JPH02197283A - 回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分胃） 本発明は回転制御装置に関し、特に制御目標に対する回
転速度または回転位相の調整に関するものである。

（従来の技術〕 第４図に回転速度及び回転位相を制御する回転制御装置
の従来の一般的な構成を示す。該従来例はＶＴＲの回転
上シリンダの回転速度及び回転位相を所望の目標速度、
目標位相にするためのものである。

第４図に於いて、１はＶＴＲの回転上シリンダを回転駆
動するドラムモータ、２はドラムモータ１の回転速度に
比例した周波数の速度検出パルス（ＦＧ）を発生する回
転周波数検出器、３はドラムモータ１の回転位相を示す
パルス（ＰＧ）を発生する回転位相検出器、４はＦＧに
よりドラムモータ１の回転速度と目標速度との差に応じ
た速度制御情報（ＥＳ）を出力する速度検波回路、５は
基準位相を示す位相基準信号（ＲＰ）を発生する位相基
準信号発生器、６は位相基準信号に従う目標位相に対す
るＰＧの位相差を示す位相差情報（ＰＤ）及びこの位相
差に応じた位相エラー情報（ＰＥ）を出力する位相検波
回路、７は位相補償回路として作用するディジタルフィ
ルタ、８はディジタルフィルタフの出力する位相制御情
報（ＥＰ）と上記速度制御情報（ＥＳ）とを加算して回
転制御情報（ＣＴ）を形成する加算器、１０はディジタ
ル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器、１１はドラムモータ１
を駆動する駆動回路である。

まず、速度制御について簡単に説明する。今、第５図の
如＜ＦＧのパルスエツジ間の時間差ＴＥが与えられたと
すると、この時間差ＴＥが一定の値になる様にすれは回
転速度を一定にできる。例えばＦＧの隣接する立上りエ
ツジ間の基準クロック数をカウントすれば上記時間差Ｔ
Ｅが得られ、速度制御情報ＥＳとして第６図に示す如く
時間差ＴＥの関数ｆｓ　（ＴＥ）を設定してやれはよい
。

つまり、上述ＦＧのエツジ間の時間差ＴＥが大きい時、
即ち、回転速度が遅い時には速度制御情報ＥＳの値が犬
ぎくなり、モータ１の回転速度は上がる。一方、時間差
ＴＥが小さい時、即ち回転速度が速い時には速度制御情
報ＥＳの値が小さくなり、回転速度は下がる。

次に、位相制御について説明する。位相制御の目的はＰ
Ｇに対する位相基準信号ＲＰの位相差か定となる様にす
るものである。例えば、第７図に示す様にＰＧの立上り
から所定時間τ後に立下りを有する信号ＤＬの立下りタ
イミングと、位相基準信号ＲＰの立上りタイミングを一
致させる様にすればよい。そして、これらの時間差を位
相差情報ＰＤとし、このＰＤの関数ｆ、（ＰＤ）を位相
エラー情報ＰＥとしてディジタルフィルタフに供給し、
このフィルタフの出力を位相制御情報ＥＰとする。第７
図に示す如く信号ＤＬの立下りタイミングが信号ＲＰの
立上りタイミングより遅れている場合には位相差情報Ｐ
Ｄは正とされ、位相エラー情報ＰＥ２位相制御情報ＥＰ
も犬となり、第７図に示す如く位相差情報ＰＤが０に近
づく。また、信号ＤＬの立下りタイミングが信号ＲＰの
立上りタイミングより進んでいる場合は位相差情報ＰＤ
が負となり、同根に位相差情報ＰＤがＯに近づく種制御
される。尚、ディジタルフィルタフの主たる作用は位相
エラー情報ＰＥに積分処理を施して位相制御情報ＰＥと
し、位相制御を安定に行わしめるものである。

ところで、モータ１に対する負荷の大きさや、モータ１
自体の特性のバラつき等に因り、第６図、第８図の特性
にて得られた速度制御情報ＥＳ及び位相制御情報ＥＰで
は目標速度、目標位相に対しない場合がある。そこで、
第４図の装置てはボリウム１９を手動操作することによ
り、加算器８から出力される制御情報ＣＴをシフトし、
所望の回転速度２回転位相でモータ１が回転する様調整
する。これは、第６図Ｘ、第８図ｙの方向に速度制御情
報ＥＳ、位相エラー情報ＰＥをシフトしているのに他な
らず、モータ１の回転速度及び回転位相が調整される。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上述の如き従来の回転制御装置では、ボリウムにより回
転速度の調整、回転位相の調整を行うので、調整後の負
荷の変動、モータの特性の変動には対応しきれないもの
であった。

もちろん、再度ボリウムによる調整を行えば回転速度及
び回転位相を目標値に一致させることは可能であるが、
この調整操作を頻繁に行わねばならず、非常に煩しいも
のであった。

本発明は上述の如き問題を解決するために為され、回転
速度２回転位相を目標値に自動的に一致させることので
きる回転制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的下に於いて本発明に於いては、回転体の回転
速度を所定の目標速度に制御するための装置に於いて、
前記回転速度に応じた速度制御情報を形成する手段と、
前記回転速度と前記目標速度との大小関係を示す情報を
積算して速度補正情報を形成する手段と、前記速度制御
情報と速度補正情報に基づき前記回転体を駆動する手段
とを具える構成とした。また、回転体の回転位相を所定
の目標位相に制御するための装置に於いて、前記回転位
相と前記目標位相との差に応じた位相制御情報を形成す
る手段と、前記回転位相と前記目標位相との前後関係を
示す情報を積算して位相補正情報を形成する手段と、前
記位相制御情報と位相補正情報に基づき前記回転体を駆
動する手段とを具える構成とした。

〔作用〕

前者の構成によれば、回転速度が目標速度に完全に一致
するまでに積算による速度補正情報が変化するので、駆
動手段への負荷の変動、駆動手段の特性の変動に係りな
く、自動的に回転速度を目標速度に完全に一致させるこ
とができる。また、後者の構成によれば、回転位相が目
標位相に完全に一致するまで積算による位相補正情報か
変化するので、駆動手段への負荷の変動、駆動手段の特
性の変動に係りなく、自動的に回転位相を目標位相に完
全に一致させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明をＶＴＲの回転シリンダ制御系に適用し
た一実施例の構成を示す図、第２図は第１図の動作を説
明するためのタイミングチャートである。

第１図に於いて、第４図と同様の構成要素については同
一番号を付し、説明は省略する。第１図中１４は所望の
回転速度に対応する周波数の速度基準信号（Ｒ３）を発
生する速度基準信号発生器、９はディジタルフィルタフ
の各遅延枝のデータ（Ｚ−１データ）をプリセットする
プリセットデータ（ＰＲ）を発生するプリセットデータ
発生器、１２は駆動回路１１．ディジタルフィルタ７、
積分回路１６の動作及び各スイッチ１５゜１８を切換え
る制御回路、１３はＶＴＲの操作部である。

前記速度検波回路４′はモータ１の回転速度と目標速度
との速度差を示す速度差情報（ＳＤ）及び、この速度差
情報ＳＤを用い、前記目標速度に対するトラムモータ１
の回転速度の大小を示す速度状態情報（ＳＳ）を発生す
る。この情報（ＳＳ）は例えばドラムモータ１の回転速
度が目標速度より大である時ｒ−ＩＪ、小である時「＋
１」となる。同様に位相検波回路６′は前記ＰＧの位相
が目標位相より進んでいる場合「＋１」、遅れている場
合「−１」となる位相状態情報（ｓ　ｐ）を発生する。

１５は端子ａ、ｂＣに選択的に接続され、速度状態情報
ＳＳもしくは位相状態情報ＳＰを出力するスイッチ、１
６は積分回路、１７は加算器である。また、１８は端子
ａ、ｂに選択的に接続され、位相制御情報ＥＰを加算器
８へ供給するか否かを切換えるスイッチである。

第２図は第１図の位相検波回路６′の動作を説明するた
めのタイミングチャートであり、位相検波回路６はＰＧ
をＤＬ−１，ＤＬ−２に示す信号に順次整形し、この信
号ＤＬ−２を用いて第２図ＴＨに示す如ぎ台形波に対応
するディジタルデータを発生する。このデータＴＲは基
準信号ＲＣの立上りタイミング（図中Ｓで示す）でサン
プリングされ、位相エラー情報ＰＥとなる。この位相制
御の目的は台形波データＴＲが所定値となるタイミング
（図中Ｐ。で示す）とサンプリングタイミングＳを同一
タイミングにする処にあり、Ｓは図示のＳ′に近づいて
いく。また、該回路６は台形波データＴＲの２０点と基
準信号ＲＣの８点との時間差を位相差情報ＰＤとして出
力する。

以下、本実施例の動作を説明する。

初期状態に於いて、ドラムモータ１は停止している。速
度検波回路４はＦＧの周期が長い程速度制御情報ＥＳの
値を大きくするので、該情報ＥＳに従い回転制御情報Ｃ
Ｔの値も大きくなっているが、制御回路１２は駆動回路
１１を非通電状態としている。また、この時制御回路１
２はスイッチ１５をＣ端子、スイッチ１８はＣ端子に接
続し、積分回路１６をリセットすると共にディジタルフ
ィルタフの各遅延枝のデータをプリセットデータＰＲて
プリセットする。

この状態て操作部１３よりＶＴＲによる信号の記録もし
くは再生か命じられると、制御回路１２は駆動回路１１
を通電可能とし、以後、回転制御情報ＣＴに従いドラム
モータ１が駆動される。

ドラムモータ１が起動後、加速され目標の回転速度近傍
となり、速度差情報ＳＤの絶対値が所定値ＴＨＩ以下に
なったことを制御回路１２が検出すると、該回路１２は
スイッチ１５をａ端子に切換え、速度状態情報ＳＳを積
分回路１６に人力する。この積分回路１６の出力は速度
補正情報ＡＳとして加算器１７に供給され、モータ１の
回転速度がより正確に目標速度に一致する様作用する。

この後、ドラムモータ１の回転速度が更に目標速度に近
づき、速度差情報ＳＤの絶対値が所定値ＴＨ２（＜ＴＨ
Ｉ）以下になったことを制御回路１２が検出すると、該
回路１２はスイッチ１５及びスイッチ１８をｂ端子に接
続し、積分回路１６のリセット及びディジタルフィルタ
フのプリセットを行う。これによって、位相制御情報Ｅ
Ｐが加算器８に供給される。これに伴い、位相制御情報
ＥＰの作用により、位相基準信号ＲＣの位相がＰＧに対
して相対的に第２図の実線の位相から点線の位相へと移
動していく。また、積分回路１６には位相状態情報ｓｐ
が入力される。この時、積分回路１６の出力は位相補正
情報ＡＰとして加算器１７に供給され、モータ１の回転
位相が目標位相とより正確に一致する様作用する。

ここで、この位相制御開始時のＰＧと目標位相との位相
差をψとすると、位相差ψを小さくするということは位
相制御により回転速度が目標速度から変化することであ
り、この変化量（オフセット量）か大きいほどψの変化
する速度も大きく、８点がＳ′点に到達する時間に短く
なる。ところが、前述の如く、このオフセット量は速度
制御情報ＥＳと位相制御情報ＥＰの比で決まり、あまり
オフセット量を大きくする、即ち、位相制御を強くかけ
ると８点はＳ′点を通過し、オーバーシュートしてしま
うのが通例である。

そこで、８点がＰ１〜Ｐ２点間に入ったこと、即ち、位
相差情報ＰＤの絶対値が所定値ＴＨ３以下となったこと
を制御回路１２で検出すると、該回路１２は一旦スイッ
チ１８をａ端子に接続し、積分回路１６をリセットする
と共にスイッチ１５もａ端子に接続して再度速度調整を
行う。これによフて、急速に目標位相に近づいて来たモ
ータ１の回転位相を目標位相近傍に停止させることがで
き、オーバーシュートを低減できる。

そして、モータ１の回転速度が再び目標速度に近づき、
速度エラー情報ＳＤの絶対値が所定値ＴＨ２以下になる
と、制御回路１２は再びディジタルフィルタ７をプリセ
ットすると共に積分回路１６をリセットし、スイッチ１
５．スイッチ１８をｂ端子に接続して位相制御を行う。

これによって、安定した位相制御状態に速やかに移行す
ることになる。

上述の構成の実施例によれば、位相制御情報ＥＰの位相
差情報ＰＤに対するゲインを犬きくとって、位相制御を
強くかけた場合においても、ハンチング現象などを生し
ることがなく、速やかに位相制御引込状態となる。しか
も、定常状態に於いてディジタルフィルタフの積分時定
数を充分大きくとることができるので安定した位相制御
が可能である。

また、積分回路１６の作用によりモータ１の回転速度及
び回転位相が目標値に完全に一致するまで回転制御情報
ＣＴが変化し、モータの回転速度及び回転位相を完全に
目標値に一致させることができる。

一旦、回転位相制御が定常状態になった後は位相制御を
非作動とすることはない。但し、何らかの外乱によって
所定以上の位相ズレが生じた場合には、上述の説明と同
一の課程により定常状態に導くことにより同様に速やか
に位相制御引込が行える。

上述の如き構成の回転制御装置の制御情報の処理は、マ
イクロコンピュータ等のプロセッサにてソフトウェアで
実現することができる。特に、上述の実施例の如く回転
制御の状態を監視しつつ、情報の処理特性を変化せしめ
る装置では、ハードウェアが大型化しがちであるのでソ
フトウェアで制御系の大部分の処理を行うのが有利であ
る。

第３図は第１図の破線Ｙの範囲をマイクロコンピュータ
で置換した場合のこのコンピュータの動作を説明するフ
ローチャートである。

操作部１３より記録または再生の開始／停止信号（Ｓ／
Ｓ）か入力されると（ステップＳ１）、ステップＳ２で
変数ＳＴに０を置数した後、ステップ８３〜Ｓ５で各信
号の人力を待つ処理待機状態に穆行する。変数ＳＴはこ
の制御回路の状態を示すもので初期状態から定常状態ま
でてＯから４まで変化する。

処理待機状態に於いて、ＦＧが人力されると（ステップ
Ｓ３）速度制御情報ＥＳ及び速度補正情報ＡＳの更新を
行い、一方、ＰＧが入力されると（ステップＳ４）位相
制御情報ＥＰ及び位相補正情報ＡＰの更新を行う。そし
て、夫々の更新処理の後、出力制御情報ＣＴをＥＳ、Ｅ
Ｐ、ＡＳ及びＡＰの和として演算しくステップ５１６Ｓ
２７）、該情報ＣＴの更新を行う。

以下、初期状態から順を追って説明する。ＦＧが入力さ
れると（ステップＳ３）、ステップＳ６へ行き、このＦ
Ｇと直前のＦＧの入力時刻の差ＴＥか演算され、一方速
度基準信号Ｒ３の時間差ＸＥも演算される。これらは夫
々ＦＧ、Ｒ３の周期を示しており、速度情報ＳＤはこれ
らの関数Ｆ、（ＴＥ、ＸＥ）で与えられる。速度制御情
報ＥＳはこの速度差情報ＳＤの関数Ｆ、（ＳＤ）で与え
られ、速度状態情報ＳＳは速度差情報ＳＤの正負によっ
て与えられる。但し、速度制御のループフィルタに対応
するＩＡ理を行う場合は、速度差情報ＳＤに従う速度エ
ラー情報ＳＥを所定期間蓄積し、これらの蓄積情報から
速度制御情報ＥＳを得ればよい。５Ｔ＝Ｏの時は、ステ
ップＳ７を介してステップＳ８へ行き、速度差情報の絶
対値ＳＤＩが所定値ＴＨＩより小さいか否かが常に監視
される。

回転速度か目標速度に近づくまではｌ５Ｄ１〉ＴＨＩで
あり、速度補正情報ＡＳは常に０とされ（ステップ５１
４）、出力制御情報ＣＴは速度制御情報ＥＳのみの更新
が反映されたものとなる。

方、ＰＧが人力されるとステップＳ１７へ行き、ＰＧの
入力時刻により演算した第２図Ｐ。の時刻と直前の位相
基準信号ＲＰの人力時刻との差ＺＥを演算し、隣接する
位相基準信号ＲＰの時間差ＲＥに対しＺＥ≦［ＲＰであ
れはＺＥを位相差情報ＰＤとし、ＺＥ＞％ＲＰであれは
ＲＰ−ＺＥを位相差情報ＰＤとする。また、位相エラー
情報ＰＥはＰＤの関数Ｆｐ　（ＰＤ）で与えられ、位相
状態情報ｓｐは位相差情報ＰＤの正負によって与えられ
る。

回転速度が目標速度に近づくまでは５Ｔ＝０であるので
（ステップ５ｉａ）、位相制御情報ＥＰ、位相補正情報
ＡＰは０とされ（ステップ５２５）、ステップＳ２６で
出力制御情報ＣＴの更新は行われない。

モータ１の回転速度が目標速度に近づき、ＳＤＩ＜ＴＨ
Ｉと判定されると（ステップＳ８）、ＳＴに１を置数し
くステップＳ９）、速度補正情報ＡＳをリセット（ステ
ップ５ＩＯ）Ｌ／た後、この速度補正情報ＡＳに速度状
態情報ＳＳを積算していく（ステップ５１５）。５Ｔ＝
１の場合、ステップＳｌｌからステップＳ１５へ行くの
で、速度制御情報ＥＳ、速度補正情報ＡＳ共次々に更新
されることになり、モータ１の回転速度が目標速度に完
全に一致するまで、速度補正情報ＡＳが変化することに
なる。

５Ｔ＝１の状態で、モータ１の回転速度が更に目標速度
に近づき、ｌ５ＤＩ＜ＴＥ２となると（ステップＳｌ　
１）、５Ｔ＝２とされ（ステップ５１２）、蓄積されて
いた所定期間分の位相エラー情報ＰＥを全てプリセット
データＰＲで置換する（ステップ５１３）。そして、速
度補正情報ＡＳを０としくステップ５１４）、速度制御
情報ＥＳのみの更新を行う。

一方５Ｔ＝２では、ステップＳ１８からステップＳ１９
を介してステップＳ２０へ行き、これまで０であった位
相補正情報ＡＰに位相状態情報ＳＰを積算していく。そ
して、所定期間分の位相エラー情報ＰＥ　（ｔ）　〜Ｐ
Ｅ　（ｔ−ｎ）に対して第１図のディジタルフィルタフ
に相当する演算を施し、位相制御情報ＥＰを得る（ステ
ップ５２１）。

その後、上記ＰＥ　（ｔ）　〜ＰＥ　（ｔ−ｎ）をＰＥ
　（ｔ−１）　〜ＰＥ　（ｔ−ｎ−１）にシフトし（ス
テップ５２２）、新たな位相制御情報ＥＰ及び位相補正
情報ＡＰに従い、出力制御情報ＣＴの更新を行い（ステ
ップ５２６）位相制御か実行される。

５Ｔ＝２に於いて、回転位相が目標位相にほぼ致したら
、位相差情報の絶対値ＩＰＤ１が小さな所定値ＴＨ３未
満となり、これを判定して（ステップＳ　１９）　、５
Ｔ＝３としくステップ５２３）、速度補正情報ＡＳをリ
セットする（ステップ５２４）と共に、位相制御情報Ｅ
Ｐ、位相補正情報ＡＰ共にＯとする。そして、５Ｔ＝１
の場合と同様に速度制御、速度補正のみを行う。

５Ｔ＝３に於いて、速度差情報の絶対値が再び所定値Ｔ
Ｈ２未満になると（ステップ５１１）、５Ｔ＝４としく
ステップ５１２）、所定期間の位相エラー情報Ｐ　Ｅ　
（ｔ　）　〜Ｐ　Ｅ　（ｔ　−ｎ　）をプリセットして
、５Ｔ＝２の場合と同様に位相制御。

位相補正処理を行う。

処理待機状態に於いて、操作部１３から記録または再生
の停止がＳ／Ｓ人力として与えられると（ステップＳ５
）、出力制御情報ＣＴを直ちに０としモータ１の回転を
停止する。

上述の如きマイクロコンピュータを用いたソフトウェア
処理においても第１図の装置と同様の効果が得られる。

〔発明の効果］ 以上、説明した様に本発明によれば、駆動手段の負荷、
特性の変動等に係りなく回転体の回転速度を自動的に目
標速度に一致させることのできる回転制御装置及び同様
に回転体の回転位相を自動的に目標位相に一致させるこ
とのできる回転制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をＶＴＲの回転シリンダ制御系に通用し
た一実施例の構成を示す図、 第２図は第１図の動作を説明するためのタイミングチャ
ート、 第３図は第１図の破線部内の処理をマイクロコンピュー
タのソフトウェア処理にて行う場合の動作を示すフロー
チャート、 第４図は従来の回転制御装置の構成例を示す図、 第５図は第４図の装置による回転速度制御を説明するた
めのタイミングチャート、 第６図は第４図の装置による速度制御情報の変化を示す
特性図、 第７図は第４図の装置による回転位相制御を説明するた
めのタイミングチャート、 第８図は第４図の装置による位相エラー情報の変化を示
す特性図である。 図中、１はモータ、２は回転速度検出器、３は回転位相
検出器、４は速度検波回路、５は位相基準信号発生器、
６は位相検波回路、８，１７は夫々加算器、１１は駆動
回路、１２は制御回路、１５はスイッチ、１６は積分回
路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体の回転速度を所定の目標速度に制御するた
   めの装置であって、前記回転速度に応じた速度制御情報
   を形成する手段と、前記回転速度と前記目標速度との大
   小関係を示す情報を積算して速度補正情報を形成する手
   段と、前記速度制御情報と速度補正情報に基づき前記回
   転体を駆動する手段とを具える回転制御装置。
2. （２）回転体の回転位相を所定の目標位相に制御するた
   めの装置であって、前記回転位相と前記目標位相との差
   に応じた位相制御情報を形成する手段と、前記回転位相
   と前記目標位相との前後関係を示す情報を積算して位相
   補正情報を形成する手段と、前記位相制御情報と位相補
   正情報に基づき前記回転体を駆動する手段とを具える回
   転制御装置。