JPH05328773A - モータ駆動装置 - Google Patents
モータ駆動装置Info
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- JPH05328773A JPH05328773A JP4125015A JP12501592A JPH05328773A JP H05328773 A JPH05328773 A JP H05328773A JP 4125015 A JP4125015 A JP 4125015A JP 12501592 A JP12501592 A JP 12501592A JP H05328773 A JPH05328773 A JP H05328773A
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- Japan
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- motor
- value
- current
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータ駆動装置に関し、ＰＷＭ方式に要する
時間及び演算時間を考慮して正確なモータ電流を求めて
モータの回転駆動を制御する。 【構成】 サーボ制御手段１０は、入力された電流指令
値と模擬フィードバック電流値とから、モータを駆動制
御する電圧指令値を出力する。電力増幅手段２０は、サ
ーボ制御手段１０から出力された電圧指令値を、モータ
を駆動させるために必要な電圧値、すなわち駆動電圧値
まで増幅する。検出手段４０は、モータの駆動により変
化する回転位置を検出する。電流予測手段５０は、検出
手段４０によって検出されたモータの回転位置と、サー
ボ制御手段１０から出力された電圧指令値とを入力して
電気位相角を線形外挿補間して求めた予測電気位相角を
使用して電流値を予測し、模擬フィードバック電流値と
して出力する。したがって、正確にモータ３０の回転駆
動を制御することができ、コストを抑えることもでき
る。
時間及び演算時間を考慮して正確なモータ電流を求めて
モータの回転駆動を制御する。 【構成】 サーボ制御手段１０は、入力された電流指令
値と模擬フィードバック電流値とから、モータを駆動制
御する電圧指令値を出力する。電力増幅手段２０は、サ
ーボ制御手段１０から出力された電圧指令値を、モータ
を駆動させるために必要な電圧値、すなわち駆動電圧値
まで増幅する。検出手段４０は、モータの駆動により変
化する回転位置を検出する。電流予測手段５０は、検出
手段４０によって検出されたモータの回転位置と、サー
ボ制御手段１０から出力された電圧指令値とを入力して
電気位相角を線形外挿補間して求めた予測電気位相角を
使用して電流値を予測し、模擬フィードバック電流値と
して出力する。したがって、正確にモータ３０の回転駆
動を制御することができ、コストを抑えることもでき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動装置に関し、
特に電流指令値によってモータの回転駆動を制御するモ
ータ駆動装置に関する。
特に電流指令値によってモータの回転駆動を制御するモ
ータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータの回転駆動を制御する場
合、モータに流れる電流を電流検出器で検出し、検出さ
れた電流値と電流指令値とを比較し、差が零となるよう
に電流制御していた。このような電流検出器としては、
例えば抵抗器があった。
合、モータに流れる電流を電流検出器で検出し、検出さ
れた電流値と電流指令値とを比較し、差が零となるよう
に電流制御していた。このような電流検出器としては、
例えば抵抗器があった。
【０００３】ところで、こうした電流検出器による電流
検出では、モータに流れる電流を検出するための電流検
出器や、検出されたアナログの電流値をディジタル値に
変換するＡ／Ｄコンバータ等の回路部品が必要となるた
めにコストが高く、また、部品点数の増加により故障率
が高まるために信頼性が低下するという問題点があっ
た。
検出では、モータに流れる電流を検出するための電流検
出器や、検出されたアナログの電流値をディジタル値に
変換するＡ／Ｄコンバータ等の回路部品が必要となるた
めにコストが高く、また、部品点数の増加により故障率
が高まるために信頼性が低下するという問題点があっ
た。
【０００４】上記問題点を解決するため、本出願人は特
願平４−７６８０９号において、モータ駆動装置を開示
した。このモータ駆動装置は、検出手段によって検出さ
れたモータの回転位置に基づき、角速度を演算し、電気
位相角を求め、この角速度及び電気位相角を用いた常微
分方程式を解き、モータに流れる電流値を予測する。こ
うして、電流検出を行うことなくモータの回転駆動を制
御することができた。
願平４−７６８０９号において、モータ駆動装置を開示
した。このモータ駆動装置は、検出手段によって検出さ
れたモータの回転位置に基づき、角速度を演算し、電気
位相角を求め、この角速度及び電気位相角を用いた常微
分方程式を解き、モータに流れる電流値を予測する。こ
うして、電流検出を行うことなくモータの回転駆動を制
御することができた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電力増幅手段
で行われるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）処理に所
定の時間を要し、検出手段によって検出されたモータの
回転位置に基づいて予測電流値を求める演算時間のため
に、ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間の和で示され
る時間だけモータの回転駆動の制御が遅れるという問題
点があった。
で行われるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）処理に所
定の時間を要し、検出手段によって検出されたモータの
回転位置に基づいて予測電流値を求める演算時間のため
に、ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間の和で示され
る時間だけモータの回転駆動の制御が遅れるという問題
点があった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間に基づ
き正確なモータ電流を求めてモータの回転駆動を制御す
るモータ駆動装置を、提供することを目的とする。
のであり、ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間に基づ
き正確なモータ電流を求めてモータの回転駆動を制御す
るモータ駆動装置を、提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、モータの回転駆動を制御するモータ駆動
装置において、電流指令値と模擬フィードバック電流値
とから、電圧指令値を出力するサーボ制御手段と、前記
電圧指令値を増幅する電力増幅手段と、モータの回転位
置を検出する検出手段と、前記電圧指令値と前記モータ
の回転位置とに基づいて、線形外挿補間により前記模擬
フィードバック電流値を演算して出力する電流予測手段
と、を有することを特徴とするモータ駆動装置が提供さ
れる。
決するために、モータの回転駆動を制御するモータ駆動
装置において、電流指令値と模擬フィードバック電流値
とから、電圧指令値を出力するサーボ制御手段と、前記
電圧指令値を増幅する電力増幅手段と、モータの回転位
置を検出する検出手段と、前記電圧指令値と前記モータ
の回転位置とに基づいて、線形外挿補間により前記模擬
フィードバック電流値を演算して出力する電流予測手段
と、を有することを特徴とするモータ駆動装置が提供さ
れる。
【０００８】
【作用】サーボ制御手段は指令された電流指令値と模擬
フィードバック電流値とから、電圧指令値を出力する。
この電圧指令値を電力増幅手段が増幅し、モータを駆動
制御する。モータに設けられた検出手段によって検出さ
れたモータの回転位置と、電圧指令値とに基づいて、電
流予測手段が線形外挿補間により模擬フィードバック電
流値を演算して出力する。
フィードバック電流値とから、電圧指令値を出力する。
この電圧指令値を電力増幅手段が増幅し、モータを駆動
制御する。モータに設けられた検出手段によって検出さ
れたモータの回転位置と、電圧指令値とに基づいて、電
流予測手段が線形外挿補間により模擬フィードバック電
流値を演算して出力する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明のモータ駆動装置の原理説明図
である。図において、モータ駆動装置は、サーボ制御手
段１０、電力増幅手段２０、モータ３０、検出手段４０
及び電流予測手段５０から構成される。
明する。図１は、本発明のモータ駆動装置の原理説明図
である。図において、モータ駆動装置は、サーボ制御手
段１０、電力増幅手段２０、モータ３０、検出手段４０
及び電流予測手段５０から構成される。
【００１０】サーボ制御手段１０は、入力された電流指
令値と模擬フィードバック電流値とから、モータを駆動
制御する電圧指令値を出力する。電力増幅手段２０は、
サーボ制御手段１０から出力された電圧指令値を、モー
タを回転駆動させるために必要な電圧値、すなわち駆動
電圧値まで増幅する。検出手段４０は、モータ３０の回
転駆動により変化する回転位置を検出する。電流予測手
段５０は、検出手段４０によって検出されたモータ３０
の回転位置と、サーボ制御手段１０から出力された電圧
指令値とを入力して、駆動電圧が実際にモータ３０に印
加される時のモータ３０の回転位置と前回のモータ３０
の回転位置とから線形外挿補間により予測したものを使
用して電流値を予測し、模擬フィードバック電流値とし
て出力する。
令値と模擬フィードバック電流値とから、モータを駆動
制御する電圧指令値を出力する。電力増幅手段２０は、
サーボ制御手段１０から出力された電圧指令値を、モー
タを回転駆動させるために必要な電圧値、すなわち駆動
電圧値まで増幅する。検出手段４０は、モータ３０の回
転駆動により変化する回転位置を検出する。電流予測手
段５０は、検出手段４０によって検出されたモータ３０
の回転位置と、サーボ制御手段１０から出力された電圧
指令値とを入力して、駆動電圧が実際にモータ３０に印
加される時のモータ３０の回転位置と前回のモータ３０
の回転位置とから線形外挿補間により予測したものを使
用して電流値を予測し、模擬フィードバック電流値とし
て出力する。
【００１１】次に、図１のモータ駆動装置の動作につい
て説明する。まず、サーボ制御手段１０は指令された電
流指令値と模擬フィードバック電流値とから、電圧指令
値を出力する。出力された電圧指令値は電力増幅手段２
０によって所定のゲインだけ増幅され、駆動電圧値とし
てモータ３０に与えられる。そして、モータ３０に設け
られた検出手段４０によって検出された回転位置と、電
圧指令値とに基づいて、電流予測手段５０がＰＷＭ処理
に要する時間及び演算時間から、駆動電圧が実際にモー
タ３０に印加される時のモータ３０の回転位置と前回の
モータ３０の回転位置とから線形外挿補間により予測し
たものを使用して電流値を予測し、模擬フィードバック
電流値として出力する。この模擬フィードバック電流値
はサーボ制御手段１０に入力される。こうして、ＰＷＭ
処理に要する時間及び演算時間に基づいて、正確にモー
タ３０の回転駆動を制御することができる。
て説明する。まず、サーボ制御手段１０は指令された電
流指令値と模擬フィードバック電流値とから、電圧指令
値を出力する。出力された電圧指令値は電力増幅手段２
０によって所定のゲインだけ増幅され、駆動電圧値とし
てモータ３０に与えられる。そして、モータ３０に設け
られた検出手段４０によって検出された回転位置と、電
圧指令値とに基づいて、電流予測手段５０がＰＷＭ処理
に要する時間及び演算時間から、駆動電圧が実際にモー
タ３０に印加される時のモータ３０の回転位置と前回の
モータ３０の回転位置とから線形外挿補間により予測し
たものを使用して電流値を予測し、模擬フィードバック
電流値として出力する。この模擬フィードバック電流値
はサーボ制御手段１０に入力される。こうして、ＰＷＭ
処理に要する時間及び演算時間に基づいて、正確にモー
タ３０の回転駆動を制御することができる。
【００１２】図２は、本発明のモータ駆動装置の全体構
成図である。図において、モータ駆動装置は、加算器１
１、伝達要素１２、ＰＷＭ指令伝達要素２１、電力増幅
伝達要素２２、モータ３０、ロータリエンコーダ４１、
モデル５１、角速度検出手段５２及び位相検出手段５３
から構成される。ここで、モータ３０はＶＲ（可変リラ
クタンス）型モータである。
成図である。図において、モータ駆動装置は、加算器１
１、伝達要素１２、ＰＷＭ指令伝達要素２１、電力増幅
伝達要素２２、モータ３０、ロータリエンコーダ４１、
モデル５１、角速度検出手段５２及び位相検出手段５３
から構成される。ここで、モータ３０はＶＲ（可変リラ
クタンス）型モータである。
【００１３】加算器１１は、電流指令値ｉc と模擬フィ
ードバック電流値ｉn とを入力し、電流指令値ｉc から
模擬フィードバック電流値ｉn を減算した差分電流値ｉ
d を出力する。伝達要素１２は、加算器１１から出力さ
れた差分電流値ｉd にゲインＧｐを乗じて電圧値に変換
し、電圧指令値ｖn として出力する。なお、これらの加
算器１１及び伝達要素１２は、図１のサーボ制御手段１
０に相当する。
ードバック電流値ｉn とを入力し、電流指令値ｉc から
模擬フィードバック電流値ｉn を減算した差分電流値ｉ
d を出力する。伝達要素１２は、加算器１１から出力さ
れた差分電流値ｉd にゲインＧｐを乗じて電圧値に変換
し、電圧指令値ｖn として出力する。なお、これらの加
算器１１及び伝達要素１２は、図１のサーボ制御手段１
０に相当する。
【００１４】ＰＷＭ指令伝達要素２１は、入力された電
圧指令値ｖn をゲイン（１／ＧPWM）だけ増幅し、ＰＷ
Ｍ指令値ｖPWM として出力する。ＰＷＭ指令伝達要素２
１は、入力されたＰＷＭ指令値ｖPWM をゲインＧPWM だ
け増幅し、駆動電圧値ｖとして出力する。これらのＰＷ
Ｍ指令伝達要素２１及び電力増幅伝達要素２２は、図１
の電力増幅手段２０に相当する。なお、駆動電圧値ｖ
は、上記電圧指令値ｖn、ゲイン（１／ＧPWM ）及びゲ
インＧPWM とから、次式のように表される。
圧指令値ｖn をゲイン（１／ＧPWM）だけ増幅し、ＰＷ
Ｍ指令値ｖPWM として出力する。ＰＷＭ指令伝達要素２
１は、入力されたＰＷＭ指令値ｖPWM をゲインＧPWM だ
け増幅し、駆動電圧値ｖとして出力する。これらのＰＷ
Ｍ指令伝達要素２１及び電力増幅伝達要素２２は、図１
の電力増幅手段２０に相当する。なお、駆動電圧値ｖ
は、上記電圧指令値ｖn、ゲイン（１／ＧPWM ）及びゲ
インＧPWM とから、次式のように表される。
【００１５】 ｖ＝ｖn ・（１／ＧPWM ）・ＧPWM ・・・（１） ロータリエンコーダ４１は図１の検出手段４０に相当
し、モータ３０のロータ軸等に設けられる。このロータ
リエンコーダ４１はアブソリュートのロータリエンコー
ダであって、モータ３０の回転位置を検出し、検出結果
を二相のパルスで出力する。具体的には、回転位置を示
す信号として９０度の位相差がある二相のパルスを出力
する。
し、モータ３０のロータ軸等に設けられる。このロータ
リエンコーダ４１はアブソリュートのロータリエンコー
ダであって、モータ３０の回転位置を検出し、検出結果
を二相のパルスで出力する。具体的には、回転位置を示
す信号として９０度の位相差がある二相のパルスを出力
する。
【００１６】位相検出手段５３は、ロータリエンコーダ
４１から出力された二相のパルスに基づき、電気位相角
θn を検出する。角速度検出手段５２はプロセッサ構成
になっており、位相検出手段５３からの電気位相角θn
及びロータリエンコーダ４１から出力されたパルスに基
づき、角速度（Δθ／Δｔ）を演算する。なお、Δｔは
電気位相角θn を取得するためのサンプリング時間であ
って、後述する電流ループ割込信号の時間間隔に相当す
る。また、サンプリング時間間隔の電気位相角Δθは、
位相検出手段５３からの電気位相角θn 及び前回の電気
位相角θn-1 により、次式によって求められる。
４１から出力された二相のパルスに基づき、電気位相角
θn を検出する。角速度検出手段５２はプロセッサ構成
になっており、位相検出手段５３からの電気位相角θn
及びロータリエンコーダ４１から出力されたパルスに基
づき、角速度（Δθ／Δｔ）を演算する。なお、Δｔは
電気位相角θn を取得するためのサンプリング時間であ
って、後述する電流ループ割込信号の時間間隔に相当す
る。また、サンプリング時間間隔の電気位相角Δθは、
位相検出手段５３からの電気位相角θn 及び前回の電気
位相角θn-1 により、次式によって求められる。
【００１７】 Δθ＝θn −θn-1 ・・・（２） モデル５１はプロセッサ構成になっており、角速度検出
手段５２からの角速度（Δθ／Δｔ）、位相検出手段５
３からの電気位相角θn 及びサーボ制御手段１０からの
電圧指令値ｖn を入力して、モータ３０に流れる電流を
ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間から線形外挿補間
により予測し、模擬フィードバック電流値ｉn として出
力する。なお、モデル５１には、モータ３０の電気位相
角θn と模擬フィードバック電流値ｉn とに対応して、
抵抗Ｒ、インダクタンス（∂Φ／∂ｉ）及び逆起電力定
数（∂Φ／∂θ）を一意的に決定するためのテーブルを
有する。ここで、これらのモデル５１、角速度検出手段
５２及び位相検出手段５３は、図１の電流予測手段５０
に相当する。
手段５２からの角速度（Δθ／Δｔ）、位相検出手段５
３からの電気位相角θn 及びサーボ制御手段１０からの
電圧指令値ｖn を入力して、モータ３０に流れる電流を
ＰＷＭ処理に要する時間及び演算時間から線形外挿補間
により予測し、模擬フィードバック電流値ｉn として出
力する。なお、モデル５１には、モータ３０の電気位相
角θn と模擬フィードバック電流値ｉn とに対応して、
抵抗Ｒ、インダクタンス（∂Φ／∂ｉ）及び逆起電力定
数（∂Φ／∂θ）を一意的に決定するためのテーブルを
有する。ここで、これらのモデル５１、角速度検出手段
５２及び位相検出手段５３は、図１の電流予測手段５０
に相当する。
【００１８】次に、図２のモータ駆動装置の動作につい
て説明する。まず、加算器１１は、電流指令値ｉc と模
擬フィードバック電流値ｉn とを入力し、電流指令値ｉ
c から模擬フィードバック電流値ｉn を減算した差分電
流値ｉd を出力する。伝達要素１２は、加算器１１から
出力された差分電流値ｉd にゲインＧｐを乗じて電圧値
に変換し、電圧指令値ｖn として出力する。そして、電
圧指令値ｖn は図１の電力増幅手段２０としてのＰＷＭ
指令伝達要素２１及び電力増幅伝達要素２２によって増
幅され、駆動電圧値ｖとしてモータ３０に出力される。
て説明する。まず、加算器１１は、電流指令値ｉc と模
擬フィードバック電流値ｉn とを入力し、電流指令値ｉ
c から模擬フィードバック電流値ｉn を減算した差分電
流値ｉd を出力する。伝達要素１２は、加算器１１から
出力された差分電流値ｉd にゲインＧｐを乗じて電圧値
に変換し、電圧指令値ｖn として出力する。そして、電
圧指令値ｖn は図１の電力増幅手段２０としてのＰＷＭ
指令伝達要素２１及び電力増幅伝達要素２２によって増
幅され、駆動電圧値ｖとしてモータ３０に出力される。
【００１９】モータ３０の回転駆動により、ロータリエ
ンコーダ４１はモータ３０の回転位置を検出し、角速度
検出手段５２及び位相検出手段５３に二相のパルスを出
力する。角速度検出手段５２は角速度（Δθ／Δｔ）を
演算してモデル５１に出力する。同様に、位相検出手段
５３は電気位相角θn を検出し、ディジタルデータに変
換してモデル５１に出力する。
ンコーダ４１はモータ３０の回転位置を検出し、角速度
検出手段５２及び位相検出手段５３に二相のパルスを出
力する。角速度検出手段５２は角速度（Δθ／Δｔ）を
演算してモデル５１に出力する。同様に、位相検出手段
５３は電気位相角θn を検出し、ディジタルデータに変
換してモデル５１に出力する。
【００２０】モデル５１は、角速度（Δθ／Δｔ）、電
気位相角θn 及び電圧指令値ｖn を入力する。次に、電
気位相角θn と前回の模擬フィードバック電流値ｉn と
からテーブルを用いて抵抗Ｒ、インダクタンス（∂Φ／
∂ｉ）及び逆起電力定数（∂Φ／∂θ）を決定する。ま
た、電圧指令値ｖn から上記式（１）によって駆動電圧
値ｖを求める。そして、角速度（Δθ／Δｔ）、抵抗
Ｒ、インダクタンス（∂Φ／∂ｉ）、逆起電力定数（∂
Φ／∂θ）及び駆動電圧値ｖから、後述する常微分方程
式を解き、モータ３０に流れる電流をＰＷＭ処理に要す
る時間及び演算時間から線形外挿補間して予測したもの
を使用して電流値を予測し、新たな模擬フィードバック
電流値ｉn+1 として加算器１１に出力する。
気位相角θn 及び電圧指令値ｖn を入力する。次に、電
気位相角θn と前回の模擬フィードバック電流値ｉn と
からテーブルを用いて抵抗Ｒ、インダクタンス（∂Φ／
∂ｉ）及び逆起電力定数（∂Φ／∂θ）を決定する。ま
た、電圧指令値ｖn から上記式（１）によって駆動電圧
値ｖを求める。そして、角速度（Δθ／Δｔ）、抵抗
Ｒ、インダクタンス（∂Φ／∂ｉ）、逆起電力定数（∂
Φ／∂θ）及び駆動電圧値ｖから、後述する常微分方程
式を解き、モータ３０に流れる電流をＰＷＭ処理に要す
る時間及び演算時間から線形外挿補間して予測したもの
を使用して電流値を予測し、新たな模擬フィードバック
電流値ｉn+1 として加算器１１に出力する。
【００２１】こうして、ＰＷＭ処理に要する時間及び演
算時間に基づいて、正確にモータ３０の回転駆動を制御
することができる。また、ロータリエンコーダ４１から
出力されるモータ３０の回転位置に基づき角速度（Δθ
／Δｔ）及び電気位相角θnを求め、Ａ／Ｄコンバータ
を使用することなくモータ３０の回転駆動を制御するの
で、コストを抑えることができる。
算時間に基づいて、正確にモータ３０の回転駆動を制御
することができる。また、ロータリエンコーダ４１から
出力されるモータ３０の回転位置に基づき角速度（Δθ
／Δｔ）及び電気位相角θnを求め、Ａ／Ｄコンバータ
を使用することなくモータ３０の回転駆動を制御するの
で、コストを抑えることができる。
【００２２】次に、モデル５１が出力する模擬フィード
バック電流値ｉn の算出方法について説明する。まず、
一般に鎖交磁束Φ、モータ一相当たりの抵抗Ｒ及び電流
値ｉのとき、モータ３０にかかる駆動電圧値ｖは次式で
表される。
バック電流値ｉn の算出方法について説明する。まず、
一般に鎖交磁束Φ、モータ一相当たりの抵抗Ｒ及び電流
値ｉのとき、モータ３０にかかる駆動電圧値ｖは次式で
表される。
【００２３】 ｖ＝（ｄΦ／ｄｔ）＋Ｒ・ｉ ・・・（３） なお、鎖交磁束Φは電流値ｉと電気位相角θとの関数Φ
（ｉ，θ）と表されるので、式（３）は次式のように変
形される。
（ｉ，θ）と表されるので、式（３）は次式のように変
形される。
【００２４】
【数１】
【００２５】ここで、（∂Φ／∂ｉ）はモータ３０のイ
ンダクタンスであり、（∂Φ／∂θ）はモータ３０の逆
起電力定数である。なお、これらのインダクタンス（∂
Φ／∂ｉ）、逆起電力定数（∂Φ／∂θ）及び抵抗Ｒは
「モータ定数」と呼ばれ、個々のモータに応じて異なる
定数である。
ンダクタンスであり、（∂Φ／∂θ）はモータ３０の逆
起電力定数である。なお、これらのインダクタンス（∂
Φ／∂ｉ）、逆起電力定数（∂Φ／∂θ）及び抵抗Ｒは
「モータ定数」と呼ばれ、個々のモータに応じて異なる
定数である。
【００２６】さらに、式（４）を（ｄｉ／ｄｔ）につい
て整理すると、次式のようになる。
て整理すると、次式のようになる。
【００２７】
【数２】
【００２８】ここで、インダクタンスＬ≡（∂Φ／∂
ｉ）、逆起電力係数Ｋｅ≡（∂Φ／∂θ）である。こう
して、電流値ｉに関する常微分方程式が求められる。そ
して、初期値としての電流値ｉ0 にモータ始動時の０
〔Ａ〕と、上記モータ定数とを使用し、２次のルンゲ・
クッタ（Runge-Kutta ）法を用いて解くことにより、模
擬フィードバック電流値ｉn+1 として算出することがで
きる。なお、式（５）において、駆動電圧値ｖは式
（１）を用いて電圧指令値ｖn から求められる電圧値で
ある。
ｉ）、逆起電力係数Ｋｅ≡（∂Φ／∂θ）である。こう
して、電流値ｉに関する常微分方程式が求められる。そ
して、初期値としての電流値ｉ0 にモータ始動時の０
〔Ａ〕と、上記モータ定数とを使用し、２次のルンゲ・
クッタ（Runge-Kutta ）法を用いて解くことにより、模
擬フィードバック電流値ｉn+1 として算出することがで
きる。なお、式（５）において、駆動電圧値ｖは式
（１）を用いて電圧指令値ｖn から求められる電圧値で
ある。
【００２９】次に、２次のルンゲ・クッタ法を用いて常
微分方程式解く手順について説明する。上記式（５）に
ついて、時間ｔn 及び電気位相角θn におけるモータに
流れる電流の増分Δｉ1 は、次式のように表される。
微分方程式解く手順について説明する。上記式（５）に
ついて、時間ｔn 及び電気位相角θn におけるモータに
流れる電流の増分Δｉ1 は、次式のように表される。
【００３０】
【数３】
【００３１】ここで、模擬フィードバック電流値ｉn 、
電圧指令値ｖn 、インダクタンスＬ（ｉn ，θn ）、逆
起電力定数Ｋｅ（ｉn ，θn ）及び抵抗Ｒ（ｉn ）は、
いずれも時間ｔn 及び電気位相角θn における各値を示
す。
電圧指令値ｖn 、インダクタンスＬ（ｉn ，θn ）、逆
起電力定数Ｋｅ（ｉn ，θn ）及び抵抗Ｒ（ｉn ）は、
いずれも時間ｔn 及び電気位相角θn における各値を示
す。
【００３２】同様に、時間（ｔn ＋Δｔ）及び電気位相
角（θn ＋Δθ）におけるモータに流れる電流の増分Δ
ｉ2 は、次式のように表される。
角（θn ＋Δθ）におけるモータに流れる電流の増分Δ
ｉ2 は、次式のように表される。
【００３３】
【数４】
【００３４】したがって、新たな模擬フィードバック電
流値ｉn+1 は、上記式（６）のΔｉ 1 及び式（７）のΔ
ｉ2 を用いて、次式によって求められる。なお、本発明
では電気位相角θn に代えて、後述する予測電気位相角
θｄn を使用することにより、正確にモータに流れる電
流の増分Δｉ1 ，Δｉ2 を求めることができる。
流値ｉn+1 は、上記式（６）のΔｉ 1 及び式（７）のΔ
ｉ2 を用いて、次式によって求められる。なお、本発明
では電気位相角θn に代えて、後述する予測電気位相角
θｄn を使用することにより、正確にモータに流れる電
流の増分Δｉ1 ，Δｉ2 を求めることができる。
【００３５】 ｉn+1 ＝ｉn ＋（Δｉ1 ＋Δｉ2 ）／２ ・・・（８） 図１の電流予測手段５０は、上記式（８）の模擬フィー
ドバック電流値ｉn+1を出力する。なお、上記式（８）
を次式のように変形し、 ｉn+1 ＝ｉn ＋η（Δｉ1 ＋Δｉ2 ）／２ ・・・（９） ηに適切な値を設定して、より正確にモータに流れる電
流の増分Δｉ1 ，Δｉ2を求めることもできる。この場
合、η＜１ならば模擬フィードバック電流値ｉnの応答
は遅くなり、η＞１ならば模擬フィードバック電流値ｉ
n の応答は速くなる。
ドバック電流値ｉn+1を出力する。なお、上記式（８）
を次式のように変形し、 ｉn+1 ＝ｉn ＋η（Δｉ1 ＋Δｉ2 ）／２ ・・・（９） ηに適切な値を設定して、より正確にモータに流れる電
流の増分Δｉ1 ，Δｉ2を求めることもできる。この場
合、η＜１ならば模擬フィードバック電流値ｉnの応答
は遅くなり、η＞１ならば模擬フィードバック電流値ｉ
n の応答は速くなる。
【００３６】次に、模擬フィードバック電流値ｉn をＰ
ＷＭ処理に要する時間及び演算時間によって電気位相角
θn を線形外挿補間して求める方法について、図１を参
照しつつ説明する。
ＷＭ処理に要する時間及び演算時間によって電気位相角
θn を線形外挿補間して求める方法について、図１を参
照しつつ説明する。
【００３７】図３は、各種信号のタイミング及び電気位
相角θn の線形外挿補間方法を示す図である。図には、
時間の経過に対応する電流ループ割込信号、回転位置の
ラッチ及び電気位相角が示されている。
相角θn の線形外挿補間方法を示す図である。図には、
時間の経過に対応する電流ループ割込信号、回転位置の
ラッチ及び電気位相角が示されている。
【００３８】電流ループ割込信号６１，６２，６３は、
図１の電流予測手段５０に模擬フィードバック電流値ｉ
n を演算させ、モータ３０の回転駆動を制御するための
指令信号である。図３では、電流ループ割込信号６１が
時間ｔn-1 に発生し、同様に電流ループ割込信号６２，
６３が時間ｔn ，ｔn+1 にそれぞれ発生している。な
お、これらの時間ｔn-1 と時間ｔn の間隔、及び時間ｔ
n と時間ｔn+1 の間隔は、いずれもサンプリング時間Δ
ｔと同一間隔である。
図１の電流予測手段５０に模擬フィードバック電流値ｉ
n を演算させ、モータ３０の回転駆動を制御するための
指令信号である。図３では、電流ループ割込信号６１が
時間ｔn-1 に発生し、同様に電流ループ割込信号６２，
６３が時間ｔn ，ｔn+1 にそれぞれ発生している。な
お、これらの時間ｔn-1 と時間ｔn の間隔、及び時間ｔ
n と時間ｔn+1 の間隔は、いずれもサンプリング時間Δ
ｔと同一間隔である。
【００３９】また、回転位置のラッチ７１，７２，７３
は、図１の検出手段４０が検出したモータ３０の回転位
置を電流予測手段５０がラッチするタイミングである。
図３では、回転位置のラッチ７１は時間ｔｒn-1 に行わ
れ、同様に回転位置のラッチ７２，７３が時間ｔｒn ，
ｔｒn+1 にそれぞれ行われている。
は、図１の検出手段４０が検出したモータ３０の回転位
置を電流予測手段５０がラッチするタイミングである。
図３では、回転位置のラッチ７１は時間ｔｒn-1 に行わ
れ、同様に回転位置のラッチ７２，７３が時間ｔｒn ，
ｔｒn+1 にそれぞれ行われている。
【００４０】さらに、回転位置のラッチ７１，７２，７
３が行われた後、電流ループ割込信号６１，６２，６３
に基づき電流予測手段５０が模擬フィードバック電流値
ｉnを演算し、電力増幅手段２０がＰＷＭ処理を行うの
で、モータ３０を回転駆動するタイミングは回転位置の
ラッチ７１，７２，７３から所定の時間ｔｄだけ遅れ
る。したがって、時間ｔｒn-1 に行われた回転位置のラ
ッチ７１に基づいて時間ｔｄn-1 にモータ３０の回転駆
動が行われ、同様に、時間ｔｒn ，ｔｒn+1 に行われた
回転位置のラッチ７２，７３に基づいて時間ｔｄn ，ｔ
ｄn+1 にモータ３０の回転駆動がそれぞれ行われる。
３が行われた後、電流ループ割込信号６１，６２，６３
に基づき電流予測手段５０が模擬フィードバック電流値
ｉnを演算し、電力増幅手段２０がＰＷＭ処理を行うの
で、モータ３０を回転駆動するタイミングは回転位置の
ラッチ７１，７２，７３から所定の時間ｔｄだけ遅れ
る。したがって、時間ｔｒn-1 に行われた回転位置のラ
ッチ７１に基づいて時間ｔｄn-1 にモータ３０の回転駆
動が行われ、同様に、時間ｔｒn ，ｔｒn+1 に行われた
回転位置のラッチ７２，７３に基づいて時間ｔｄn ，ｔ
ｄn+1 にモータ３０の回転駆動がそれぞれ行われる。
【００４１】ここで、時間ｔｒn に行われた回転位置の
ラッチ７２に基づいて、時間ｔｄnでモータ３０の回転
駆動する場合の電気位相角θn を線形外挿補間して求め
る方法について説明する。なお、時間ｔｒn における電
気位相角をθn とする。
ラッチ７２に基づいて、時間ｔｄnでモータ３０の回転
駆動する場合の電気位相角θn を線形外挿補間して求め
る方法について説明する。なお、時間ｔｒn における電
気位相角をθn とする。
【００４２】このとき、時間ｔｄn における予測電気位
相角θｄn は線形外挿補間により、次式のように表され
る。 θｄn ＝θn ＋（ｔｄ／Δｔ）Δθ ・・・（１０） こうして求められた予測電気位相角θｄn を上記式
（６）及び式（７）の電気位相角θn に代えて使用する
ことにより、正確にモータ３０の回転駆動の制御を行う
ことができる。
相角θｄn は線形外挿補間により、次式のように表され
る。 θｄn ＝θn ＋（ｔｄ／Δｔ）Δθ ・・・（１０） こうして求められた予測電気位相角θｄn を上記式
（６）及び式（７）の電気位相角θn に代えて使用する
ことにより、正確にモータ３０の回転駆動の制御を行う
ことができる。
【００４３】次に、モデル５１において行われる模擬フ
ィードバック電流値ｉn の演算処理手順について説明す
る。図４は、図２のモデル５１の処理手順を示すフロー
チャートである。このフローチャートでは図２に基づい
て説明する。図において、Ｓの後に続く数字はステップ
番号を示す。
ィードバック電流値ｉn の演算処理手順について説明す
る。図４は、図２のモデル５１の処理手順を示すフロー
チャートである。このフローチャートでは図２に基づい
て説明する。図において、Ｓの後に続く数字はステップ
番号を示す。
【００４４】〔Ｓ１〕電気位相角θn の入力を行う。具
体的には、位相検出手段５３によって検出された電気位
相角θn を入力する。また、後述するステップＳ５及び
Ｓ７で行うモータ３０に流れる電流の増分Δｉ1 ，Δｉ
2 の演算で電気位相角θn に代えて予測電気位相角θｄ
n を使用するため、予め式（１０）を演算して予測電気
位相角θｄn を求めておく。
体的には、位相検出手段５３によって検出された電気位
相角θn を入力する。また、後述するステップＳ５及び
Ｓ７で行うモータ３０に流れる電流の増分Δｉ1 ，Δｉ
2 の演算で電気位相角θn に代えて予測電気位相角θｄ
n を使用するため、予め式（１０）を演算して予測電気
位相角θｄn を求めておく。
【００４５】〔Ｓ２〕角速度（Δθ／Δｔ）の入力を行
う。具体的には、角速度検出手段５２によって演算され
た角速度（Δθ／Δｔ）を入力する。 〔Ｓ３〕電圧指令値ｖn の入力を行う。具体的には、角
速度検出手段５２によって演算された角速度（Δθ／Δ
ｔ）を入力する。
う。具体的には、角速度検出手段５２によって演算され
た角速度（Δθ／Δｔ）を入力する。 〔Ｓ３〕電圧指令値ｖn の入力を行う。具体的には、角
速度検出手段５２によって演算された角速度（Δθ／Δ
ｔ）を入力する。
【００４６】〔Ｓ４〕テーブルの検索を行う。具体的に
は、ステップＳ１で求めた予測電気位相角θｄn と模擬
フィードバック電流値ｉn とからテーブルを検索し、抵
抗Ｒ、インダクタンスＬ及び逆起電力定数Ｋｅ等のモー
タ定数を決定する。
は、ステップＳ１で求めた予測電気位相角θｄn と模擬
フィードバック電流値ｉn とからテーブルを検索し、抵
抗Ｒ、インダクタンスＬ及び逆起電力定数Ｋｅ等のモー
タ定数を決定する。
【００４７】〔Ｓ５〕モータ３０に流れる電流の増分Δ
ｉ1 を演算する。すなわち、上記式（６）に基づいてモ
ータ３０に流れる電流の増分Δｉ1 を求める。 〔Ｓ６〕テーブルの検索を行う。具体的には、ステップ
Ｓ４と同様に、予測電気位相角（θｄn ＋Δθ）と模擬
フィードバック電流値（ｉn ＋Δｉ1)とからテーブルを
検索し、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ及び逆起電力定数Ｋ
ｅ等のモータ定数を決定する。
ｉ1 を演算する。すなわち、上記式（６）に基づいてモ
ータ３０に流れる電流の増分Δｉ1 を求める。 〔Ｓ６〕テーブルの検索を行う。具体的には、ステップ
Ｓ４と同様に、予測電気位相角（θｄn ＋Δθ）と模擬
フィードバック電流値（ｉn ＋Δｉ1)とからテーブルを
検索し、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ及び逆起電力定数Ｋ
ｅ等のモータ定数を決定する。
【００４８】〔Ｓ７〕モータ３０に流れる電流の増分Δ
ｉ2 を演算する。すなわち、上記式（７）に基づいてモ
ータに流れる電流の増分Δｉ2 を求める。 〔Ｓ８〕模擬フィードバック電流値ｉn+1 を演算する。
すなわち、上記式（８）又は式（９）に基づいて模擬フ
ィードバック電流値ｉn+1 を求める。
ｉ2 を演算する。すなわち、上記式（７）に基づいてモ
ータに流れる電流の増分Δｉ2 を求める。 〔Ｓ８〕模擬フィードバック電流値ｉn+1 を演算する。
すなわち、上記式（８）又は式（９）に基づいて模擬フ
ィードバック電流値ｉn+1 を求める。
【００４９】〔Ｓ９〕模擬フィードバック電流値ｉn の
設定を行う。すなわち、模擬フィードバック電流値ｉ
n+1 を出力し、次回の本処理手順の実行に備えて、次式
に示す代入処理 ｉn ＝ｉn+1 ・・・（１１） を行う。
設定を行う。すなわち、模擬フィードバック電流値ｉ
n+1 を出力し、次回の本処理手順の実行に備えて、次式
に示す代入処理 ｉn ＝ｉn+1 ・・・（１１） を行う。
【００５０】なお、演算された模擬フィードバック電流
値ｉn の応答がモータ電流に比べて速いために、模擬フ
ィードバック電流値ｉn とモータ電流との誤差が大きい
場合は、所定の電流値Δｉだけ小さくした補正電流値ｉ
n2を使用することによって、より正確にモータ３０の回
転駆動の制御を行うことができる。すなわち、次式 ｉn2＝ｉn −Δｉ ・・・（１２） によって求められた補正電流値ｉn2では、模擬フィード
バック電流値ｉn と比較して、電気位相角θn において
テーブルを検索して決定されるインダクタンスＬは、次
の不等式が成り立つ。
値ｉn の応答がモータ電流に比べて速いために、模擬フ
ィードバック電流値ｉn とモータ電流との誤差が大きい
場合は、所定の電流値Δｉだけ小さくした補正電流値ｉ
n2を使用することによって、より正確にモータ３０の回
転駆動の制御を行うことができる。すなわち、次式 ｉn2＝ｉn −Δｉ ・・・（１２） によって求められた補正電流値ｉn2では、模擬フィード
バック電流値ｉn と比較して、電気位相角θn において
テーブルを検索して決定されるインダクタンスＬは、次
の不等式が成り立つ。
【００５１】 Ｌ（ｉn2，θn ）＞Ｌ（ｉn ，θn ） ・・・（１３） このため、模擬フィードバック電流値ｉn を使用した場
合に比べて応答を遅らせることができる。したがって、
模擬フィードバック電流の応答が遅れることにより、模
擬フィードバック電流値ｉn とモータ電流との誤差を小
さくし、モータ３０の回転駆動の制御精度を上げること
ができる。
合に比べて応答を遅らせることができる。したがって、
模擬フィードバック電流の応答が遅れることにより、模
擬フィードバック電流値ｉn とモータ電流との誤差を小
さくし、モータ３０の回転駆動の制御精度を上げること
ができる。
【００５２】以上の説明では、本発明の回転駆動の制御
対象であるモータ３０にはＶＲ（可変リラクタンス）型
モータを適用したが、ステップモータ等の他の一般的な
モータにも適用することができる。
対象であるモータ３０にはＶＲ（可変リラクタンス）型
モータを適用したが、ステップモータ等の他の一般的な
モータにも適用することができる。
【００５３】また、常微分方程式の解法として２次のル
ンゲ・クッタ法を適用したが、３次以上のルンゲ・クッ
タ法、２次のルンゲ・クッタ法におけるパラメータを特
定したホイン（Heun）法及び改良オイラー（Euler ）
法、アダムス・バッシュフォーツ（Adams-Bashforth ）
法及び予測子修正子法等の他の常微分方程式を解くため
の数値計算法を適用することもできる。
ンゲ・クッタ法を適用したが、３次以上のルンゲ・クッ
タ法、２次のルンゲ・クッタ法におけるパラメータを特
定したホイン（Heun）法及び改良オイラー（Euler ）
法、アダムス・バッシュフォーツ（Adams-Bashforth ）
法及び予測子修正子法等の他の常微分方程式を解くため
の数値計算法を適用することもできる。
【００５４】さらに、検出手段４０として二相のパルス
を出力するアブソリュートのロータリエンコーダ４１を
適用したが、角速度（Δθ／Δｔ）及び電気位相角θn
を検出できる他のロータリエンコーダ等の検出器を適用
してもよい。
を出力するアブソリュートのロータリエンコーダ４１を
適用したが、角速度（Δθ／Δｔ）及び電気位相角θn
を検出できる他のロータリエンコーダ等の検出器を適用
してもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、電流検
出を行わずに、検出された回転位置を線形外挿補間によ
り求めた予測電気位相角と、指令された電圧指令値とか
ら演算した電流の予測値である模擬フィードバック電流
値を出力し、指令された電流指令値とから、電圧指令値
を制御してモータを駆動制御するように構成したので、
正確なモータ電流を求めてモータの回転駆動を制御する
ことができる。
出を行わずに、検出された回転位置を線形外挿補間によ
り求めた予測電気位相角と、指令された電圧指令値とか
ら演算した電流の予測値である模擬フィードバック電流
値を出力し、指令された電流指令値とから、電圧指令値
を制御してモータを駆動制御するように構成したので、
正確なモータ電流を求めてモータの回転駆動を制御する
ことができる。
【００５６】また、必要な回路部品を少なく構成できる
ので、コストを抑えることができる。
ので、コストを抑えることができる。
【図１】本発明のモータ駆動装置の原理説明図である。
【図２】本発明のモータ駆動装置の全体構成図である。
【図３】各種信号のタイミング及び電気位相角の線形外
挿補間方法を示す図である。
挿補間方法を示す図である。
【図４】モデルの処理手順を示すフローチャートであ
る。
る。
１０ サーボ制御手段 ２０ 電力増幅手段 ３０ モータ ４０ 検出手段 ５０ 電流予測手段
Claims (4)
- 【請求項１】 モータの回転駆動を制御するモータ駆動
装置において、 電流指令値と模擬フィードバック電流値とから、電圧指
令値を出力するサーボ制御手段と、 前記電圧指令値を増幅する電力増幅手段と、 モータの回転位置を検出する検出手段と、 前記電圧指令値と前記モータの回転位置とに基づいて、
線形外挿補間により前記模擬フィードバック電流値を演
算して出力する電流予測手段と、 を有することを特徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項２】 前記電流予測手段は、前記モータの回転
位置から角速度を演算する角速度検出手段と、前記モー
タの回転位置から電気位相角を求める位相検出手段と、
前記角速度及び前記電気位相角を用いた常微分方程式を
解いて前記模擬フィードバック電流値を求めるモデルと
から構成したことを特徴とする請求項１記載のモータ駆
動装置。 - 【請求項３】 前記模擬フィードバック電流値は、前記
電流予測手段で要する演算時間と、前記電力増幅手段で
行われるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）に要する時
間との和に基づいて、前記電気位相角を前記線形外挿補
間して模擬フィードバック電流値を求めるように構成し
たことを特徴とする請求項２記載のモータ駆動装置。 - 【請求項４】 前記モータは、ＶＲ（可変リラクタン
ス）型モータであることを特徴とする請求項１記載のモ
ータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4125015A JPH05328773A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | モータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4125015A JPH05328773A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | モータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05328773A true JPH05328773A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=14899754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4125015A Pending JPH05328773A (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | モータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05328773A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100565263B1 (ko) * | 2004-11-23 | 2006-03-30 | 엘지전자 주식회사 | 입력전압 센서리스형 능동필터의 제어방법 및 입력전압예측방법 |
| JP2006223089A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Meidensha Corp | 同期電動機のベクトル制御装置 |
| JP2008103539A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | 電流センサレスパワーアンプ |
| WO2011020638A1 (de) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines elektromotors |
| JP2013219912A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Ricoh Co Ltd | モータ温度推定装置及びモータ温度推定方法 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4125015A patent/JPH05328773A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100565263B1 (ko) * | 2004-11-23 | 2006-03-30 | 엘지전자 주식회사 | 입력전압 센서리스형 능동필터의 제어방법 및 입력전압예측방법 |
| JP2006223089A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Meidensha Corp | 同期電動機のベクトル制御装置 |
| JP2008103539A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | 電流センサレスパワーアンプ |
| WO2011020638A1 (de) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines elektromotors |
| JP2013502893A (ja) * | 2009-08-20 | 2013-01-24 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気モータを駆動させるための方法と装置 |
| JP2013219912A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Ricoh Co Ltd | モータ温度推定装置及びモータ温度推定方法 |
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