JPH0542231B2

JPH0542231B2 -

Info

Publication number: JPH0542231B2
Application number: JP61115278A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Tsuchama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1993-06-25
Also published as: JPS62272885A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はモータの回転速度制御装置に関するも
のであり、特にマイクロコンピユータのソフトウ
エアにより、モータの回転速度を一定に保つ装置
に関するものである。

従来の技術従来の、マイクロコンピユータを用いてモータ
の回転速度を一定に制御する例を第３図により説
明する。すなわち、第３図において、モータ３７
に取り付けられた回転速度検出器３８より、回転
速度パルスを得て、このパルスをマイクロコンピ
ユータ３１に入力する。マイクロコンピユータ３
１では、このパルスの周波数を求め、基準周波数
と比較し、速度誤差を計算する。計算された速度
誤差を用いて、制御系の安定補償のためのフイル
タ演算を行なう。フイルタ演算の具体的方法は後
述する。フイルタ演算の結果をＤ／Ａ変換器（デ
イジタル・アナログ変換器）３５につながるラツ
チ３３へ出力する。ラツチ３３の出力はＤ／Ａ変
換器３５によりアナログ量に変換されてモータ駆
動回路３６に駆動指令として送られる。モータ駆
動回路３６では、駆動指令に応じてモータ３７を
駆動する。このようにしてモータ３７の速度制御
ループが構成されている。

第５図は、フイルタ演算の方法を示すブロツク
線図である。これはアナログ回路では、一次のフ
イルタに相当するものを離散時間化したものであ
る。入力信号をU_o、出力信号をY_oとし、各時刻
ｎごとに、次の計算を行なう。なお、X_oは内部
変数である。

X_o＝Ｃ・X_o-1＋U_o Y_o＝ａ・X_o＋ｂ・X_o-1 このような演算を一定時間間隔で実行すること
により、一次のフイルタと同様の特性が得られ
る。

さて、第３図において、マイクロコンピユータ
３１により前述のようなフイルタ演算を行なうわ
けであるが、必要な一定時間間隔の通知はタイマ
カウンタ３２により、タイマ割込みとして、マイ
クロコンピユータ３１に入力される。第４図は、
このモータ３７の制御における、処理のタイムチ
ヤート図である。なお、第４図においては、マイ
クロコンピユータ３１は、モータ３７の回転速度
制御のみでなく、例えば、別のモータ（図示せ
ず）の制御なども同時に行なう場合を示してい
る。一般に、マイクロコンピユータを用いて、モ
ータなどを制御する場合、時分割処理で行なうた
め、処理時間に余裕がある限り、より多くの処
理、例えば、複数個のモータの制御などを行なう
ことは、きわめて広く行なわれている。さて、タ
イマ割込み要求信号t₁，t₂……がタイマカウンタ
３２より入力されると、マイクロコンピユータ３
１は、フイルタ演算を開始する。第４図では、タ
イマ割込み３回毎にフイルタ演算を行なう例を示
している。フイルタ演算が終了すると、出力すべ
き値が決まつているので、この出力値をＤ／Ａ変
換器３５に与えるためのラツチ３３に値を書込
む。このようにして、Ｄ／Ａ変換器３５の値は、
タイミングTa₂，ta₃，ta₄を経る毎にa₂，a₃，a₄
……と変化していく。

発明が解決しようとする問題点マイクロコンピユータ３１では、他の制御も同
時に行なつているため、他の割込み要求信号を、
受けることがある。このため、フイルタ演算が中
断されることもあり得る。例えば、第４図では、
タイマ割込みt₄，t₁₃に対するフイルタ演算中に、
他の割込み処理を行なうことにより、フイルタ演
算が一時中断されている。このため、演算結果の
得られる時間が遅れることになる。結果として、
Ｄ／Ａ変換器３５の出力が変化するタイミングが
遅れる（a₂からa₃へ変化するタイミングta₃、及
びa₅からa₆へ変わるタイミングta₆が遅れる）。す
なわち、出力のタイミングが変動することにな
る。以下、この変動による制御系への影響を説明
する。

第６図は、モータ駆動系から回転速度が得られ
るまでのしくみの一例を示す、ブロツク線図であ
る。駆動指令値（ここでは電圧であり、第３図の
例では、Ｄ／Ａ変換器３５の出力である。）はブ
ロツク６１により電流に変換される。その変換係
数はコンダクタンスgmである。この電流をブロ
ツク６２に示すようにトルクに変換する。これ
は、モータコイルに電流を流すことにより、トル
クを発生する部分に相当するものであり、その変
換係数K_Tは一般にトルク定数とよばれるもので
ある。このようにして発生したトルクとトルク外
乱とは、加算点６３を経ることにより、実際のト
ルク、有効なトルクとなる。この有効トルクによ
り、ブロツク６４に示すように、慣性量による積
分効果を受けて、回転速度が得られる。なお、こ
こでは、速度に比例する負荷は無視している。さ
て、制御を行なうことは、このトルク外乱による
回転速度の変動を抑えることであるので、駆動指
令には、このトルク外乱を打ち消すような信号が
必要になる。また、十分に打ち消すことができな
い部分についての誤差による回転変動が、制御を
かけても残る回転速度変動である。さて、トルク
外乱としては、回転体の偏芯、マグネツト着磁の
不均一、軸受負荷などの周期的外乱が大部分であ
る。このような周期的外乱は、回転速度が一定で
あれば、全て正弦波の重ね合わせと考えられる。
そして、駆動指令には、この正弦波を打ち消す波
形（すなわち逆相の正弦波）が必要である。

第７図ａはトルク外乱のある周波数成分に対す
る正弦波である。さて、第３図のマイクロコンピ
ユータ３１によりＤ／Ａ変換器３５からは、これ
と同一の出力波形が出てこなくてはならない。と
ころが、前述のように、演算結果が得られる時間
が変動するため、実際の出力波形は、第７図ｂの
ように異なつた波形になる。すなわち、正弦波
を、位相変調した形になる。これによる影響は、
第８図に示すように、本来のトルク外乱の周波数
成分に対して、位相変調により、側帯波として異
なる周波数成分の信号を発生させたことに相当す
る。この側帯波成分は、トルク外乱とは関係ない
ので、外乱の抑圧には、寄与しないのみでなく、
内部的なノイズとして、モータの回転速度を変調
して、新たな回転ムラを発生することになる。

問題点を解決するための手段本発明では、従来の問題点を克服するために、
ソフトウエアにより値を書き換えられる第１の記
憶手段と、一定時間毎に第１の記憶手段の記憶値
を記憶する第２の記憶手段を設け、第２の記憶手
段の記憶値によりモータを駆動する。

作用マイクロコンピユータのプログラムにより計算
されたモータの駆動指令は、第１の記憶手段に書
き込まれる。また、第２の記憶手段は、第１の記
憶手段の出力値をタイマ割込み要求信号によりラ
ツチする。第２の記憶手段の出力はＤ／Ａ変換器
につながつている。タイマ割込み要求信号はプロ
グラムによる影響を受けないので、時間間隔は常
に一定に保たれる。結果として、Ｄ／Ａ変換器の
出力の変化するタイミングは、時間的変動を受け
ない。したがつて、トルク外乱成分を位相変調す
ることがなく、余分な回転ムラ成分を生ずること
はない。

実施例本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は実施例の構成を示す、回路図である。モー
タ７に取付けられた回転速度検出器８により得ら
れた速度検出信号をマイクロコンピユータ１に入
力する。マイクロコンピユータ１では、検出した
速度と基準速度とを比較し、その誤差を求め、制
御系の性能、安定性向上のためのフイルタ演算を
行ない、モータ駆動指令値を求める。求めたモー
タ駆動指令値は、プログラムにより第１のラツチ
３に書き込まれる。なお、フイルタ演算が一定時
間間隔で行なわれるために、タイマカウンタ２か
らタイマ割込みによりフイルタ演算を起動する。
第１のラツチ３の出力は第２のラツチ４に入力さ
れている。第２のラツチ４は、タイマカウンタ２
からのタイマ割込み要求信号により第１のラツチ
３の出力値をラツチする。第２のラツチ４の出力
は、Ｄ／Ａ変換器５へ送られて、アナログ信号に
変換される。アナログ信号となつたモータ駆動指
令信号により、モータ駆動回路６を経て、モータ
７を駆動する。

第２図は、本発明実施例における各タイミング
を示す図である。まず、タイマ割込みがt₁，t₂…
…のように発生する。タイマ割込みにより、マイ
クロコンピユータ１は、フイルタ演算を行なう。
第２図では、タイマ割込み３回につき１回フイル
タ演算を行なつている（t₁，t₄，t₇……）。このフ
イルタ演算が終了すると第１のラツチ３に駆動指
令が書き込まれることになる（第２図には図示せ
ず）。次にフイルタ演算終了後のタイマ割込み
（t₂，t₅，t₈……）により、第１のラツチ３の出力
が、第２のラツチ４によりラツチされる。第２の
ラツチ４の出力はＤ／Ａ変換器５につながつてい
るので、Ｄ／Ａ変換器５の出力値は、タイマ割込
みt₂，t₅，t₈……のタイミングに同期して、a₂，
a₃，a₄，……のように変化する。さて、従来例で
も述べたように、マイクロコンピユータ１は、こ
のモータ７の制御をしているだけとは限らない。
このため、場合によつては他の割込み処理を行な
うことも考えられ、しかも、このフイルタ演算よ
り優先的に行なう必要があるものも存在すること
も考えられる。すなわちタイマ割込みt₄，t₁₃にお
いて起動されたフイルタ処理は、他の割込みによ
り一時中断されている。しかし、Ｄ／Ａ変換器５
の出力は、タイマ割込みt₅，t₁₄により変化するの
で、他の割込みによつてフイルタ演算処理が中断
されても、常に同一時間間隔で変化する。すなわ
ち、t₂＝ta₂、t₅＝ta₅、t₈＝ta₄、t₁₁＝ta₅、t₁₄＝
ta₆、t₁₇＝ta₇が常に成り立つている。

なお、本実施例においては、マイクロコンピユ
ータへの割込み要求信号入力が、専用に複数個あ
る場合について説明したが、マイクロコンピユー
タによつては、割込み要求信号入力が１つしかな
い場合もある。この場合は、複数個の割込み要求
を一本の信号線に優先順位をつけてエンコードす
る回路を追加する。そして、第２のラツチを制御
する信号は、対応する割込み（ここではタイマ割
込み）要求信号線を用いる。

発明の効果以上述べた通り、本発明は、モータの速度制御
において、演算時間遅れ変動による影響を受けな
いため、複数個のモータの制御を行なう場合で
も、高精度な制御が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の構成を示す
回路図、第２図はその動作原理を示すタイミング
図、第３図は従来例の構成を示す回路図、第４図
はその動作を示すタイミング図、第５図はフイル
タ演算処理を示すブロツク図、第６図はモータに
おける外乱の影響を示すブロツク図、第７図はト
ルク外乱の変調を示す波形図、第８図は変調の影
響を示す周波数特性図である。１，３１…マイクロコンピユータ、２…タイマ
カウンタ、３，４，１３…ラツチ、５，３５…
Ｄ／Ａ変換器、７，３７…モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１モータに取り付けられた速度検出器により得
られた信号を読み取り、この読み取つた信号に対
する目標速度値との誤差および誤差に基づいたモ
ータ駆動用指令値を共用の演算回路群を用いて時
分割処理にて演算する時分割演算手段と、この時
分割演算手段に対して、一定時刻ごとに前記時分
割処理に割り込む割込み要求信号を発生する計時
手段を有し、この計時割込み手段よりの割込み要
求信号をＮ回（Ｎは自然数）検出毎に前記時分割
演算手段は前記誤差情報をもとにモータ駆動指令
を演算し、この演算結果を第１の記憶手段に書き
込み、書き込んだ直後の前記割込み要求信号によ
り、前記時分割演算手段には影響を与えることな
く第２の記憶手段に転送し、第２の記憶手段の記
憶値によりモータを駆動することを特徴とするモ
ータの速度制御装置。