても目標となる進角値を算出することができる。
In the graph shown in FIG. 4, when the drive voltage is changed within a predetermined range, the advance angle-velocity characteristic curve when the voltage is V0 is when the voltage is increased from the voltage V0 to the voltage V1 and the voltage V2. Shift according to the voltage value. The advance-speed data for each drive voltage is tabulated and stored in advance in the storage means of the control device. The advance angle-speed data is correspondence information between the advance angle and the speed. Then, the
進角−速度データをテーブル化して記憶する場合、データ量が多くなってしまう。そこで、限られた速度範囲内における進角−速度データを予め記憶手段(不図示)記憶させておき、CPU108が、この進角−速度データを用いて目標進角を算出するようにしてもよい。これにより、目標進角の算出に用いるデータ量が削減される。
When the advance angle / velocity data is stored in the form of a table, the amount of data increases. Therefore, advance angle-speed data within a limited speed range may be stored in advance as storage means (not shown), and the
また、図4に示す進角−速度データにおける比較的リニアリティが高い領域を直線近似して数式化し、得られた数式データ(直線近似式)を記憶手段に記憶させておき、図3のステップS100における目標進角θの算出に用いるようにしてもよい。具体的には、制御可能な駆動速度の範囲内で、進角−速度特性曲線におけるリニアリティが高い領域の進角−速度データを直線近似して算出して記憶する。すなわち、CPU108は、指定されたロータの回転速度に応じた制御波形の進角値を目標進角として算出する進角算出手段として機能する。
Further, a region having a relatively high linearity in the advance angle / velocity data shown in FIG. 4 is linearly approximated to be mathematically expressed, and the obtained mathematical formula data (linear approximation formula) is stored in the storage means, and step S100 of FIG. May be used to calculate the target advance angle θ. Specifically, the advance angle-velocity data in a region where the linearity in the advance angle-speed characteristic curve is high within the controllable driving speed range is calculated by linear approximation and stored. That is, the
図3に戻って、CPU108が、エンコーダ回路107から得られたエンコーダの割り込み信号に同期してモータの回転位置を検出することで位相遅れ角ωを算出する(ステップS101)。算出した位相遅れ角ωは、回転するモータの逆起電力などによって生じるものである。
Returning to FIG. 3, the
次に、CPU108が、位相遅れ角ωと、ステップS100で算出した目標進角θとの位相偏差ω−θを制御進角とする(ステップS102)。そして、CPU108が、上記位相偏差ω−θを補償するように駆動波形を制御して、進角θの状態を保つように進角制御を行う(ステップS103)。具体的には、CPU108は、位相偏差ω−θを、次のエンコーダの割り込み信号が発生するタイミングまでに制御波形の位相を位相偏差ω−θだけ進めるように正弦波発生器109の波形位相を制御する。すなわち、CPU108は、ロータの回転位置の検知信号に応じたタイミングで制御波形の進角が目標進角となるように制御する進角制御手段として機能する。ステップS103における進角制御を実行した後、CPU108が、停止指示があるかを判断する(ステップS104)。停止指示がない場合は、処理がステップS101に戻って、一連の処理を繰り返す。停止指示がある場合は、CPU108がステッピングモータ101を停止させる。
Next, the
図5は、図3のステップS103における進角制御処理の例を説明する図である。図5(A)は、ステッピングモータ101のロータ軸102に取り付けられたエンコーダ信号の出力波形を示す。CPU108は、エンコーダの明暗または暗明の切り替わりタイミングで駆動波形の位相検出や位相制御を行う。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the advance angle control process in step S103 of FIG. FIG. 5A shows an output waveform of an encoder signal attached to the
図5(B)は、進角0度のときの駆動波形の一例を示す図である。図5(C)は、開ループ制御による駆動時の駆動波形の一例を示し、図5(B)に示す波形と比べ、位相に遅れが出ていることを示す。図5(D)は、図5(C)の開ループ制御から進角制御に制御が切り替えた時の駆動波形を示す。 FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a driving waveform when the advance angle is 0 degree. FIG. 5C shows an example of a driving waveform at the time of driving by open loop control, and shows that the phase is delayed compared to the waveform shown in FIG. FIG. 5D shows a drive waveform when the control is switched from the open loop control of FIG. 5C to the advance angle control.
図5(B)に示す波形は、電流遅れがない理想的な駆動波形(進角0度)を示す。図5(C)に示す波形は、開ループ制御時における駆動波形を示す。図5(C)に示す波形を参照すると、図5(A)の明から暗に切り替わるタイミングInにおいて位相遅れがCn、1/4周期後のタイミングIn+1ではCn+1の位相遅れが発生していることがわかる。
The waveform shown in FIG. 5B shows an ideal drive waveform (
図5(D)のように、タイミングInにて開ループ制御から進角制御に切り替えた場合、CPU108は、制御波形を1/4周期後(In+1)に目標位相となるように制御波形の周期を制御する。例えば、目標位相を進角0度とすると、CPU108は、位相遅れDn+1が0度になるように、1/4周期の期間で制御波形の周期を変更するように制御する。タイミングInの直後から制御波形の位相を進めてしまうと不連続な波形になってしまい、モータの振動や異音、脱調といった問題が発生してしまう。したがって、この例では、CPU108は、制御波形の周期を制御して問題が発生しない所定期間(例えば1/4周期)で位相を合わせるように制御を行う。図5を用いて進角0度になるように進角制御を行った場合を例にして進角制御を説明したが、位相遅れがδだけ残った状態になるように進角制御した場合、進角δで進角制御を行ってもよい。
As shown in FIG. 5D, when switching from open loop control to advance angle control at timing In, the
図3に戻って、以下に説明するステップS105乃至S110の処理で、上述した進角制御の実行と同時に、CPU108が、駆動電圧のフィードバック制御による速度制御を実行し、指定速度Sになるようにステッピングモータ101の回転速度を制御する。この例では、制御可能な駆動電圧に予め上限と下限とが設定されている。
Returning to FIG. 3, in the processing of steps S105 to S110 described below, the
図6は、駆動電圧の上限と下限を説明する図である。ステッピングモータを目標速度で駆動するときの定常駆動電圧をV0とする。V0は、CPU108によって設定される駆動電圧の制御範囲の中央値となる駆動電圧である。また、βが下限電圧、αが上限電圧である。 FIG. 6 is a diagram illustrating the upper limit and the lower limit of the drive voltage. The steady drive voltage when driving the stepping motor at the target speed is V0. V0 is a drive voltage that is the median value of the control range of the drive voltage set by the CPU. Β is a lower limit voltage and α is an upper limit voltage.
図3に戻って、CPU108が、エンコーダの割り込み信号の検出間隔を測定し、ステッピングモータ101の回転速度を算出する(ステップS105)。すなわち、CPU108は,ロータの回転位置の検知信号の生成周期でロータの回転速度を検出する回転速度検出手段として機能する。続いて、CPU108が、以下に説明する処理を通じて、ステップS105で算出した回転速度と目標速度Sとの偏差量を駆動電圧に反映させて、モータの回転速度を制御する。本実施形態では、進角および駆動速度のフィードバック制御は、エンコーダの割り込み信号に同期して行われる。
Returning to FIG. 3, the
まず、CPU108が、検出された回転速度が目標速度範囲内であるか、つまり、検出された回転速度と目標速度との速度偏差が閾値の範囲内であるかを判断する(ステップS106)。CPU108が、検出された回転速度が目標速度範囲内であると判断した場合は、ステップS106に戻る。CPU108が、検出された回転速度が目標速度範囲内でないと判断した場合は、CPU108が、目標速度との速度偏差分を電圧Vdに変換して、直前の駆動電圧Vnに反映させる(ステップS107)。具体的には、駆動電圧V=Vn+Vdとすることで、駆動電圧をVdの分だけ上方にシフトする。すなわち、CPU108は、上記速度偏差が予め決められた閾値の範囲にない場合に、記憶手段に記憶された進角−速度データを参照して、駆動電圧を速度偏差が閾値の範囲内となる電圧値に変更する。
First, the
次に、CPU108が、算出した駆動電圧Vが駆動電圧の制限範囲内であるか、すなわちβ≦V≦αであるかを判断する(ステップS108)。駆動電圧Vが駆動電圧の制限範囲内である場合、CPU108は、駆動電圧の制御(シフト)により速度偏差を閾値の範囲内に制御できると判断する。そして、処理がステップS109に進む。続いて、CPU108が、次のエンコーダの検知信号が検出されたタイミングで駆動電圧をVに変更し(ステップS109)、ステップS105に戻って、速度制御処理を続ける。このように、CPU108は、エンコーダの検知信号に同期して、駆動速度と目標速度との速度偏差に基づいて駆動電圧Vを制御することで、高精度に速度制御を行う。すなわち、CPU108は、指定されたロータの回転速度と検出された回転速度との速度偏差が閾値の範囲になるように駆動電圧を制御する電圧制御手段として機能する。
Next, the
駆動電圧Vが駆動電圧の制限範囲内(電圧制御範囲内)でない場合、CPU108は、駆動電圧の制御(シフト)により速度偏差を閾値の範囲内に制御できないと判断する。そして、処理がステップS110に進む。ステップS110において、CPU108が、目標進角を補正する(ステップS110)。
When the drive voltage V is not within the drive voltage limit range (voltage control range), the
以下に、目標進角の補正処理について、図4を参照して説明する。図3のステップS100において、定常駆動電圧V0のときの目標速度Sに応じた目標進角θ1を算出したものとする。また、この例では、上限駆動電圧βは、V2であるものとする。目標進角θ1で進角制御しつつ、駆動電圧を制御する場合、速度偏差が小さいときは、制限範囲内で駆動電圧をシフト(図4に示す例では上方にシフト)することで、速度偏差を閾値の範囲内に制御できる。 The target advance angle correction process will be described below with reference to FIG. In step S100 of FIG. 3, it is assumed that the target advance angle θ1 corresponding to the target speed S when the steady drive voltage V0 is obtained is calculated. In this example, the upper limit drive voltage β is assumed to be V2. When controlling the drive voltage while controlling the advance angle with the target advance angle θ1, when the speed deviation is small, the drive voltage is shifted within the limit range (shifted upward in the example shown in FIG. 4) to thereby obtain the speed deviation. Can be controlled within a threshold range.
しかし、速度偏差が大きい場合は、速度偏差に応じた駆動電圧分、駆動電圧をシフトすると、駆動電圧の制限範囲を越えてしまう。つまり、上限駆動電圧である駆動電圧V2まで駆動電圧を上げても目標速度に到達できない。したがって、この場合には、CPU108は、駆動電圧が超えた電圧制御範囲端の駆動電圧(上限駆動電圧または下限駆動電圧)に対応する進角−速度特性曲線上で進角をシフトすることで、電圧制御範囲外になる駆動電圧分に対応する進角の補正値を決定する。
However, when the speed deviation is large, if the drive voltage is shifted by the drive voltage corresponding to the speed deviation, the limit range of the drive voltage is exceeded. That is, even if the drive voltage is increased to the drive voltage V2 that is the upper limit drive voltage, the target speed cannot be reached. Therefore, in this case, the
この例では、CPU108が、電圧V2に対応する進角−速度特性曲線上で進角をシフトすることで、速度偏差に応じた進角の補正値(補正進角)εを決定する。そして、CPU108が、目標進角θ1に補正進角εを加えることで、目標進角をθ2に補正する。上述した図3のステップS110における目標進角の補正処理は、エンコーダの割り込み信号に同期して行われ、S101に戻って一連の処理を繰り返す。
In this example, the
本実施形態の制御装置は、駆動速度に応じた進角値でモータ制御を行い、さらに高精度に駆動速度を制御するために駆動電圧によるフィードバック制御を行っている。制御装置は、駆動電圧だけでは速度偏差を制御できない場合は、駆動電圧を上限電圧または下限電圧に保ちつつ、進角を補正する。他の実施形態においては、制御装置が、駆動電圧を予め決められた任意の駆動電圧に保ちつつ、その駆動電圧に対応する進角−速度特性曲線上で進角をシフトすることで、進角の補正値を決定するようにしてもよい。例えば、制御装置が、定常駆動電圧V0に対応する進角−速度特性曲線上で進角をシフトすることで、進角の補正値を決定するようにしてもよい。 The control device of the present embodiment performs motor control with an advance value corresponding to the driving speed, and further performs feedback control with a driving voltage in order to control the driving speed with high accuracy. When the speed deviation cannot be controlled only by the drive voltage, the control device corrects the advance angle while keeping the drive voltage at the upper limit voltage or the lower limit voltage. In another embodiment, the control device shifts the advance angle on the advance-velocity characteristic curve corresponding to the drive voltage while maintaining the drive voltage at a predetermined drive voltage. The correction value may be determined. For example, the control device may determine the advance correction value by shifting the advance angle on the advance angle-velocity characteristic curve corresponding to the steady drive voltage V0.
本実施形態の制御装置によれば、駆動電圧だけでは速度偏差を制御できない場合は、当該速度偏差に応じた進角の補正値を決定して、目標進角を補正する。これにより、特性バラツキがあるステッピングモータであっても、進角制御と電圧のフィードバック制御による高精度な速度制御を実現することができる。 According to the control device of this embodiment, when the speed deviation cannot be controlled only by the drive voltage, the advance angle correction value corresponding to the speed deviation is determined and the target advance angle is corrected. As a result, even a stepping motor having characteristic variations can realize high-accuracy speed control by advance angle control and voltage feedback control.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
(Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.
100 制御装置
101 ステッピングモータ
102 ロータ軸
103,104 フォトインタラプタ
105 パルス板
106 コンパレータ
107 エンコーダ回路
108 CPU
109 正弦波発生器
110 バス
111 PWM発生器
112 モータドライバ
DESCRIPTION OF
109
Claims (10)
前記検知信号に応じて前記ステッピングモータに供給する電圧の駆動波形信号を制御して、当該ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
前記検知信号に基づいて検出した前記回転部の回転の位相遅れ角と、目標進角との差に基づいて、当該差が小さくなるように前記駆動波形信号を制御する進角制御手段と、
前記駆動波形信号の進角と前記回転部の回転速度との関係の情報を前記駆動波形信号の複数の電圧値ごとに記憶する記憶手段と、
前記検知信号に基づいて、前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段によって検出された回転速度と指定された回転速度との差が第1の場合には、当該差が小さくなるように前記駆動波形信号の電圧を制御する電圧制御手段を備え、
前記モータ制御手段は、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度と指定された回転速度との差が前記第1の場合よりも大きい第2の場合には、前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて前記進角制御手段による制御における目標進角を補正し、前記進角制御手段による進角の制御および前記電圧制御手段による振幅の制御を行う
ことを特徴とする制御装置。 Generating means for generating a detection signal that changes with rotation of the rotating portion of the stepping motor;
By controlling the drive waveform signal of the voltage supplied to the stepping motor in accordance with the prior dangerous known signal, and a motor control means for controlling the rotational speed of the stepping motor,
The motor control means includes
A phase delay angle of rotation of the detecting the rotation unit which is detected based on the signal, based on the difference between the eye ShimegiSusumu angle, the advance angle control means for controlling the drive waveform signal such that the difference becomes smaller,
Storage means for storing information on the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotation unit for each of a plurality of voltage values of the drive waveform signal;
A rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the rotating part based on the detection signal ;
If difference in rotational speed between the specified and detected rotational speed by a pre-Symbol rotation speed detecting means of the first is provided with a voltage control means for controlling the voltage of the drive waveform signal such that the difference becomes smaller ,
The motor control means is stored in the storage means in the second case where the difference between the rotation speed detected by the rotation speed detection means and the designated rotation speed is larger than the first case. A control device that corrects a target advance angle in the control by the advance angle control means based on the information, and controls the advance angle by the advance angle control means and the amplitude control by the voltage control means .
前記差が第2の場合は、前記電圧制御手段が出力する駆動電圧が予め決められた電圧制御範囲内でない場合である
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 It said voltage control means performs control of voltage of the drive waveform signal by adding a voltage value corresponding to the previous SL difference to the driving voltage of the stepping motor,
If the difference is in the second, the control device according to claim 1, wherein the driving voltage by the voltage control means output is If not within voltage control range determined in advance.
前記進角制御手段は、前記電圧制御手段が出力する駆動電圧が前記予め決められた電圧制御範囲内でない場合に、該駆動電圧が超えた前記電圧制御範囲端の駆動電圧に対応する前記軌跡上で進角をシフトすることで、前記差に応じた補正値を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 Information on the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotation unit is the predetermined value on the graph showing the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotation unit. Information indicating a trajectory of the value of the rotation speed of the rotation unit corresponding to the advance angle of the drive waveform signal for each drive voltage within the voltage control range,
When the drive voltage output from the voltage control means is not within the predetermined voltage control range, the advance angle control means is on the locus corresponding to the drive voltage at the end of the voltage control range that exceeds the drive voltage. in by shifting the advance control device according to claim 1, characterized in that to determine the correction value corresponding to prior Symbol difference.
前記進角制御手段は、前記電圧制御手段が出力する駆動電圧が前記予め決められた電圧制御範囲内でない場合に、予め決められた駆動電圧に対応する前記軌跡上で進角をシフトすることで、前記差に応じた補正値を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 Information on the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotation unit is the predetermined value on the graph showing the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotation unit. Information indicating a trajectory of the value of the rotation speed of the rotation unit corresponding to the advance angle of the drive waveform signal for each drive voltage within the voltage control range,
The advance angle control means shifts the advance angle on the locus corresponding to the predetermined drive voltage when the drive voltage output from the voltage control means is not within the predetermined voltage control range. the control device according to claim 1, characterized in that to determine the correction value corresponding to prior Symbol difference.
ことを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 The control device according to claim 4 , wherein the predetermined drive voltage is a steady drive voltage.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein the control device is a control device.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein the control device is a control device.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein the control device is a control device.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein the control device is a control device.
前記ステッピングモータの回転部の回に伴って変化する検知信号を生成する生成工程と、
前記検知信号に応じて前記ステッピングモータに供給する電圧の駆動波形信号を制御して、当該ステッピングモータの回転速度を制御するモータ制御工程とを有し、
前記モータ制御工程は、
前記検知信号に基づいて検出した前記回転部の回転の位相遅れ角と、目標進角との差に基づいて、当該差が小さくなるように前記駆動波形信号を制御する進角制御工程と、
前記駆動波形信号の進角と前記回転部の回転速度との関係の情報を前記駆動波形信号の複数の電圧値ごとに記憶する記憶工程と、
前記検知信号に基づいて、前記回転部の回転速度を検出する回転速度検出工程と、
前記回転速度検出工程によって検出された回転速度と指定された回転速度との差が第1の場合には、当該差が小さくなるように前記ス駆動波形信号の電圧を制御する電圧制御工程を有し、
前記モータ制御工程では、前記回転速度検出工程により検出された回転速度と指定された回転速度との差が前記第1の場合よりも大きい第2の場合には、前記記憶工程で記憶されている情報に基づいて前記進角制御工程での制御における目標進角を補正し、前記進角制御工程による進角の制御および前記電圧制御工程による振幅の制御を行う
ことを特徴とする制御方法。
A stepping motor control method comprising:
A generation step of generating a detection signal that changes with the rotation of the rotating portion of the stepping motor;
By controlling the drive waveform signal of the voltage supplied to the stepping motor in accordance with the prior dangerous known signal, and a motor control step of controlling the rotational speed of the stepping motor,
The motor control process includes
A phase delay angle of rotation of the detecting the rotation unit which is detected based on the signal, based on the difference between the eye ShimegiSusumu angle, the advance angle control step of controlling the drive waveform signal such that the difference becomes smaller,
A storage step of storing information on the relationship between the advance angle of the drive waveform signal and the rotation speed of the rotating unit for each of a plurality of voltage values of the drive waveform signal;
Based on the detection signal, a rotational speed detecting step for detecting the rotational speed of the rotating unit;
The difference between the pre-Symbol rotation speed detection step rotational speed designated the detected rotational speed by the first case, the voltage control step of controlling the voltage of the scan drive waveform signal such that the difference becomes smaller Have
In the motor control step, in the second case where the difference between the rotation speed detected in the rotation speed detection step and the designated rotation speed is larger than the first case, the difference is stored in the storage step. A control method comprising correcting a target advance angle in the control in the advance angle control step based on information, and performing an advance angle control in the advance angle control step and an amplitude control in the voltage control step .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012181410A JP6087537B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
US13/965,812 US9503005B2 (en) | 2012-08-20 | 2013-08-13 | Control device and stepping motor control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012181410A JP6087537B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014039427A JP2014039427A (en) | 2014-02-27 |
JP6087537B2 true JP6087537B2 (en) | 2017-03-01 |
Family
ID=50287127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012181410A Expired - Fee Related JP6087537B2 (en) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Control device and stepping motor control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6087537B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6494271B2 (en) * | 2014-12-19 | 2019-04-03 | キヤノン株式会社 | Stepping motor control device, optical apparatus, stepping motor control method, program, and storage medium |
JP6921616B2 (en) | 2017-05-10 | 2021-08-18 | キヤノン株式会社 | Controls, optics, control methods, and programs |
JP6987527B2 (en) | 2017-05-10 | 2022-01-05 | キヤノン株式会社 | Controls, optics, control methods, and programs |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04145895A (en) * | 1990-10-03 | 1992-05-19 | Canon Inc | Motor controller |
JPH07312895A (en) * | 1994-05-13 | 1995-11-28 | Toshiba Corp | Inverter and air conditioner |
-
2012
- 2012-08-20 JP JP2012181410A patent/JP6087537B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014039427A (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6987527B2 (en) | Controls, optics, control methods, and programs | |
JP5491207B2 (en) | Stepping motor drive device | |
US7800336B2 (en) | Control system for synchronous electric motor | |
JP6004830B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
JP2009033928A (en) | Motor starter and motor starting method | |
JP6087537B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
US9503005B2 (en) | Control device and stepping motor control method | |
JP5790390B2 (en) | AC motor control device and control method | |
JP5409034B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
KR100967665B1 (en) | System and method for motor speed control in the low speed region | |
JP5025395B2 (en) | Method for adjusting initial position of position detector and motor drive device using this method | |
US10447189B2 (en) | Electric motor control device, electric motor system and electric motor control method | |
JP2006054930A (en) | Controller for synchronous motor | |
KR20140017764A (en) | Method and apparatus for obtaining maximum possible magnetic flux in permanant magnet synchronous motor | |
JP5428796B2 (en) | Motor drive control device | |
JP2008295205A (en) | Apparatus and method for motor drive | |
JP6580296B2 (en) | Actuator control device and control method | |
US20200389105A1 (en) | Motor control device and motor control method, and optical device | |
JP2008278643A (en) | Stepping motor driving device | |
JP3472533B2 (en) | Motor control device | |
JP5946359B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
JP2004180431A (en) | Stepping motor driving device | |
JP5772799B2 (en) | Motor pole phase adjustment method | |
JP2005304133A (en) | Motor driving method and motor driving unit | |
JP2011055586A (en) | Motor drive control circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150709 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160526 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160801 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170202 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6087537 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |