JPH0837790A - モータのサーボ制御装置 - Google Patents
モータのサーボ制御装置Info
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- JPH0837790A JPH0837790A JP6172581A JP17258194A JPH0837790A JP H0837790 A JPH0837790 A JP H0837790A JP 6172581 A JP6172581 A JP 6172581A JP 17258194 A JP17258194 A JP 17258194A JP H0837790 A JPH0837790 A JP H0837790A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
Abstract
ータの回転数を目標値に精度よく一致させることができ
る。又、精度を維持しながらサーボ回路全体の簡素化も
可能となる。 【構成】制御値生成部4は、回転速度検出部3が検出し
たモータ1の回転速度と、回転速度の目標値を示す速度
目標値との差異に基づいた制御値を生成する。またエラ
ー状態監視部5は、制御値の理想値である制御理想値と
制御値との差異を示す偏差値が予め定められた期間にお
いて一定であるときには、偏差値を加算部7に出力す
る。そして加算部7は制御値と偏差値とを加算し、モー
タ駆動部8は、加算部7の加算結果に従った制御出力で
もってモータ1を駆動する。
Description
のキャプスタンモータやドラムモータ等のモータの回転
速度を制御するサーボ制御に係り、より詳細には、誤差
に基づいて生成された制御値に偏差を与えるモータのサ
ーボ制御装置に関する。
ータ等のモータをサーボ制御する従来技術では、モータ
の回転速度を回転周期として検出し、検出された回転周
期と目標とする周期との差異に基づき、デジタル処理で
もって、PWMのデューティ比を示す制御値を生成して
いる。そして生成されたデューティ比は、与えられたデ
ューティ比に従ってPWMを行うPWM部に与えられて
いる。またPWM部の出力は、その出力を直流化するフ
ィルタを介して、増幅した出力をモータに送出するアン
プに導かれている。
部に接続されるフィルタに、そのフィルタを構成するコ
ンデンサに安価なセラミックコンデンサ等を使用した場
合では、リーク電流が多いことから、リーク電流がフィ
ルタの出力に与える影響は大きくなる。これらの影響、
およびアンプのリーク電流やオフセット等の影響によっ
て、PWM部に与えられるデューティ比と、モータに与
えられるアンプ出力との関係には、微小なずれが発生す
る。一方、検出された回転周期と目標値との差異に基づ
くデューティ比(制御値)は、デジタル処理により生成
される値となっている。つまり制御値は、PWM部、フ
ィルタ、アンプからなるモータ駆動部が、誤差なく動作
することを前提とする値として生成される。これらのこ
とから、モータの回転周期が目標とする周期に極めて接
近し、制御が平衡に移行するとき、微小なずれを伴って
平衡するという事態が生じる。そのためモータの周期が
所定周期に一致せず、微小な誤差が補正されないという
問題を生じていた。
たものであって、請求項1記載の発明の目的は、誤差に
基づいて生成された制御値と制御理想値との差異に従っ
て、生成された制御値に偏差を与えることにより、モー
タを駆動するモータ駆動部の精度に影響されず、モータ
の回転数を目標値に精度よく一致させることのできるモ
ータのサーボ制御装置を提供することにある。
スタンモータの回転速度の精度を高めることにより、ビ
デオテープの走行速度の精度を高めることのできるモー
タのサーボ制御装置を提供することにある。
請求項1記載の発明に係るモータのサーボ制御装置は、
モータの回転速度を検出する回転速度検出部と、回転速
度検出部によって検出された回転速度と、この回転速度
の目標値を示す速度目標値との差異に基づいた制御値を
生成する制御値生成部と、制御値の理想値である制御理
想値と制御値との差異を示す偏差値が予め定められた期
間において一定であるときには、偏差値を出力するエラ
ー状態監視部と、制御値と偏差値とを加算する加算部
と、加算部の加算結果に従った制御出力でもってモータ
を駆動するモータ駆動部とを備えた構成としている。
ーボ制御装置は、モータを、ビデオテープレコーダに使
用されるキャプスタンモータとしている。
値生成部によって生成される制御値は、モータの回転速
度に基づく値である。またエラー状態監視部が出力する
偏差値は、制御値の理想値である制御理想値と制御値と
の差異を示す偏差値が予め定められた期間において一定
であるときの偏差値である。すなわち、エラー状態監視
部が出力する偏差値は、回転速度検出部、制御値生成
部、モータ駆動部からなる制御ループによって制御が平
衡したとき、この平衡が、目標値からどの程度ずれて平
衡したかを示す値となる。このため、エラー状態監視部
が出力する偏差値を、制御値生成部が出力する制御値に
加算することは、回転速度と速度目標値との差異と制御
値との対応関係を変化させ、平衡状態を目標値側に移動
させる制御となる。このためモータの回転速度は目標値
に一致するようにずれることとなり、この状態において
制御ループが平衡する。
ビデオテープの走行速度はキャプスタンモータの回転速
度によって定まる。このため、キャプスタンモータの回
転速度が目標値に精度よく一致すると、ビデオテープの
走行速度が目標速度に精度よく一致する。
照しつつ説明する。図1は、本発明に係るモータのサー
ボ制御装置の一実施例の電気的構成を示すブロック図、
図2は、回転周期のエラー値とデューティ比との対応関
係を示す説明図である。
コーダにおけるキャプスタンモータである。また検出器
2は、モータ1の回転を電気信号に変換するブロックと
なっており、モータ1の1回転毎に360サイクルの正
弦波を生成する。
づいてモータ1の回転速度を検出するブロックとなって
いる。具体的には、波形整形部12と周期検出部13と
によって構成されており、モータ1の回転速度を回転周
期として検出し、検出結果をデジタル値として出力す
る。より詳細には、波形整形部12は、検出器2から送
出される正弦波の増幅を行った後、波形整形を行うブロ
ックとなっている。また周期検出部13は、高速クロッ
クで動作するCPUとソフトウエアとにより構成される
カウンタ、あるいは専用ハードウエアによって構成され
るカウンタとなっている。そして波形整形部12の出力
に、例えば立ち上がりエッジが現れたときカウントを開
始し、次に続く立ち上がりエッジが現れたときには、そ
の時点におけるカウント値を周期を示す値として出力す
ると共に、再度0からカウントを開始する。
って検出された回転速度と、この回転速度の目標値(4
1により与えられる)を示す速度目標値との差異に基づ
いた制御値を生成するブロックとなっている。具体的に
は、回転速度検出部3によって検出され、デジタル値と
して示される回転周期と、速度目標値を示す周期目標値
41との差異に基づいて、デューティ比を示す制御値を
生成する。より詳細には、周期目標値41により示され
る回転周期が、例えば1/700である場合、図2のエ
ラー値『0』により示される回転周期は1/700を示
すこととなる。そのため回転速度検出部3より出力され
る回転周期が、例えば1/700である場合には、制御
値として、50%のデューティ比を生成する。また回転
速度検出部3より出力される回転周期が1/700より
長い場合には、その長さに対応して増加するデューティ
比を生成し、回転周期が1/700より短い場合には、
その短さに対応して減少するデューティ比を生成する。
示するモード出力61に従って乗算を行い、乗算結果を
加算部7に送出するブロックである。この乗算は、例え
ばモードが通常速度のモードである場合には、制御値生
成部4において生成された制御値を1倍する。つまり生
成された制御値を変更しない乗算を行う。またモードが
2倍速であり、制御値生成部4によって生成された制御
値がX%であるとすると、(X−50)×2+50なる
演算を行い、演算結果を加算部7に送出する。すなわ
ち、2倍速モードでは、図2に示すエラー値と制御値と
の対応関係を示す直線52を、点51を中心として、傾
きが2倍となる直線に変更する(このときには、エラー
値『0』により示される回転周期は1/1400とな
る)。
設定したとき、制御値の理想値である制御理想値(図2
では50%)と、制御値生成部4において生成された制
御値との差異を示す偏差値が、予め定められた期間にお
いて一定であるときには、この偏差値を加算部7に送出
するブロックである。詳細には、例えば、制御値生成部
4において生成された制御値が53%であり、この値が
制御ループの平衡において生じた値であるため、予め定
められた期間として、例えば100mSの期間におい
て、偏差値である3%の値が変化しなかった場合、値3
%を偏差値として加算部7に送出する。
される偏差値と乗算部6の出力とを加算し、加算結果を
モータ駆動部8に出力するブロックとなっている。
る加算結果に従った制御出力でもってモータ1を駆動す
るブロックである。詳細には、PWM9、フィルタ1
0、およびアンプ11によって構成されており、加算部
7から出力されるデューティ比に従った出力をモータ1
に供給する。すなわち、PWM9は、加算部7から出力
されるデューティ比に従った電流出力を生成し、フィル
タ10は、PWM9の出力を直流化する。またアンプ1
1は、フィルタ10の出力を電力増幅する。なお、これ
らのブロック9,10,11は、極めて安価な素子を用
いて構成されているため、加算部7から与えられるデュ
ーティ比と、モータ1に供給される出力とには、使用素
子に対応した誤差が含まれている。
明する。モード出力61が通常モードであるとすると、
制御の開始時においては、エラー状態監視部5の出力7
1の値が0%であるため、モータ1は、検出器2、回転
速度検出部3、制御値生成部4、モータ駆動部8からな
る閉ループ制御によって制御され、ある回転周期におい
て平衡状態となる。このとき、モータ駆動部8のリーク
電流等の影響によって、モータ1の回転周期が目標値
(エラー値が0)よりaだけ長くなっており、従って制
御値が、制御理想値の50%よりb%だけ多いc%にな
っていたとする。
ら出力される制御値と、制御理想値である50%との差
異を偏差値として常に監視している。そのためモータ1
の回転周期のエラー値がa、制御値がc%で平衡する
と、偏差値は一定値を継続し、その値はb%となる。こ
のため、平衡状態が100mSの期間において継続した
ときには、エラー状態監視部5は、制御値生成部4から
出力される制御値のc%と制御理想値である50%との
差異であるb%を、偏差値として加算部7に送出する。
そのため加算部7は、制御値生成部4が出力する制御値
と値b%との加算を行い、加算結果をモータ駆動部8に
与える。
げを行うことを意味する。そのためエラー値とモータ駆
動部8に与えられるデューティ比との関係が変化し、図
3に示すように、エラー値に対応する制御値が変化する
こととなる。すなわち、モータ1の回転周期と目標値と
の差異を示すエラー値を0とするためには、かさ上げ以
前では、制御値をc%とする必要のあった制御が、かさ
上げが行われた後には、(c%−b%)の値を制御値と
すればよいこととなる。このため、制御値を制御理想値
に一致する50%としたときには、モータ1の回転周期
が目標値に一致する回転周期となり、制御が平衡するこ
ととなる。
転周期でもって回転し、モータ1の回転軸に形成された
キャプスタンが目標速度で回転するので、ビデオテープ
は、目標速度に一致した速度で走行することになる。
御理想値である50%から変化するかどうかの監視を行
う。そして制御値が50%から変化したときには、モー
タ1の負荷の変動等の外乱によって平衡状態が崩れたと
判断し、加算部7に送出する偏差値を0%とする。そし
て上記動作を繰り返す。すなわち、モータ1の閉ループ
制御が再び平衡状態となり、制御値生成部4から出力さ
れる制御値と制御理想値(50%)との偏差値が一定期
間において一定値を継続するときには、偏差値を加算部
7に送出する動作を行う。
2倍速モードを指示し、乗算部6が2倍の乗算を行う場
合にも同様に行われる。
タについて示したが、ドラムモータに用いてもよいこと
は言うまでもない。また、上記実施例ではPWM出力を
行うものを示したが、これにかえてDA出力を行うよう
にしてもよい。
ボ制御装置は、回転速度検出部によって検出された回転
速度と、この回転速度の目標値を示す速度目標値との差
異に基づいた制御値を生成する制御値生成部を備えてい
る。また制御値の理想値である制御理想値と制御値との
差異を示す偏差値が予め定められた期間において一定で
あるときには、偏差値を出力するエラー状態監視部を備
えている。また制御値と偏差値とを加算する加算部と、
加算結果に従った制御出力でもってモータを駆動するモ
ータ駆動部とを備えている。このためモータ駆動部のば
らつきが原因となって、回転速度が目標値からずれた状
態において平衡が生じたときにも、この平衡は、回転速
度が目標値に一致するようにずれ、ずれた状態において
安定する。このため、モータおよびモータを駆動するモ
ータ駆動部の精度に影響されることなく、モータの回転
数を目標値に精度よく一致させることが可能となってい
る。
ーボ制御装置は、モータを、ビデオテープレコーダに使
用されるキャプスタンモータとしている。そのためキャ
プスタンモータが精度よく回転することとなり、ビデオ
テープの走行速度の精度を高めることが可能となってい
る。
例の電気的構成を示すブロック図である。
す説明図である。
の対応関係を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 モータの回転速度を検出する回転速度検
出部と、 この回転速度検出部によって検出された回転速度と、こ
の回転速度の目標値を示す速度目標値との差異に基づい
た制御値を生成する制御値生成部と、 前記制御値の理想値である制御理想値と前記制御値との
差異を示す偏差値が予め定められた期間において一定で
あるときには、前記偏差値を出力するエラー状態監視部
と、 前記制御値と前記偏差値とを加算する加算部と、 この加算部の加算結果に従った制御出力でもって前記モ
ータを駆動するモータ駆動部とを備えたことを特徴とす
るモータのサーボ制御装置。 - 【請求項2】 前記モータは、ビデオテープレコーダに
使用されるキャプスタンモータであることを特徴とする
請求項1記載のモータのサーボ制御装置。
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