JPH0340589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の利用分野〕 本発明はモータの速度制御装置に係り、特に、
外部から与えられた速度指令信号に追従させて速
度制御するものに関する。特に、外部から与えら
れる速度指令信号が起動加速、一定速運転、およ
び減速指令等を含むもので可変であるものに適用
され顕著な効果を発揮するものである。 〔発明の背景〕 外部から与える速度指令信号に追従させてモー
タの速度を制御するものとしては特開昭55−8247
号公報記載のものがあるが、この公報では、加減
速時の制御性や、切替時のハンチング性について
は、特に考慮されていない。 モータに印加されている負荷トルクは、モータ
トルク：T_M、慣性：Ｊ、負荷トルク：T_L、加速
度：αとすると、 T_M＝Ｊ×α±T_L （＋…加速時、−…減速時） の関係にあり、負荷トルクはモータに対して正負
に作用する。 したがつて、速度指令信号とエンコーダ信号と
の差が同じとき、同様の制御を行なうと加速時や
定速時と減速時との間では制御性が損なわれるも
のである。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、加速時と減速時に、モータに
印加する信号を異なる値にし、モータの負荷状態
に対応して制御性を向上し、又、定速時や回転方
向を切替えるとき、および定速から減速移行時の
ハンチング現象を減少し、スムースに回転制御す
ることである。 〔発明の概要〕 前記に着目し、本発明は、前記速度指令信号が
変化するものであるときに、モータのエンコーダ
の信号が前記速度指令信号よりも小さいときの
み、その差の大きさに応じてモータに印加する駆
動信号変える第１の回路と、前記エンコーダの信
号が、前記速度指令信号よりも大きいときのみそ
の差の大きさに応じてモータに印加する駆動信号
を変える第２の回路を具備し、前記第１の回路お
よび第２の回路の差検出器は相互に極性の異なる
ものであると共に、前記第１の回路は、 速度指令信号≧エンコーダ出力信号 の条件で有効にし、前記第２の回路は、 エンコーダ出力信号×Ｋ≧速度指令信号但しＫ≧
１ の条件で有効にすると共に、前記第２の回路は、
減速時のみ有効になるように構成し、定速運転あ
るいは駆動方向の切換え時のハンチング現象を抑
制するように構成したものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明の構成をその一実施例に示す第１図
に基づいて説明する。 V_iは基準信号となる速度指令信号で外部から与
えられる。この速度指令信号はアナログ信号であ
り、この値に応じた速度でモータ７は回転する。
CW／CCWは、モータ７の回転方向指令信号で
あり、CWは時計方向を、CCWは反時計方向を
示す。ここでCWは5V、CCWは0Vであり、デジ
タル信号では、Ｈ／Ｌで与えられる。 T_r3〜T_r6はモータ７のドライバを構成するト
ランジスタで、例えばトランジスタT_r3とT_r4が
ONすると、モータは時計方向に回転し、トラン
ジスタT_r5とT_r6がONすれば反時計方向に回転す
る。モータ駆動用電源９は、トランジスタT_r3，
T_r5のエミツタ、およびトランジスタT_r4，T_r6の
エミツタにそれぞれ接続されている。そしてトラ
ンジスタT_r3，T_r4又は、T_r5，T_r6をON−OFF制
御すれば実質的なモータへの印加電圧が変化する
ので、これによりモータの回転数を制御すること
が出来る。この制御手法はPWM（パルス ウイ
ドズ モジユレーシヨン）制御と呼ばれる。エン
コーダ８はモータ７の回転数に応じて、約90°位
相差を持つた２相の矩形波信号を発生する。この
矩形波信号は、アナログ信号検出手段（Ｆ／Ｖ変
換器）４に入力され、モータ７の回転数に比例し
たアナログ信号V_pに変換されると共に、モータ
の回転方向検出器６にも入力され、実際のモータ
の回転方向が切換回路５に出力される。この回転
方向を検出するための回路は、特開昭57−145583
号公報の第９図に開示されている。１０，１０′
は、前記アナログ信号V_pと速度指令信号V_iの差
を検出する検出器で、差検出器１０には、基準電
圧が（＋）端子に、アナログ信号V_pが（−）端
子に入力される。差検出器１０′には、基準電圧
が（−）端子に、アナログ信号V_pを抵抗R₁，R₂
により分圧されたV_p′が接続される。差検出器１
０，１０′は｛（＋）端子入力｝−｛（−）端子入力｝
の差が検出され、前記差分は、増幅器１，１′に
より増幅され、その出力は、三角波（又は鋸波）
発生器３の出力とコンパレータ２，２′で比較さ
れ、PWM信号D₁，D₂に変換される。切換回路５
は、CW／CCW（回転方向指令信号とモータの回
転方向検出器６の出力とにより、前記PWM信号
D₁あるいはD₂をトランジスタのベースに接続さ
れる出力端子T₁あるいはT₂に出力する。尚、差
検出器１０，１０′は（＋）端子入力＜（−）端子
入力のときには出力が０となる。 前記第１図の切替回路５の詳細回路例を第２図
に示す。図において、D₁，D₂は第１図の増幅器
１あるいは１′の出力を示す。５１はAND OR
INVERT回路、５３，５４はインバータ、５５
は排他的OR回路、５６はNAND回路である。
T₁，T₂は第１図の出力端子を示す。又、この回
路には回転方向指示信号CW／CCWと回転方向
検出器から得られた実際の回転方向信号CW／
CCWが入力される。 以上の構成に於て、モータ７が停止状態、すな
わちV_p＝０、V_i＝０に於て、外部指令でV_iにあ
る一定値が印加されると、V_p＝０であるから、
差検出器１０は、V_i＞V_pなので、その差を検出
し、前記差分は、増幅器１で増幅されるので、
D₁のPWM信号は、100％となり、切換回路５を
介しモータに印加されるから、モータ７は急激に
加速される。所で、差検出器１０′はV_i＞V_p′と
なつているから作動せず、従つてPWM信号D₂は
０％となる。しかして、モータ７が加速回転し
て、V_pV_iに達すると、差検出器１０の出力は
小さくなり、増幅器１の出力も小となり、従つて
PWMの出力D₁も100％から減少し、最終的には、
負荷に応じたPWMの出力に落つくことになる。
増幅器１の増幅率が非常に大であれば、V_pとV_i
に僅かでも差があればモータ７は回転する。従つ
て速度指令信号V_iにより回転数を自由に設定する
ことが出来る。又、速度指令信号V_iは予め記憶装
置に記憶されている速度制御パターンを読み出し
て使用する。第３図に於て、ａはコンパレータ２
の入力波形、ｂは出力波形D₁（PWM信号）を示
したものである。今増幅器１の出力がE₂とする
と、コンパレータ出力D₁はW₂のデユーテイとな
る。仮りにモータの回転数が低下したとすると、
V_i−V_pが大きくなり、増幅器１の出力も大きく
なり、例えばE₁となるので、コンパレータから
のPWM出力D₁はW₁となり、PWM信号のデユー
テイが大きくなり、モータへの印加電圧が増加
し、モータの回転数を元に戻す様に働く。この様
にしてモータの速度を一定に制御することが出来
る。 次に第４図により、本発明の一実施回路の動作
につき説明する。図に示す様に、指令電圧V_iと回
転方向指示信号CW／CCW信号が入力されたと
すると、モータの回転は図に示す如くなる。又各
領域〜に於ける切換回路５は、次の表１に示
す如く動作する様に構成される。 [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a motor speed control device, and in particular,
It relates to a device that controls speed by following a speed command signal given from the outside. It is particularly effective when applied to a variable speed command signal given from the outside, which includes startup acceleration, constant speed operation, deceleration commands, etc. [Background of the Invention] A method for controlling the speed of a motor by following a speed command signal given from the outside is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-8247.
However, in this publication, controllability during acceleration and deceleration and hunting performance during switching are not particularly considered. The load torque applied to the motor is motor torque: T _M , inertia: J, load torque: T _L , acceleration: α, then T _M = J×α±T _L (+...at acceleration, -...deceleration time), and the load torque acts positively and negatively on the motor. Therefore, when the difference between the speed command signal and the encoder signal is the same, if similar control is performed, controllability will be impaired between acceleration, constant speed, and deceleration. [Object of the Invention] An object of the present invention is to change the signal applied to the motor to different values during acceleration and deceleration, improve controllability in response to the load condition of the motor, and improve controllability during constant speed and rotation direction. The objective is to reduce the hunting phenomenon when switching and when transitioning from constant speed to deceleration, and to control rotation smoothly. [Summary of the Invention] Focusing on the above, the present invention provides a method that, when the speed command signal changes, only when the signal of the encoder of the motor is smaller than the speed command signal, the signal is changed according to the magnitude of the difference. and a second circuit that changes the drive signal applied to the motor according to the magnitude of the difference only when the encoder signal is larger than the speed command signal. The difference detectors of the first circuit and the second circuit have mutually different polarities, and the first circuit is enabled under the condition of speed command signal≧encoder output signal; Circuit 2 is as follows: Encoder output signal x K≧Speed command signal However, K≧
1, and the second circuit is enabled under the condition of
It is configured to be effective only during deceleration, and is configured to suppress the hunting phenomenon during constant speed operation or when switching the drive direction. [Embodiment of the Invention] The structure of the present invention will be explained below based on FIG. 1 showing one embodiment of the invention. V _i is a speed command signal that is a reference signal and is given from the outside. This speed command signal is an analog signal, and the motor 7 rotates at a speed corresponding to this value.
CW/CCW is a rotation direction command signal for the motor 7, with CW indicating clockwise direction and CCW indicating counterclockwise direction. Here, CW is 5V, CCW is 0V, and the digital signal is given as H/L. T _r3 to _{T r6} are transistors that constitute the driver of the motor 7. For example, transistors T _r3 and T _r4 are
When turned ON, the motor rotates clockwise, and when transistors T _r5 and T _r6 are turned ON, the motor rotates counterclockwise. The motor drive power source 9 includes transistors T _r3 ,
It is connected to the emitter of T _r5 and to the emitters of transistors T _r4 and T _r6 , respectively. Then, if the transistors T _r3 and T _r4 or T _r5 and T _r6 are controlled to turn on and off, the voltage applied to the motor substantially changes, so that the rotation speed of the motor can be controlled. This control method is called PWM (pulse width modulation) control. The encoder 8 generates two-phase rectangular wave signals having a phase difference of about 90° depending on the rotation speed of the motor 7. This rectangular wave signal is input to the analog signal detection means (F/V converter) 4, where it is converted into an analog signal V _p proportional to the rotation speed of the motor 7, and is also input to the motor rotation direction detector 6. The actual rotational direction of the motor is output to the switching circuit 5. A circuit for detecting this direction of rotation is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-145583.
This is disclosed in FIG. 9 of the publication. 10,10'
is a detector that detects the difference between the analog signal V _p and the speed command signal _Vi ; the difference detector 10 has a reference voltage inputted to its (+) terminal and an analog signal V _p inputted to its (-) terminal. Ru. In the difference detector 10', the reference voltage is connected to the (-) terminal, and the analog signal V _p is connected to the resistors R ₁ and R _{2 .}
V _p ′ divided by voltage is connected. Difference detector 1
0, 10' is {(+) terminal input}-{(-) terminal input}
The difference is detected, and the difference is amplified by amplifiers 1 and 1', the output of which is a triangular wave (or sawtooth wave).
The output of the generator 3 is compared with the comparators 2 and 2' and converted into PWM signals D ₁ and D ₂ . Switching circuit 5
is the PWM signal based on the CW/CCW (rotation direction command signal and the output of the motor rotation direction detector 6).
D ₁ or D ₂ is output to the output terminal T ₁ or T ₂ connected to the base of the transistor. Incidentally, the output of the difference detectors 10 and 10' becomes 0 when the (+) terminal input is less than the (-) terminal input. FIG. 2 shows a detailed circuit example of the switching circuit 5 shown in FIG. 1. In the figure, D ₁ and D ₂ indicate the outputs of amplifier 1 or 1' in FIG. 51 is AND OR
INVERT circuit, 53, 54 are inverters, 55
is an exclusive OR circuit, and 56 is a NAND circuit.
T ₁ and T ₂ indicate the output terminals in FIG. This circuit also receives the rotation direction instruction signal CW/CCW and the actual rotation direction signal CW/CCW obtained from the rotation direction detector.
CCW is input. In the above configuration, when the motor 7 is in a stopped state, that is, V _p =0, V _i =0, and a certain constant value is applied to V _i by an external command, V _p =0.
Since V _i >V _p , the difference detector 10 detects the difference, and the difference is amplified by the amplifier 1, so that
Since the PWM signal of _D1 becomes 100% and is applied to the motor via the switching circuit 5, the motor 7 is rapidly accelerated. However, the difference detector 10' does not operate since V _i >V _p ', and therefore the PWM signal D ₂ becomes 0%. When the motor 7 accelerates and reaches V _{p Vi} , the output of the difference detector 10 becomes small, and the output of the amplifier 1 also becomes small.
The PWM output D ₁ also decreases from 100% and finally,
The PWM output will drop depending on the load.
If the amplification factor of amplifier 1 is very large, V _p and V _i
If there is even a slight difference between the two, the motor 7 will rotate. Therefore, the rotation speed can be freely set using the speed command signal V _i . Further, the speed command signal V _i is used by reading out a speed control pattern previously stored in the storage device. In Figure 3, a is comparator 2
b shows the input waveform of D ₁ (PWM signal). Now, assuming that the output of amplifier 1 is _E2 , the comparator output _D1 has a duty of _W2 . If the motor speed decreases,
As V _i −V _p increases, the output of amplifier 1 also increases, for example, E ₁ , so the PWM output D ₁ from the comparator becomes W ₁ , the duty of the PWM signal increases, and the voltage applied to the motor increases. It works to increase the motor rotation speed and return it to its original speed. In this way, the speed of the motor can be controlled to be constant. Next, the operation of a circuit implementing the present invention will be explained with reference to FIG. As shown in the figure, if the command voltage V _i and the rotational direction instruction signal CW/CCW signal are input, the motor rotates as shown in the figure. Furthermore, the switching circuit 5 in each region is configured to operate as shown in Table 1 below.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明は、速度指令信号が変
化するものであるときに、前記エンコーダの信号
が前記速度指令信号よりも小さいときのみ、その
差の大きさに応じてモータに印加する駆動信号変
える第１の回路と、前記エンコーダの信号が、前
記速度指令信号よりも大きいときのみその差の大
きさに応じてモータに印加する駆動信号を変える
第２の回路を具備し、前記第１の回路および第２
の回路の差検出器は相互に極性の異なるものであ
ると共に、前記第１の回路は、 速度指令信号≧エンコーダ出力信号 の条件で有効にし、前記第２の回路は、 エンコーダ出力信号×Ｋ≧速度指令信号但しＫ≧
１ の条件で有効にすると共に、前記第２の回路は、
減速時のみ有効になるように構成したので、モー
タの負荷状態に対応して制御性を向上することが
でき、又、定速時や回転方向を切替えるとき、お
よび定速から減速移行時のハンチング現象を減少
し、スムースにモータを運転することができるも
のである。 As described above, in the present invention, when the speed command signal changes, only when the signal of the encoder is smaller than the speed command signal, a drive signal is applied to the motor according to the magnitude of the difference. and a second circuit that changes the drive signal applied to the motor according to the magnitude of the difference only when the signal of the encoder is larger than the speed command signal, circuit and second
The difference detectors of the circuits have mutually different polarities, and the first circuit is enabled under the condition that speed command signal ≧ encoder output signal, and the second circuit is enabled under the condition that speed command signal ≧ encoder output signal ≧ encoder output signal × K ≧ Speed command signal However, K≧
1, and the second circuit is enabled under the condition of
Since it is configured to be effective only during deceleration, it is possible to improve controllability depending on the motor load condition, and also prevent hunting during constant speed, when switching the rotation direction, and when transitioning from constant speed to deceleration. This reduces the phenomenon and allows the motor to operate smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示す速度制御回路
のブロツク図、第２図は切替回路を示す詳細図、
第３図はPWM信号発生説明図、第４図は動作説
明図、第５図は本発明の特性測定波形図である。 １，１′……増幅器、２，２′……コンパレー
タ、３……三角波（鋸波）発生器、４……アナロ
グ信号発生器（Ｆ／Ｖ変換器）、５……切換器、
６……回転方向検出器、７……モータ、８……エ
ンコーダ、９……モートル駆動用電源、１０，１
０′……差検出器、V_i……基準信号、CW／CCW
……回転方向指令信号。 FIG. 1 is a block diagram of a speed control circuit showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed diagram showing a switching circuit,
FIG. 3 is an explanatory diagram of PWM signal generation, FIG. 4 is an explanatory diagram of operation, and FIG. 5 is a characteristic measurement waveform diagram of the present invention. 1, 1'...Amplifier, 2, 2'...Comparator, 3...Triangular wave (sawtooth wave) generator, 4...Analog signal generator (F/V converter), 5...Switcher,
6...Rotation direction detector, 7...Motor, 8...Encoder, 9...Motor drive power supply, 10,1
0'...Difference detector, V _i ...Reference signal, CW/CCW
...Rotation direction command signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ モータに外部から与えられ、速度指令の基準
信号となる速度指令信号と、同じく外部から与え
られる回転方向指令信号と、モータの回転速度に
比例した信号を発生するエンコーダとを備え、前
記回転方向指令信号に従つた所定の方向に前記速
度指令信号に応じた速度でモータを運転する場合
に、前記エンコーダから得られたエンコーダ信号
と前記速度指令信号の差の大きさに比例してモー
タに供給する駆動信号を変えるように構成したも
のにおいて、 前記速度指令信号が変化するものであるとき
に、前記エンコーダの信号が前記速度指令信号よ
りも小さいときのみ、その差の大きさに応じてモ
ータに印加する駆動信号変える第１の回路と、前
記エンコーダの信号が、前記速度指令信号よりも
大きいときのみその差の大きさに応じてモータに
印加する駆動信号を変える第２の回路を具備し、
前記第１の回路および第２の回路の差検出器は相
互に極性の異なるものであると共に、前記第１の
回路は、 速度指令信号≧エンコーダ出力信号 の条件で有効にし、前記第２の回路は、 エンコーダ出力信号×Ｋ≧速度指令信号但しＫ≧
１ の条件で有効にすると共に、前記第２の回路は、
減速時のみ有効になるように構成したことを特徴
とするモータの速度制御装置。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載のものにおい
て、 第１の回路および第２の回路は、差検出器の出
力をそれぞれ増幅器によつて増幅しモータに駆動
信号を与えるように構成したものであると共に、
第２の回路の増幅器の増幅率を第１の回路の増幅
器の増幅率より小としたことを特徴とするモータ
の速度制御装置。[Claims] 1. A speed command signal that is applied to the motor from the outside and serves as a reference signal for the speed command, a rotational direction command signal that is also applied from the outside, and an encoder that generates a signal proportional to the rotational speed of the motor. and when operating the motor in a predetermined direction according to the rotational direction command signal at a speed according to the speed command signal, the magnitude of the difference between the encoder signal obtained from the encoder and the speed command signal In a device configured to proportionally change the drive signal supplied to the motor, when the speed command signal changes, the magnitude of the difference is determined only when the encoder signal is smaller than the speed command signal. a first circuit that changes a drive signal applied to the motor according to the speed command signal; and a second circuit that changes a drive signal applied to the motor according to the magnitude of the difference only when the encoder signal is larger than the speed command signal. Equipped with a circuit of
The difference detectors of the first circuit and the second circuit have mutually different polarities, and the first circuit is enabled under the condition of speed command signal≧encoder output signal, and the second circuit is: Encoder output signal × K≧Speed command signal However, K≧
1, and the second circuit is enabled under the condition of
A motor speed control device characterized in that it is configured to be effective only during deceleration. 2. In the device described in claim 1, the first circuit and the second circuit are each configured to amplify the output of the difference detector using an amplifier and provide a drive signal to the motor. Along with being,
A motor speed control device characterized in that the amplification factor of the amplifier in the second circuit is smaller than the amplification factor of the amplifier in the first circuit.