JPH03173385A - モータの回転速度制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、モータの回転速度制御装置に関し、特に、
モータの回転速度をＰＷＭ信号によって制御するモータ
の回転速度制御装置に関するものである。

〈発明の背景〉 モータ回転速度制御装置として、ＰＷＭ　（パルス幅変
調）信号によって制御するようにしたものがある。

このような回転速度制御装置は、たとえば複写機等の原
稿読取装置における光学系駆動用のＤＣサーボモータ制
御装置に採用されている。

光学系駆動用のサーボモータ制御装置においては、特に
、光学系の移動に伴ない摩擦抵抗等が変化してモータ負
荷が変動しても、追従性よくサーボモータを一定速度に
保ち、光学系を一定速度で移動させる必要がある。

従来は、サーボモータを一定速度に保つために、目標速
度と実際の検出速度との速度差に比例した電圧によって
ＰＷＭ信号を得る比例制御が行われていた。

ところが、従来の比例制御では、実際の検出速度から目
標速度までモータ速度を増加させる場合の加速度が、目
標速度の大小によって変わり、目標速度が大きい程加速
度が小さく、目標速度に達するまでの時間が長くなり、
追従性が良くないという欠点があった。

より具体的に説明をする。

モータに電圧Ｖを加えた時の運動方程式は、般に、次式
で表される。

３７５ＫＴ　　　ｄｔ −Ｖ−Ｒａ　　（１０＋ＴＢＬ／ＫＴ）　　　　・”　
　（１）となる。

但し、 Ｒａ：アマチュア抵抗［Ω］ ＫＴ　：　トルク定数［ｋｇａ＋／Ａ　］ＫＥ：誘起電
圧定数［Ｖ／ｒｐａ＋］ ｌｏ：無負荷電流［Ａ］ ＧＤ２　：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇ　
ｍ２］ 置：摺動負荷［ｋｇｍ］ ｎ：回転速度［ｒｐｍ］ である。

これをｎについて解くと、ｔ−０でｎ＝Ｎｐならば、 Ｅ ｄｎ　　　３７５ＫＴ ｄｔ　　　ＲａＧＤ２ Ｅ となる。

この式より、サンプリングした速度がＮの時に、電圧Ｖ
を加えた時間の加速度ａは、 Ｎｐ−Ｎ、ｔ−０を代入することにより、ａＧＤ２ また、 （４） で与えられる。

ところで、目標速度をＮｏ１サンプリングした速度をＮ
１その差をΔＮとした場合、通常の比例制御によって、 Ｖ−にΔＮ−Ｋ　（Ｎｏ　−Ｎ） を印加した場合の加速度ａは、 Ｖ−にΔＮ、Ｎ−Ｎｏ−ΔＮを式（４）に代入すること
により求められ次式で表される。

ａ−３７５ＫＴＫＥ ａＧＤ２ −　　（Ｎ−ΔＮ）１ 一３７５ＫｖＫＥ ａＧＤ２ Ｘ　　（（Ｋ／ＫＥ　＋　１）　　ΔＮ−Ｎ。

Ｅ この式より、ΔＮが同じ値であっても、目標速度Ｎ。が
大きければ加速度ａが小さく、Ｎｏが小さいとａが大き
くなってしまうことがわかる。

そこで、本出願人は、指令速度（目標速度）と実際の検
出速度との速度差を求めるとともに、指令速度と検出速
度との位相差を求め、速度差による速度制御を位相差に
よって補正することにより、追従性よくモータを制御で
きる装置を開発した。

その装置によると、サーボモータの回転速度を指令速度
に追従させるために、サーボモータに出力すべき電圧ｖ
Ｏは、速度差ΔＮによる制御電圧を■１、位相差ＰＨＤ
Ｔによる制御電圧を■２とすると、次式で表される。

ＶＯ−Ｖｌ±Ｖ２　　　　　　　　・・・（６）ここで
、位相差ＰＨＤＴと制御電圧Ｖ２との間には、予め定め
られた制御電圧ｖ２の最大値を■２　ｍａｘとすると、
次の関係がある。

（ａ＞位相差が１周期より小さい場合 （−１＜ＰＨＤＴ＜＋１） Ｖ２−Ｖ２ｍａｘ　−ＰＨＤＴ （ｂ）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信号が速
度指令信号より進んでいる場合 （ＰＨＤＴ≦−１） Ｖ２＝−Ｖ２ｍａｘ （Ｃ）位相差が１周期以上でありかつ速度検出信号が速
度指令信号より遅れている場合 （ＰＨＤＴ≧＋１） Ｖ　２−−４−　Ｖ　２　ｆｆ１ａｘ 〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、本出願人が開発した制御装置によれば、出力
電圧ＶＯは速度差による制御電圧■１と、位相差による
制御電圧■２との和になっているから、モータに速度変
動が生じた場合に、速度差に基づく制御電圧Ｖ１だけて
制御する場合に比べて、より短時間でモータの回転速度
を指令速度に追従させることができる。

しかしながら、反面、位相差に基づく制御電圧ｖ２の割
合が大きいと、速度差に基づく制御電圧ｖ１だけでモー
タの回転速度を制御する場合に比べて、回転中のワウフ
ラッタが大きくなったり、回転速度が発振しやすくなる
という問題点がある。

この発明は、上述の問題点を解消し、追従性がよく、し
かもモータ回転中のワウフラッタを小さくてきる回転速
度制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するだめの手段〉 この発明は、指令速度と検出速度との差に基づく速度差
制御値と、速度指令信号と速度検出信号との位相差に基
づく位相差制御値とを制御量として、モータをフィード
バック制御するモータの回転速度制御装置であって、所
定タイミングごとに、出力されている位相差制御値に基
づいて、制御系が相対的に安定度の高い第１状態である
かまたは相対的に安定度の低い第２状態であるかを判定
する判定手段、判定手段よって、制御系が第１状態と判
定された時に、位相差制御値を求めるために用いられる
位相差と制御値との関係を、位相差に対して制御値が予
め定める値だけ小さくなるように変更する手段、ならび
に、判定手段よって、制御系が第２状態と判定された時
に、位相差制御値を求めるために用いられる位相差と制
御値との関係を、位相差に対して制御値が予め定める値
だけ大きくなるように変更する手段を備えているモータ
の回転速度制御装置である。

また、この発明は、前記モータの回転速度制御装置にお
いて、判定手段は、出力されている位相差制御値が予め
定められた最大制御値または最少制ｔｌｆＩｌ値である
ことに基づいて制御系が第２状態であることを判定し、
位相差制御値が予め定められた最大制御値または最少制
御値でないことに基づいて、制御系が第１状態であるこ
とを判定することを特徴とするものである。

さらにまた、この発明は、前記モータの回転速度制御装
置において、判定手段は、位相差制御値が予め定める範
囲内の値であることに基づいて、制御系が第１状態であ
ることを判定し、位相差制御値が予め定める範囲内の値
でないことに基づいて、制御系が第２状態であることを
判定することを特徴とするものである。

く作用〉 所定タイミングごとに、出力されている位相差制御値に
基づいて、制御系が第１状態であるかまたは第２状態で
あるかが判定される。

そして、制御系が第１状態と判定された時には、さらに
安定度が高められた状態になるように、位相差制御値を
求めるために用いられる位相差と制御値との関係を、位
）０差に対して制御値が予め定める値だけ小さくなるよ
うに変更される。

制御系が第２状態と判定された時には、より追従性をよ
くするために、位相差制御値を求めるために用いられる
位相差と制御値との関係を、位相差に対して制御値が予
め定める値だけ大きくなるように変更される。

第１状態か第２状態かの判定は、出力されている位相差
制御値が、最大制御値または最少制御値でないか否かに
よって行われてもよいし、あるいは、出力されている位
相差制御値が、予め定める範囲内の値になっているか否
かに基づいてなされてもよい。

〈実施例〉 以下には、この発明の一実施例と１−で、複写機の光学
系（照明ユニットおよび反射ミラー）駆動用のＤＣサー
ボモータの駆動制御回路に適用する場合を例にとって説
明をする。

第１図は、複写機の光学系を駆動するためのＤＣサーボ
モータの駆動制御回路の構成例を示すブロック図である
。この制御回路は、ＤＣサーボモータヘノ印加電圧とし
てＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｌｌ１ｏｄｕｌａ
ｔ１ｏｎ）信号を使用する回路になっている。

このＤＣサーボモータ１０は永久磁石フィールド形であ
って、ドライバ部１１によって回転駆動され、光学系１
７を移動させる。

サーボモータ１０の回転軸にはロータリエンコーダ１２
が連結されている。ロータリエンコーダ１２は、既に公
知の通り、サーボモータ１０が予め定める微小角度回転
するごとに回転パルスを出力するものである。この実施
例のロータリエンコーダ１２は、サーボモータ１０が１
回転することによりたとえば２００個の回転パルスを出
力する。

また、ロータリエンコーダ１２の回転パルスには、少な
くとも人相の回転パルスおよびＢ相の回転パルスが含ま
れていて、両回転パルスは等しい数（モータ１回転当た
りたとえば２００個）で、かつ互いに位）【１が９０度
ずれたパルスになっている。

ロークリエンコーダ１２から出力される回転パルスは、
エンコーダ信号人力部１３へ与えられる。

エンコーダ信号人力部１３は、後に詳述するように、ロ
ータリエンコーダ１２から与えられる回転パルスに基づ
いて、サーボモータ１０の回転を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３の検出出力は制御部１
４へ与えられる。

制御部１４は、この回路全体を制御する中枢であって、
指令速度と検出されたモータの実際の回転速度との差を
算出する速度差算出処理、速度指令信号と速度検出信号
との位相差を算出する位相差算出処理、速度差および位
相差に基づいてモータ回転速度が指令速度と等しくなる
ようにモータ１０を制御するための制御処理等を行う。

制御部１４には、後述する制御動作の際に用いられるメ
モリやタイマが含まれている。

制御部１４には、また、動作指令信号および指令速度が
与えられる。指令速度は、複写機本体の制御部（図示せ
ず）からの速度指令信号としての速度指令クロックか速
度指令信号人力部１５へ与えられて信号処理され、制御
部１４へ与えられるようになっている。この詳細につい
ては後述する。

制御部１４は、これら各入力信号に基づいて演算処理を
実行し、ＰＷＭデータを算出してＰＷＭユニット１６へ
与えると共に、前述したドライバ部１１ヘドライバ部駆
動信号を与える。

ＰＷＭユニット１６は、与えられるＰＷＭデータに基づ
いてＰＷＭ信号のパルス幅（田カデューティ）を変化さ
せるためのユニットである。ＰＷＭユニット１６から出
力されるＰＷＭ信号によってサーボモータ１０の回転速
度が制御される。また、ドライバ部駆動信号は、サーボ
モータ１０の回転方向を決めたり、ブレーキングしたり
する。

ところで、サーボモータ１０を所望の速度で正確に回転
させるためには、前提として、サーボモータ１０の回転
速度を正確に検出する必要がある。

そこで、この駆動制御回路では、エンコーダ信号人力部
１３の構成を第２図のようにし、かつ制御部１４による
信号読出しを工夫して、正確な速度検出が行えるように
されている。

第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号人力部１
３は、ロータリエンコーダ１２から出力されるＡ相の回
転パルス（これが、速度検出パルスとなる。）が与えら
れるエツジ検出回路１３１を備えている。エツジ検出回
路１３１は、与えられる回転パルス、つまり速度検出パ
ルスの立ち上りエツジを検出して、その検出出力を導出
する。

エンコーダ信号人力部１３は、また、与えられる基準ク
ロックをアップカウントするたとえば１６ビツト構成の
フリーランニングカウンタ１３３と、キャプチャレジス
タ１３４とを備えている。

キャプチャレジスタ１３４は、エツジ検出回路１３１の
エツジ検出出力をキャプチャ信号とし、該キャプチャ信
号をトリガとしてフリーランニングカウンタ１３３のカ
ウント数を読取保持するものである。　なお、基準クワ
ツクは、第１図に示す回路全体の動作タイミングの基準
となる基準クロックであり、回路がマイクロコンピュー
タで構成されている場合はマシンクロックが利用される
。

また、そのような基準クロックがない場合、基準クロッ
ク発生回路を設けてもよい。

エンコーダ信号人力部１３は、さらに、アップダウン検
出部１３５およびアップダウンカウンタ１３６を備えて
いる。アップダウン検出部１３５は、Ａ相のエツジ検出
出力が与えられた時にＢ相の回転パルスのレベルを判断
し、Ｂ相の回転パルスがハイレベルかローレベルかによ
って、サーボモータ１０（第１図）が正転しているか逆
転しているかを判別するものである。アップダウンカウ
ンタ１３６は、アップダウン検出部１３５の判別出力に
基づいて、エツジ検出回路１３１の検出出力をアップカ
ウントまたはダウンカウントするものである。

次に、第２図の回路の動作説明をする。

キャプチャレジスタ１３４の内容は、キャプチャ信号、
すなわち速度検出パルスによって更新されていく。また
、アップダウンカウンタ１３６は、エツジ検出信号数、
言い換えれば速度検出パルス数をカウントする。

それゆえ、所定のサンプル時間Δτ内において、アップ
ダウンカウンタ１３６で、回転パルスがｎ個カウントさ
れ、その間にフリーランニングカウンタ１３３でカウン
トされる基準パルスのカウント数を計ＡＰＩすれば、そ
れに基づいて回転数Ｎを算出することができる。つまり
、回転数Ｎは、・・・　（７） て算出することができる。

ここに、 ）ｉＳＳツクロック周波数をｆ　　［Ｈｚ］、サーボモ
ータ１０が１回転することによりロークリエンコーダ１
２から出力されるＡ相の回転パルス数をＣ［ａｐｒ］、 今回のサンプルタイミング時のキャプチャレジスタ１３
１の内容をＣＰＴ。、 前回のサンプルタイミング時のキャプチャレジスタ１３
１の内容をＣＰＴ、、、 とする。

ところで、式（６）は、基準クロック周波数ｆと回転パ
ルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ−−１Δ　・・・（８
） Ａ ＣＰＴ、−ＣＰＴｎ−１Ｘ 但し、Ａニー！−Ｘ６０ Ｘ　：　ＣＰＴｌｌ　−ＣＰＴ、。

となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアップダウンカウンタ１３６の内容をサンプル時間Δ
ｔごとに読出して回転数Ｎを算出するための制御動作を
表わすフローチャートである。

なお、サンプル時間Δｔは、 Δｔ≧ＣＰＴ、−ＣＰＴｆｌ−１　　　・・・（９）を
満足する適当な時間が設定されている。

次に、第２図および第３図を参照して説明をする。

制御部１４は、内部タイマが一定のサンプル時間Δｔに
達するごとに（ステップＳ１）、タイマをリセットしく
ステップＳ２）、キャプチャレジスタ１３４およびアッ
プダウンカウンタ１３６の内容を読出す（ステップＳ３
）。

そして、読出したキャプチャレジスタ１３４のカウント
数ＣＰＴ、からメモリにストアされている前回読出した
キャプチャレジスタ１３４のカウント数ＣＰＴｎ−１を
減じて１サンプル時間Δを内の基準クロック数Ｘを求め
た後、ＣＰＴ、をメモリにストアする（ステップＳ４）
。

また、読出したアップダウンカウンタ１３６のカウント
数ＵＤＣ，からメモリにストアされている前回読出した
アップダウンカウンタ１３６のカウント数ＵＤＣ，−＋
を減じて１サンプル時間Δを内の回転パルス数を求めた
後、ＵＤＣ，をメモリにストアする（ステップＳ５）。

その後、上述した式（６）に基づいて、サーボモータ１
０の回転数Ｎを求める（ステップＳ６）。

次に、速度指令信号入力部１５について詳しく説明をす
る。

第４図は、速度指令信号入力部１５の具体的な構成例を
示すブロック図である。速度指令信号入力部１５には、
速度指令クロックのたとえば立ち上がりエツジを検出す
るためのエツジ検出回路１５１と、フリーランニングカ
ウンタ１５２と、キャプチャレジスタ１５３と、アップ
カウンタ１５４とが含まれている。

フリーランニングカウンタ１５２は、与えられる基僧ク
ロックをアップカウントするたとえば１６ビツト構成の
カウンタである。このフリーランニングカウンタ１５２
は、前述したエンコーダ信号入力部１３のフリーランニ
ングカウンタ１３３と共用してもよい。

キャプチャレジスタ１５３は、エツジ検出回路１５１の
エツジ検出出力をキャプチャ信号とし、該キャプチャ信
号をトリガとしてフリーランニングカウンタ１５２のカ
ウント数を読取保持するものである。

アップカウンタ１５４は、エツジ検出回路１５１の出力
パルスをアップカウントするためのちのである。

この回路の動作は、次の通りである。

装置本体側、たとえば複写機本体の制御側マイクロコン
ピュータから出力される速度指令クロックはエツジ検出
回路１５１へ与えられ、立ち上がりエツジが検出される
。エツジ検出回路１５１の出力はキャプチャ信号として
フリーランニングカウンタ１５２へ与えられるので、キ
ャプチャレジスタ１５３の内容は、速度指令クロックの
立ち上がりエツジに応答して更新されて行く。よって、
あるエツジ検出信号に基づいてキャプチャレジスタ１５
３の内容を読出し、次のエツジ検出信号に基づいてキャ
プチャレジスタ１５３の内容を読出して、その差を求め
れば、速度指令クロック１周期におけるフリーランニン
グカウンタ１５２のカウント数を計測することができる
。つまり、１凛となる回転速度データ（指令速度データ
）を得ることができる。

なおこの実施例では、キャプチャレジスタ１５３の内容
が更新されるごとに、更新後のカウント数と更新前のカ
ウント数との差のカウント数を求めるというやり方では
なく、より検出精度を向上させるために、エンコーダ信
号入力部１３におけるキャプチャレジスタ１５３のカウ
ント数読出しと同様の読出方法がとられている。

すなわち、制御部１４は、所定のサンプル時間Δｔごと
にキャプチャレジスタ１５３の内容およびアップカウン
タ１５４の内容を読出し、キャプチャレジスタ１５３に
おける今回読出したカウント数と前回読出したカウント
数との差を求め、それをアップカウンタにおける今回読
出したカウント数から前回読出したカウント数との差で
割算することで、速度指令クロック１周期内におけるよ
り正確な基準クロック数を求めるようにしている。

そして、指令速度と、モータ１０の検出回転数Ｎとによ
って、両者の速度差ΔＮが求められる。

第５図は、制御部１４による速度指令クロックと速度検
出信号との位相差算出処理手順を示している。

まず、エンコーダ信号入力部１３のエツジ検出回路１３
１によって速度検出パルスの立上りが検出されると（ス
テップ５１１）、フリーランニングカウンタ１３３のカ
ウント値が読込まれ、その値が位相比較値ＰＤＴｎとし
て記憶される（ステップ５１２）。フリーランニングカ
ウンタ１３３は、モータ制御開始時から基準クロックの
カウントを開始しているので、位相比較値ＰＤＴ、の値
は、モータ制御開始時から今回のパルス立上り検出時点
までの時間に応じた値となる。

次に、位相基準値ＰＰＩ。が、次式により計算されかつ
記憶される（ステップ８１３）。

ＰＰＩ、−ＰＰＩ＋、１）＋ＳＰＤ　　　−（１０）こ
こで、 ＰＰ　Ｌ−−１１：前回記憶された位相基準値ＳＰＤ　
　　　：速度指令クロック１周期間の基準クロック数Ｓ
ＰＤ　（ＳＰＤは 固定値である。） である。

ただし、Ｐ　Ｐ　Ｉ　ｏ−ｕの初期値は、零であるため
、上記ステップＳ１１で、モータ制御開始後第１回目の
速度検出パルスの立上りが検出されたときに対応する位
相基準値ＰＰ１．の値は、ＳＰＤとなる。

この後、位相差ＰＨＤＴが次式により算出されかつ記憶
される（ステップ５１４）。

ＳＰＤ そして、以上の処理が繰返される。すなわち、速度検出
信号の立上りが検出されるごとに（ステップ５ｌｌ）、
フリーランニングカウンタ１３３のカウント値の読込み
および位相比較値ＰＤＴ。

の更新（ステップ５１２）、位相基準値ＰＰＩ。

の計算および更新（ステップ８１３）ならびに位相差Ｐ
ＨＤＴの算出（ステップ５１４）が繰返し行われる。

モータ制御開始後、ステップＳ１１で、第２回目の速度
検出パルスの立上りが検出されたときには、ステップ８
１３で算出される位相基準値ＰＰ１、の値は２ＳＰＤと
なり、第３回目の速度検出パルスの立上りが検出された
ときには３ＳＰＤとなる。つまり、ステップ３１３で算
出される位相基準値ＰＰＩ。の値は、モータ制御開始時
から今回の速度検出パルス立上り時点までの間に出力さ
れた速度検出パルス総数とＳＰＤとの積値になる。

ＳＰＤは、速度指令クロックの周期に応じた固定値であ
るから、ステップ３１３で算出される位相基準値ＰＰＩ
、の値は、モータ制御開始時から今回立上りが検出され
た速度検出パルスに対応する速度指令クロックの立上が
り時点までの時間に応じた値となる。

そして、モータ制御開始時から今回の速度検出パルスの
立上り検出時点までの時間に応じた値（位相比較値ＰＤ
Ｔ、）と、モータ制御開始時から今回立上りが検出され
た速度検出パルスに対応する速度指令クロックの立上が
り時点までの時間に応じた値（位相基準値ＰＰＩ、）と
の差を、速度指令クロックの周期に応じた値（ＳＰＤ）
で除することにより、位相差ＰＨＤＴが求められている
。よって、速度指令クロックと速度検出パルスとの位相
差が、速度指令クロックの１周期分以上である場合でも
、その位相差ＰＨＤＴが正確に検出される。

次に、制御部１４から出力されるＰＷＭデータの算出方
法について説明する。

サーボモータ１０の回転速度を指令速度に追従させるた
めにサーボモータ１０に出力すべき電圧ＶＯは、速度差
ΔＮによる制御電圧をｖｌ、位相差ＰＨＤＴによる制御
電圧をＶ２とすると、次式％式％ （１２） 位相差ＰＨＤＴによる制御電圧■２は、次のようにして
求められる。

（ａ）位相差の絶対値Ｉ　ＰＨＤＴ　ｌか、後述する位
相差・補正電圧関係決定処理の中で決定される比例制御
範囲決定値Ｗより小さい場合：（ｌ　ＰＨＤＴ　ｌ　＜
Ｗ） Ｖ２−ａ　・ＰＨＤＴ　　　　　　　　−（１３）ただ
し、αは、あらかじめ定められた■２の最大値をＶ２ｍ
ａｘ（一定）とすると、次式で表される。

ａ−Ｖ２ｍａｘ　／Ｗ　　　　　　　　　　　　−（１
４）（ｂ）位相差の絶対値Ｉ　ＰＨＤＴ　Ｉが、比例制
御範囲決定値Ｗ以上でありかつ速度検出パルスが速度指
令クロックより進んでいる場合： （ＰＨＤＴ≦−Ｗ） Ｖ２−一α　　　　　　　　　　　・・・（１５）（ｃ
）位相差の絶対値ｌ　ＰＨＤＴ　ｌか、比例制御範囲決
定値Ｗ以上でありかつ速度検出パルスが速度指令クロッ
クより遅れている場合 （ＰＨＤＴ≧＋Ｗ） Ｖ２−＋α　　　　　　　　　　　・・・（１６）従っ
て、比例制御範囲決定値Ｗか例えば１の場合には、ａ−
Ｖ２ｍａｘとなり、位相差ＰＨＤＴと、制ｉ卸電圧Ｖ２
との関係は、第６Ａ図に示されるようになる。

また、比例制御範囲決定値Ｗが例えば２の場合には、ａ
−Ｖ２ｍａｘ／２となり、位相差ＰＨＤＴと、制御電圧
Ｖ２との関係は、第６Ｂ図に示されるようになる。

つまり、位相差の絶対１ｔｉｌ！ＩＰＨＤＴＩが比例制
御範囲決定値Ｗ以下の範囲においては、比例制御範囲決
定値Ｗが小さいほど、位相差ＰＨＤＴに対する制御電圧
Ｖ２は大きくなり、逆に、比例制御範囲決定値Ｗが大き
いほど、位相差ＰＨＤＴに対する制御電圧Ｖ２は小さく
なる。

言い換えれば、比例制御範囲決定値Ｗが小さいほど、制
御電圧ＶＯに対して位（口蓋ＰＨＤＴによる制御電圧Ｖ
２の影響が大きくなり、逆に、比例制御範囲決定値Ｗが
大きいほど、制御電圧■０に対して位相差ＰＨＤＴによ
る制御電圧■２の影響が小さくなる。

第７図は、この比例制御範囲決定値Ｗ１すなわち、位相
差に対する制御電圧の関係を制御系の状態に応じて決定
するための、制御部１４による位相差・制御電圧関係決
定処理手順を示している。

この処理は、位相差検出処理で位相差ＰＨＤＴが算出さ
れるごと、すなわち時間Δｔごとに行われる。比例制御
範囲決定値Ｗの初期値は、たとえば「１」に予め設定さ
れている。

位相差ＰＨＤＴが算出されると、位相差の絶λ・Ｉ値ｌ
　ＰＨＤＴ　Ｉが、比例制御範囲決定値Ｗより小さいか
否かが判別される（ステップ５２１）。

位相差の絶対値Ｉ　ＰＨＤＴ　ｌが、比例制御範囲決定
値Ｗより小さい場合には、制御系が相対的に安定度の高
い第１状態にあると判断される。そして、現在の比例制
御範囲決定値Ｗが、予め定められた上限値Ｗｍａｘ　、
たとえば［７コと等しいか否かが判定される（ステップ
５２２）。

比例制御範囲決定値Ｗが上限値Ｗｍａｘと等しくなけれ
ば、比例制御範囲決定値Ｗが＋１された値に更新され（
ステップ２３）、今回の処理は終了する。比例制御範囲
決定値Ｗが上限値ＷＩＩｌａｘと等しい場合には、比例
制御範囲決定値Ｗが更新されることなく、今回の処理は
終了する。

上記ステップＳ２１で、位相差の絶対値ＩＰＨＤＴＩが
、比例制御範囲決定値Ｗより大きいと判別された場合に
は、制御系が相対的に安定度の低い第２状態にあると判
断される。そして、現在の比例制御範囲決定値Ｗが、予
め定められた下限値Ｗｍ１ｎ　％たとえば「１」と等し
いか否かが判定される（ステップ５２４）。

比例制御範囲決定値Ｗが下限値Ｗ　ｍ　ｉ　ｎと等しく
なければ、比例制御範囲決定値Ｗが−１された値に更新
され（ステップ２５）、今回の処理は終了する。比例制
御範囲決定値Ｗが下限値Ｗ　ｍ　ｉ　ｎと等しい場合に
は、比例制御範囲決定値Ｗが更新されることなく、今回
の処理は終了する。

この様な処理が、位相差検出処理で位相差ＰＨＤＴが算
出されるごとに行われ、その都度、上記第（１３）弐〜
第（１６）式に基づいて制御電圧Ｖ２か算出され、この
Ｖ２とＶｌとに基づいて制御電圧ＶＯが算出され、制御
電圧ｖＯによってサボモータ１０が制御される。

従って、制御系が相対的に安定度の高い第１状態にある
場合には、比例制御範囲決定値Ｗが大きくされ、位相差
ＰＨＤＴによる補正電圧Ｖ２の影響が小さくされる。逆
に、制御系が相対的に安定度の低い第２状態にある場合
には、比例制御範囲決定値Ｗが小さくされ、位相差ＰＨ
ＤＴによる補正電圧ｖ２の影響が大きくされる。この結
果、制御系が第１状態にある場合には、速度差に基づく
制御の傾向が強くなり、制御系が第２状態にある場合に
は、位相差に基づく制御の傾向が強くなる。

よって、モータの負荷変動が大きいような第２状態では
、位相差制御を用いて比較的短時間にモータ回転速度を
指令速度に追従させることかできる。

また、安定状態では、モータ回転中のワウフラッタを小
さくできる。

上記位相差・制御電圧関係決定処理においては、制御系
が第１状態であるかまたは第２状態にあるかを判定する
ために、ステップＳ２１で位相差の絶対値Ｉ　ＰＨＤＴ
　ｌが、比例制御範囲決定値Ｗより小さいか否かが判別
されているが、位相差の絶対値Ｉ　ＰＨＤＴ　ｌが、任
意の値、たとえば１より小さいか否かを判別するように
してもよい。

なお、速度差ΔＮによる制御電圧Ｖ１は、次式％式％ （１７） Ｒａ；アマチュア抵抗［Ωコ に丁＝トルク定数〔ｋｇｍハコ ＫＥ　＋誘起電圧定数［Ｖ／ｒｐｍｌ ■ｏ：無負荷電流［Ａ］ ＧＤ２：負荷とモータによる慣性モーメント［ｋｇα２
コ ＴＢＬ：摺動負荷［ｋｇ１１］ である。

第８図は、ＰＷＭユニット１６の具体的な構成例を示す
ブロック図であり、第９図はＰＷＭユニット１６の動作
を説明するためのタイミングチャートである。

ＰＷＭ２ニット１６には、セット信号発生部１６１と、
ＰＷＭデータレジスタ１６２と、ダウンカウンタ１６３
とＲＳフリップフロップ１６４とが備えられている。

セット信号発生部１６１は、一定の周期ごとにセット信
号を発生するものである。このセット信号発生部１６１
はたとえばリングカウンタで１１へ１成されており、一
定数の基準クロックを計数するごとにセット信号を発生
するようにされている。

ＰＷＭデータレジスタ１６２は、制御部１４から与えら
れるＰＷＭデータを保持するためのものである。制御部
１４から与えられるＰＷＭデータとは、前述Ｌ　タ？ｍ
バチ−タＶ　Ｏ−Ｖ　１　＋　Ｖ　２　テする。このＰ
ＷＭデータは、ＰＷＭユニット１６から出力されるＰＷ
Ｍ出力信号のデユーティを決めるのに用いられる。

ダウンカウンタ１６３は、ＰＷＭ基僧クロック（この実
施例ては、ＰＷＭ基弗クロックは、エンコーダ信号入力
部１３や速度指令信号人力部１５で用いられる基準クロ
ックが共用されている。）が与えられごとにダウンカウ
ントをし、設定された数を計測するとリセット信号を出
力するものである。

ＰＷＭユニット１６の動作は次のようになる。

セット信号発生部１６１からセット信号が出力されると
、ＰＷＭデータレジスタ１６２の内容、つまり制御部１
４から与えられたＰＷＭデータが、ダウンカウンタ１６
３にセットされ、また、セット信号によってフリップフ
ロップ１６４がセットされる。従って、フリップフロッ
プ１６４の出力、つまりＰＷＭ信号はハイレベルとなる
。

次に、ダウンカウンタ１６３はＰＷＭ基準クロックに基
づいてダウンカウントを行い、設定されたカウント値が
「０」になると、フリップフロップ１６４ヘリセツト信
号を与える。よって、フリップフロップ１６４の出力は
ローレベルに反転する。

この結果、ＰＷＭユニット１６からは、ＰＷＭデータレ
ジスタ１６２で保持された値、つまり電圧データｖＯで
デユーティが決められ、ＰＷＭ信号が導出される。

この発明は、以上説明した複写機の光学系ｉｆｉ制御用
に限らず、ファクシミリ装置の読取装置制御用モータや
、その他の一般的なモータ制御回路に採用できる。

また、この発明は、ＰＷＭ信号以外で印加電圧を算出す
る場合にも適用できる。

〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、追従性
がよく、しかもモータ回転中のワウフラッタが小さいモ
ータの回転速度制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例が適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモータの駆動制御回路の電気的構成を示すブ
ロック図である。 第２図は、この発明の実施例に係る光学系駆動用ＤＣサ
ーボモータの回転速度検出装置の電気的構成を示す回路
ブロック図である。 第３図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
手順を表わすフローチャートである。 第４図は、速度指令信号入力部の具体的な構成例を示す
ブロック図である。 第５図は、この発明の実施例における位相差検出処理理
手順を表わすフローチャートである。 第６Ａ図および第６Ｂ図は、位相差ＰＨＤＴと位相差に
基づく制御電圧ｖ１との関係を表わすグラフである。 第７図は、この発明の実施例における位相差・制御電圧
関係決定処理手順を表わすフローチャートである。 第８図は、ＰＷＭユニットの具体的な電気的構成を示す
ブロック図である。 第９図は、ＰＷＭユニットの動作を表わすタイミングチ
ャートである。 図において、１０・・・ＤＣサーボモータ、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号人力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・ＰＷＭユニット、を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指令速度と検出速度との差に基づく速 度差制御値と、速度指令信号と速度検出 信号との位相差に基づく位相差制御値と を制御量として、モータをフィードバッ ク制御するモータの回転速度制御装置で あって、 所定タイミングごとに、出力されてい る位相差制御値に基づいて、制御系が相 対的に安定度の高い第１状態であるかま たは相対的に安定度の低い第２状態であ るかを判定する判定手段、 判定手段よって、制御系が第１状態と 判定された時に、位相差制御値を求める ために用いられる位相差と制御値との関 係を、位相差に対して制御値が予め定め る値だけ小さくなるように変更する手段、 ならびに、判定手段よって、制御系が 第２状態と判定された時に、位相差制御 値を求めるために用いられる位相差と制 御値との関係を、位相差に対して制御値 が予め定める値だけ大きくなるように変 更する手段、 を備えているモータの回転速度制御装置。 ２、請求項第１項記載のモータの回転速度 制御装置において、 判定手段は、出力されている位相差制 御値が予め定められた最大制御値または 最少制御値であることに基づいて制御系 が第２状態であることを判定し、位相差 制御値が予め定められた最大制御値また は最少制御値でないことに基づいて、制 御系が第１状態であることを判定するこ とを特徴とするものである。 ３、請求項第１項記載のモータの回転速度 制御装置において、 判定手段は、位相差制御値が予め定め る範囲内の値であることに基づいて、制 御系が第１状態であることを判定し、位 相差制御値が予め定める範囲内の値でな いことに基づいて、制御系が第２状態で あることを判定することを特徴とするも のである。