JPS58151885A - モ−タの位置制御方法 - 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】 本発明は、モータの位置制御方法およびその位置制御装
置に係り、動作軸に、回転軸の角ｌ１ｌｔ６ｉ１１Ｉ定
するエンコーダを有し、かつモータに係る電動機を、所
定の動作回転数で駆動する丸めに、スイッチング素子を
有する制御回路を備えることにより、任意の調度をステ
ップ的に前、後進させるようにしたモータの位置制御方
法およびその位置制御装置に関するものである。

従来、任意の角度をステップ的に駆動する装置としては
、ステップモードルあるいはクラッチ付き電動機（クラ
ッチモードル）が知られている。

上記のうち、ステップモードルは、オープン制御でステ
ップ送りが可能な長所を有するが、大きなトルクの必要
なとき、あるいは高速応答の丸めＶＣは全容積が大きく
なる短所をもっている。

他方、クラッチモードルは、工業用ミシンなどに使われ
ており、高速応答性が歳い特徴がある。

工業用ミシンでは、最短時間に、定められた角ｉｔ送る
ことが重要であり、制御方法に工夫がされてきている。

しかしながら、クラッチモードルは、クラッチの摩耗あ
るいは、クラッチ０Ｎ−ＯＦＦ時の騒音が大きいなどの
短所を有している。

これにたいし、直流モードルの軸に、回転角度を検出す
る装置であるエンコーダを装着した、エンコーダ付直流
モードルを使用することにより、高速応答および轡命の
改善を図る方法がある。

この場合、モータ本体に、位置決めする能力を与えるの
は、エンコーダの信号を基にスイッチング動作をし、モ
ータに正方向および逆方向の可変電圧を印加することの
できる制御回路で、ある。

一方、モータの負荷としては、情報機器が多くなってお
り、対象とするモータ軸の慣性モーメント、あるいは負
荷トルクも種々多様である。

この場合、従来、モータをその装置と直結して。

制御ループのゲインなどを調整し、位置決め時の動作を
、できるだけスムーズに、ハンチングを少なく停止する
ようにしている。

１＋、モータを駆動する電源電圧が変化した場合、制御
ループのゲインが変化したことと等しくな〕、その都度
、ゲインを再調整するか、ある−鉱、電圧を検出しゲイ
ンを自動１１１１１１！ｉする回路を付加する必要がめ
った。

本発明は、上記のような従来技術に係るもＯの問題点を
解消し、位置決め制御のときに、負荷のイナーシャある
いは、モータに印加する電流などが変化しても、常にハ
ンチングの少ない位置決め制御を可能とすることを志向
し、減速時複数の好適な減速過程に分割し、モータの位
置制御方法の提供を、その目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明線、起動から停止ま
での速度制御過程において、現在の回転位置と停止指令
位置間の距離に応じてモータに好適な方向と大きさをも
つ電圧（電流）を印加することを基本とし、とりわけ、
減速指令による減速開始時から停止位＃までの減速過程
において、紡紀と同様好適な減速過程に分割し、その過
程においてモータに好適な方向と大きさくデユーティ）
の電圧ヲノ加するように構成したことである。

しかして、本発明に係るものは、位相決め制御のときに
、負荷のイナーシャあるいはモータに印加する電流など
が変化しても、常にハンチングの少ない位置決め制御を
可能とすることを根本の課題としているものであり、こ
れの理解への便宜に供するため、本発明に係る一実施例
を説明する前に、まず、本発明に係るものの基本的技術
思想ならびに、その発明の要点を、次に説明することに
する。

順序として、動作軸に位置を測定するエンコーダを有す
るモータにおける、位置決め制御に関係する諸要素を考
えることにする。

最初に、（イ）位置決め指令値θ。（ｒａｄ）がある。

これは、あるモータ角度から正転方向あるいは逆転方向
に、任意の角度、駆動する目標値となる。

この値祉、ミシンなどのクラッチモードルではモータ軸
で１回転を越えることは少な＾が、プリンターなどでは
、たとえば通常の角度でいうと、位置決め指令値として
１ｓｏｏ度というようにモータ軸で数回転以上になるこ
とは珍しくはない。

次に、（ロ）モータ軸に直結したエンコーダの１回転当
りのパルス数Ｐがある。

このパルス数Ｐが多いと、位置決め制御のときに選択で
きる送り角度の分解能（選択できる送り量の数）を高く
できる。

上記の位置決め指令値０・（ｒａｄ　）を前記の／（ル
ス数Ｐで表わした位置決め指令値０．、（パルス）は、
次のようになる。

０・、＝＃、　×（Ｐ／２に）（パルス）　・・・・・
・・・・（１）次いで、Ｃウモータの発生するトルク、
すなわちモータトルクＴＭ　　（ｋｇ　　”）がある。

とのモータトルクＴｗｌｄ、、次式で示される。

ＴＭ　＝Ｋｔ　×ＩＮ　　　・・・・・・川・・・・・
・・・・・・・・・・（２）ここで、Ｋ、Ｈ、モータの
トルク定数（ｋｇ−ｍ／入）、■輩は、モータ電１（Ａ
）である。

このトルク定数に−は、モータ個々の固有の値であり、
次式で示される。

Ｋ　＊　”　Ｋｔ　　ｘＮｔ　　×φ　　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（３）ここで、Ｋ、　Ｆｉ常
数％　　Ｎ、はモータ巻線数、φは、モータの磁束（ｗ
ｂ　）である。

しかして、情報機器用モータは、数百Ｗ以下の小形モー
タが多く、永久磁石モータが主流である。

この永久磁石モータの永久磁石により、上記の磁束φが
発生するが、永久磁石の磁束は温度によシ変化する。

フェライト磁石の場合、温度係数ａ、−〇、２嗟／Ｃで
ある。

たとえば、温度が一２Ｏｒから８０Ｃに変化した場合、
２０゛憾の磁束変化が生じる。

また、電流Ｉｗは、次式で示される。

ＩＭ　＝　（Ｅ　　Ｅｏ　）　／　Ｒ（Ａ）　　　　・
・・・・・・旧・・（４）ここで、Ｅは、モータに印加
される電圧（Ｖ）であり、スイッチング素子を有する制
＃回路の電圧である。

この電圧Ｅは、スイッチング時のデユティをＤもとし、
電源電圧をＥ。（■）とすると、次式で与えられる。

Ｅ＝Ｄ＊ＸＥａ＊　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・川・・・・・・（荀また、上記（４）式のＥ
ｏは、モータの誘起電圧（Ｖ）であシ、次式で与えられ
る。

Ｅ・＝に、×ω×Ｎ、×φ　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（６）ここで、ＫＩは常数、ωはモータ回
転数、すなわち速度（ｒａｄ／５ｅｃ）　テ、Ｎｌ　ｅ
　φは、ｍ述のとおり、モータ巻線数、モータの磁束で
ある。

さらに、上記の（４）式のＲは、モータの電機子抵抗Ｒ
１と、制御回路からモータまでの配線抵抗Ｒ８との和で
あり、このモータの電機子抵抗Ｒ１は、−１：２夕の使
用温度によシ変化する。

次に、また、に）モータおよび負荷の慣性モーメントが
１賛な要素となるゆ モータ軸の慣性モー　メン）　Ｊ　（ｋｇ−ｍ−ｓｅｃ
”　）は、次式で示される。

Ｊ　＝　Ｊ　ｖ　＋Ｊ　Ｌ　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・ｎ１・・・・団・（７）ここで％　ＪＭ
はモータの慣性モーメント、ＪＬはモータ軸に連結され
た負荷の慣性モーメントをモータ軸に換算した値である
。

しかして、（ハ）負荷側で考慮されるべき他の！！素と
して、負荷トルクＴＬがある。

この負荷トルクＴＬと、前記した（温式のモータトルク
ＴＭとの差が、モータ軸を加速するときの加速トルクＴ
１　　となる吃のである。

すなわち、加速トルクＴ、は、次式で示される。

ＴＩ”ＴＭ　　Ｔ＆　　　・・団・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（８）一方、モータの
減速時の減速トルクＴ、は、スタートトルクと負荷トル
クとは同一方向となることを考慮すると、次式で示され
る。

Ｔｙ”Ｔｍ＋ＴＬ　　・・川・・旧・・・・・川・・・
・・・・・・・・・（９）さらに、（へ）装置の最高速
度ω、−１が重要な要素である。

モータは、さきの（Φ式で、その左辺を最大制御電圧Ｅ
１としたときのモータ回転数、すなわち速度ω、が最高
回転数となるが、装置の許容できる最高速度ω、−６は
、モータの出しうる最高回転数よシ低ｉ値となることが
多い。

この最高速度ω、−１は、装置の動作を満足し、かつ充
分に信頼性、耐久性の確保できる値に選択されており、
装置のメカニズムおよび動作が決まれば、それにともな
い、決定される。

し九がって、同一モータであっても、そのモータが搭載
される装置の違いにより、前記のω、−１は変ることに
なる。

次に、（ト）モータの加速および減速時の重要な要素で
ある、加速度α１、減速度ａ、　Ｆｉ、次式で示される
。

Ｑｌ　＝ＴＭ　　ＪＬ／Ｊｍ＋Ｊｚ＝Ｔｔ　／Ｊ　””
（１Ｇ）ａｍ　＝ＴＭ　＋ＴＬ　／　ＪＭ　＋Ｊ　ｓ　
＝Ｔ＊　／　Ｊ　””（１１）以上、位置決め制御に関
係する諸要素は上記のとお〕である。

上述したところを吃参照して、いま、位置決め制御の方
法として、到達すべき距離にたいし、モータの速度を制
御することとして、これを次に述べる。

位置θを速度ω（ｒａｄ／５ｅｃ）　で示すと、以下の
ようになる。

すなわち、位置σは、速度の積分値である。

ここで、到達すべき位置決め指令値ａ０に到るモータ動
作は、まず、停止時から最高回転数に係るモータの速度
（指令値）ω、　（ｒａｄ／５ｅｃ）まで加速し、この
ときの加速ＦｔａＩｋ測定する。そして残りの移動距Ｍ
ｋθとしたとき、ω＝ｆ１７Ｔから求まるωと最高速度
ω、と全比較し、ωくω。

に達したときに最高速度ω、から減速する。

この様子を示すものが第１図のモータの減速状態説明図
である。

すなわち、第１図（ａ）はモータの速度ω、第１図（ｂ
）Ｖｉモータ電流Ｉｙ４第１図（Ｃ）　ハ％−タの位置
θの様子を示すものである。

そして、各図で、実線は、装置とモータおよび制御回路
のＦ！鴫整を充分に行なつ九場合であり、停止時にハン
チングが無くスムーズに動作している。

他方、一点鎖線は、実線の場合と同じモータが、装置の
違い、あるいは制御回路の電圧の違いにより、同じモー
タ、制御回路では対応がつかなく。

ハンチング分生じている場合を示しているものである。

最初に、上記における実線の場合の動作を説明する。

＃Ｉ１図（ａ）において、ｔ、は、モータの最高回転数
に係る最高速度ω、に加速する時間、を雪は、最高速度
ω、から速度零に減速する時間、１、は、最高速度ω、
で定速運転する時間である。

また、第１図（ｂ）で、モータ電流１ｍは、加速時と減
速時に、その値が同一で、向きが反対である。そして、
最高速度ω、でＯ定速運転時の電流は、加速時および減
速時と比較して、非常に小さい値である。

さらに、第１図（Ｃ）において、位置決め指令値０ｏに
達するときに、位置０が、加、速時は放物線的、定速運
転時は直線的、減速時は指数関数的に変化する様子を示
しである。

減速が始まるときに、減速を開始すべき残りの距離θ−
３とするとω＝　帛’−１１’　、、になっており、予
め調整されているために、速度零になったときに位置θ
は、はぼ零、すなわち上記θ０との差はなく０−θ。と
なり、スムーズに停止することができる。

これにたいし、一点鎖線で示す場合は、上記に述べた実
線の場合と比較して、加速度および減速時の加速度およ
び減速度が３〇−減少している場合を示すものである。

これは、たとえば同じモータが異なる装置に組込オれた
とき、あるいは制御回路の電源電圧の違いなどにより、
さきの（１０）　、　（１１）式で計算される値が３０
係減少した場合である。

この場合、加速時間は、実線の場合の３０チ増加した時
間となり、最高速度ω、に達したのち定速回転を行ない
、残りの距離に係る＃幻のときω、≧ｆＴ７７に達した
ときに減速を開始する。

速度が零になった時点ｔ、で、位置θは、位置決め指令
値θ０よりΔθ、だけオーバすることになる。

これは、減速のときに実線の場合と比較して、減速度が
３０チ小さいために、減速時間が３〇−増加すると七に
より、減速時に進む位置が、残りの距離に係る０４１よ
シ大きくなるためである。

時点ｔ４より速度が逆転し、オーバしたΔ０１を零にす
べく、何回かハンチングしながら制御系のダンピング作
用と停止制御ルーチンの働きにより停止する。

以上に述べたところにより、本発ｔＵＯｗ点は、加速時
の加速度と、減速時の減速度が、ある一定の関係にある
ことに着目し、その加速度を測定し、減速時の減速開始
時の残りの距離に係るθ幻を計算すると共に減速過程を
適宜分割し、分割され九個々の減速過程において、最適
な減速動作させることにある。

すなわち、これを詳述すると、さきの（１０）　、　（
１１）式より一　減速度α！は、加速度ω倉　との関係
を、次のように表わせる。

（ｆｔ＝　（ＴＭ　＋ＴＬ　）　／　（ＴＭ　　Ｔｓ　
）　×Ｑｔ　　・”（１３）とれより、さきの減速を開
始すべき残りの距離に係るθ−における速度ωは次のよ
うにして決まる。

（ω＝ω１　）　　・・・・・・・・・（１４）ここで
、Ｋ　ａ　ａは、（Ｔｗ−ＴＬ）／　（ＴＭ−ＴＬ　）
で、定数である。

このようにすると、加速度ａ、は、前述したモータの電
流ＩＭ％磁束φ、電源電圧Ｅ４．、デユーティＤ１、モ
ータの電機子抵抗Ｒ１および配線抵抗Ｒ□、モータおよ
び負荷の慣性モーメントＪ舖およびＪＬの影Ｗを考慮し
ているために、任意の角ｌｔｔステップ的に送る動作に
おける減速度を、その都度、計算することができる。

これにより、残りの距離に係るθ−を、その都度、計尊
している九′めに、常に、さきの第１図に示す実線の場
合のような、ハンチングのないスムーズな停止動作管期
待でき、第１図に示す一点鎖線の場合は、第２図に示す
実線のように改良される。

ここで、簡単のために、加速時、減速時のモータのトル
クＴＭにたいし、負荷トルクＴ４は無視できるほど、小
さいとする。

実際に、情報機器用の応用分野では、上記ＴＬがＴｗの
数−以下の場合が多い。

上記のような条件、すなわち、さきのに、−がｌに近い
という条件で、減速度’１％および減速を開始すべき速
度ωは、次のようにして求まる。

ａ鵞　＝α１　　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１５）ω＝３＊１２．−
１９　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（１６）すなわち、改良された値である第２図に示す
０−８は、第１図のθ、ｌより１１０．７＊１．５で、
ｔＳ倍大きい値となって匹る。

ここでは、加速時および減速時の電流Ｉｗは、同一とし
である。通常、モータを最小時間で加。

減速することを考えると、この値は、制御回路の電流容
量から制限される値と同一となる。

次に、加速度の測定法として、単位時間での速ｋｆ化を
測定する方法と、単位速度での時間を検出する方法とが
ある。

第３図は、その単位時間で速度を検出する方法を示し九
ものである。

すなわち、単位時間ｔ、での速度ω、を測定すると、さ
きの加速度ａ、は、次の式で求まる。

α１＝ω’ｗ　／　’　ｗ　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（１７）第４図に示す
、速度ωと時間との関係曲線により、単位速度（この場
合、最高速度０層　としている）Ｋ達する時間ｔ、を測
定すると、加速度鮨は、次式で求めることができる。

α、＝ω、／ｌ、　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１８）以上のようにして求
めた加速度ａ、により、減速度ａ、および減速を開始す
べき速度ωは、さきの（１３）、　（１４）式より求ま
る。

とのθ、け、位Ｉｔをその都度測定すれば判定できる。

減速度α、　１１、距離に係る位置θにたいする速度ω
に置き換えて制御する。

第５図（ａ）および第５図（ｂ　）　Ｖｉ、減速時の速
度ωと位置θを示すものである。

減速開始の時間全零とすると、上記の位置θと速度ωと
の関係は、以下のようになる。

θ”＃ａ　　（ω、ｔ−１／２〜（１）　　・・・・・
・・・・（１９）この関係から位置θと速度ωは第６図
のようになる。即ち位置θに対する速度ωが求まったこ
とになシ、このωを速度指令ω屓として制御することに
より、減速度ａ、ｔ−制御したこととなる。

第６図に対する位置０に対する速度０脚を加速時の加速
度からその都度求めることによシ、負荷の変動勢に充分
適応して減速することができる。

減速が終了すると次に徐々にゲインを下げていく、つ壕
り減速パターンの最後の速度指令をω鵬とし、これに対
するモータ速度ｔωとするとき。

モータに印加する電圧つまシブニーティは次式で与えら
れる。

チューティ＝ＧＸ　（ω買−ω）　　・・・・・・・・
・（２０）なお式中のＧはゲイン（比例定数）である。

そして、残り位置θが小さくなるに従い、このゲインＧ
ｔ−小さくしていく。つぎにゲインＧをあまり下げると
デユーティが小さくなりすぎて、モータが停止し７てし
まう場合もでてくる。このようになると、デユーティの
算出ケ次の式に変更する。

チューティ＝Ｓ、＋θ　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（２１）ただし、Ｓ　−”　Ｓ−＋十
’ サフィックスｎは時系列を意味し、ｎは今回ｎ−１を紡
回の値をとる。δは足し込む値で積分定数に和尚する４
のである。このようにして、モータが停止することなく
目的の位置に達したらその位置に保持するような制御を
行なう。保持制御のためには、コギングのないモータで
は電源をオフつまりデユーティ管零にすれば曳いが、コ
ギングが問題となる場合、コギングトルクに相当するデ
ユーティを出しておく必要がある。

以上制御の方法をまとめると第７図に示すように位置θ
によって制御の構造が変化している。

つまり−〉０番で情、最高速度ω嘗での運転を行ない、
ａ４〉θ〉θ１では先に求めた加速度αの情報から減速
パターンを決定し、パターン運転を行なう。θ、〉０〉
θ、ではゲインを徐々に下げることによりモータ速度を
徐々に小さくし、ｈ＞θ〉θ、では積分項を追加するこ
とによりモータが停止してしまわないようにし、θ、＞
θではその位置に保持するようにデユーティ制御ｌｔ行
なうのである。

以上に詳述したところにより、本発明に係るものにおい
ては、さきに述べ九ごときの基本的技術思想ならび（諸
要素および特徴を有するものとしたものである。

次に１本発明のモータの位置制御方法に係る一実施例ｔ
１その位置制御装置に係る一実施例をあわせ、各図を参
照して説明する。

ここで、第８図は、本発明の位置制御装置の一実施例に
係る構成図、第９図は、その回転方向検出回路の例示図
、第１０図は、その動作説明図、第１１図は、同じく位
置検出回路の例示図、第１２図は、その動作説明図、第
１３図は、同じく速度検出回路の例示図、第１４図は、
その動作説明図、第１５図は、同じくドライブ１路の例
示図、第１６図は、その動作説明図、第１７図は、同じ
〈マイクロコンピュータ回路の例示ブロック図、第１８
図は、動作°説明フローチャート図である。

まず、第８図において、電源ｌにトランジスタ２０〜２
３のＨ形ブリッジ回路および、ダイオード２４〜２７の
ブリッジ回路を接続している。

すなわち、電源ｌの正極側には、トランジスタ２０．２
２のコレクタおよび、ダイオード２４゜２６のカンード
を接続しており、負極側には、トランジスタ２１．２３
のエイツタおよび、ダイオード２５〜２７のアノードを
接続している。

トランジスタ２０のエミッタは、トランジスタ２１のコ
レクタおよび、ダイオード２４のアノード、同２５０カ
ンードとともに、モータ２の１端子に接続し、モータ２
の他端子は、トランジスタ２２のエミッタ、同２３のコ
レクタおよび、ダイオード２６のアノード、同２７のカ
ンードに接続されている。

そして、モータ２の軸は、負荷３および工７コーダ４を
駆動し、エンコーダ４の出力である同転信号１０は、そ
れぞれ、回転方向検出回路５、位置検出回路６、速度検
出回路７に入力される。

上記の回転方向検出回路５の出力である回転方向信４１
１は、マイクロコンピュータ回路９シよび位置検出回路
６に入力される。

また位置検出回路６の出力である位置信号１２および速
度検出回路７の出力である速度信号１３ハ、トモにマイ
クロコンビ二−タ回路９に入力される。

さらに、マイクロコンピュータ回路９に社、外部装置よ
り、位置指令１８および最大速度指令１９が入力されて
いる。

コＤ　Ｙ　イクロコンピュータ回路９かうｕ、　ｆ’ユ
ニーィ信号１４と正逆転信号１５が出力され、ドフィプ
回路８の出力である正回転出力１６ａ％　　）ランジス
タ２１．２２のベースに、逆回転出力１７は、トランジ
スタ２０．２３のベースに、それぞれ接続されている。

以上めような構成による動作は、次のごとくである。

マス、マイクロコンピュータ回路９に、位置指令１８と
最高速度指令１９を与えると、モータ２の回転方向を調
べる回転方向信号ＩＩ、モータ２ヤの速ｆを調べる速度
信号１３および、モータ２の位置會調べる位置信号１２
を、それぞれ取り込んで演算を行ない、モータ２に与え
る電圧を与えるためのデユーティ信号工４および、そ−
夕２の回転方向を決定する正逆転信号１５を、それぞれ
ドライブ回路８に出力する。

このドライブ回路８では正転の場合は正回転出力１６ｉ
出力して、トランジスタ２１．２２をデユーティ信号１
４に応じてＯＮし、モータ２に回転力を与える。

始めは、モータ２の位置信号１２が位置指令１８と離れ
ており、モータ２に加える電圧のデス−テイを大きくし
て、モータ２の立上りを早くする。

モータ２の速度が上って、速度信号１３が最高速度指令
１８に近づくと、今度は、モータ２が位置指令１８で停
止できるように、逆回転出力１７を出力して、トランジ
スタ２０，２３１導通させ、モータ２に制動力を与えて
、モータ２１に早く安定に、位置指令１８に停止させる
ように動作する。

上記の第８図に示す各ブロックを、次に、さらに詳しく
説明する。

回転方向検出回路５の一例を第９図に示す。

５１は、Ｄタイプのフリッププロップで、クロック端子
５２の入力には、２相出力に係るエンコーダ４の一方の
回転信号１Ｏ−１ｔ、［）端子５３の入力には、エンコ
ーダ４の他方の回転信号１Ｏ−２ｔ−加える。

クロック端子５２０入力値、立上り時のエッヂで動作す
るので、フリップフロップ５１の出力である回転方向信
号１１は、ｌｉｏ図に示すように、エンコーダ４の２相
出力における回転信号１Ｇ−２が同１Ｏ−１より進んで
いる場合は、クロック信号に係る回転信号１Ｏ−１の立
上り時には、Ｄ端子５３０入力信号である回転信号１０
−２は、常に＠ｌ”レベルとなる。

また、エンコーダ４０回転方向が変って、２相出力のう
ちの回転信号１ｏ−２が同１０−１より遅れた場合は、
＠１０南の（イ）のように、クロック入力である回転信
号１Ｏ−１の立上シ時は、Ｄ入力信号である回転信号１
Ｏ−２が°Ｏ°レベルにあって、フリップフロップ５１
の出力である出力端子５４からの回転方向信号１１は、
１０ルベルとなる。

以上のよ・うにして、回転方向検出回路５によシ回転方
向全検出できるものである。

次に、位置検出器Ｉ８６を、第１１図により詳しく説明
する。

すなわち、この回路は、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１と
ラッチ６２とで構成されている。

ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１のクロック入力として回転
信号１０ｔ−、ＵＰ／ＤＯＷＮ入力として同転方向信号
１１を用いる。

ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１の出力Ｐａ　　Ｐ−は、ラ
ンチ６２の入力に接続され、ラッテ６２の出力は、位置
信号１２として取り出すものである。

また、ラッチ６２のストローブ端子には、ストローブ信
号６３により、ラッチを行なうものである。

さらに、上記ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１およびラッチ
６２には、リセット入力６４が入力されている。

これらの動作は、第１２図に、そのタイムチャートを示
すように、クロック入力の回転信号１０ｔＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ６１でカウントするが、回転方向信号１１が
°１°レベルの間は、ＵＰカウンタとしてカウントＵＰ
Ｌ、、同カウンタ６１のカウンタ出力信号は％　ｐｏ〜
Ｐ、のように変る。

しかし、モータ２の回転方向が逆転した場合は、回転方
向信号１１が、第１２図の（イ）のように、＠０１とな
って、上記カウンタ６１はＤＯＷＮカウンタとなりＤＯ
ＷＮカウントを始める。

そして、所定時間ごとに、ストローブ信号６３をラッチ
６２に加えて、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１の内容をラ
ッチし、位置信号１２１ｉ常に新しい値にしておくもの
である。

しかして、新しく位置指令１８が入力された時点で、Ｕ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ６１およびラッチ６２Ｖｉリセッ
ト信号６４の入力によってリセットされる。

次に、速（検出回路７Ｆｉ、第１３図に示すように、カ
ウンタ７１とフッチア２とによって構成される。

カウンタ７１のクロック入力には、エンコーダ４からの
回転信号ｌＯが入力され、カウンタ７１のイネーブル端
子には、一定時間のカウンタイネーブル信号７３および
、リセット端子にはカウンタリセット信号７４が入力さ
れている。

カウンタ７１のカウンタ出力（Ｉ’ｔ　Ｓ　ｅ〜８．は
、ラップ７２の入力に入っており、ラッチ７２の出力が
速度信号１３として外部に取り出される。

ラップ７２には、ラッチストａ−ブ信号７５が入力され
ている。

これらの動作は、第１４図のタイムチャートに示すよう
に、カウンタ７１１１ｔ、カウンタイネーブル信号７３
がある開動作して回転信号１Ｇをカウントし、カウンタ
出力信号８ｏ＝８−に出力する。

次に、ラッチ７２のランチストローブ信号７５により、
上記の出力信号８０〜ＳＩＩの内容をクツテア２でラン
チする。

次の瞬間、カウンタリセット信号７４により、カウンタ
７１をリセットし、次の計画に備えるものである。

したがって、ある一定時間のカウンタイネーブル信号７
３の間の回転信号１０（−計数しており、モータ２の速
度に比例した値が、速度信号１３に得られる。

次に、ドライブ回路８は、第１５図に示すように、イン
バータゲート８１とアンドゲート８２゜８３とにより構
成されている。

さきのデユーティ信号１４はアンドゲート８２゜８３の
１人力に接続され、アンドゲート８２の抽入力には、正
逆転信号１５を、を九アンドゲート８３の抽入力には、
インバータゲー）８１を通して接続されるようになって
いる。

との゛ように構成すると、第１６図のような、デユーテ
ィ信号１４および正逆転信号ｉ５が入力されると、アン
ドゲート８２の出力には、正逆転信号１５が°１ｍレベ
ル時のみ、デユーティ信号１４が現われ、正回転出力１
６となる。

また、アンドゲート８３の出力に紘、正逆転信号１５が
１０ルベル時のみ、デユーティ信号１４が現われ、逆回
転出力１７となる。

次に、マイクロコンピュータ回路９は、中央処理値ｆＩ
ｔ％　Ｒ’ＡＭ（ランダムアクセスメそす）、ＲＯＭ（
リードオンリメモリ）、入出力部などにより構成され、
ＲＯＭ内に記録され九プログラムによって動作するもの
である。

この動作のブロックを示すものが第１７図である。

外部装置から、位置指令１８、最高速度指令１９ｔ−人
出力部を介して読み込み、これと現在の位ｋＭ号１２と
を比較し、それに応じた速度指令値ωＩＩを計算する。

次に、埃速度信号１３を読み込んで、上記速度指令値ω
胃との差に対応したデユーティを計算しデユーティ信号
１４を出力する。

また、回転方向信号１１１読み込み５位置指令１８、位
置信号１２などにより、正逆転を判断し、正逆転信号１
５を出力するものである。

以上に説明した、位置制御装置に係るものの、位置制御
方法の動作について、第１８図のフローチャートで説明
する。

プログラムがスタートすると外部装置より与えられて最
高速度ω、および位置指令１ｓｔ＠８図の位置指令８、
最高速度指令１９より読込む、そして、−・が基準値θ
、よシ大きいときはモータ速度ω、位＠ａ、回転方向信
号ＲＷｔ−読込み、これ轡より一定のデユーティＤＩお
よび正逆転信号Ｒａｔ出力する。

そして移動した距離がθ、に違したときの速度ω、およ
び時間ｔ、をメモリする。

一方〇〇がθ、より小さめときは前回に使用したωｍｅ
ｔ−ｔ−使用することにし再メモリする。

そして、このω１．ｔ、よシ加速贋ヲ算出し、この加速
度に従い減速パターンおよび＃ａ（＃ａ）の計算を行な
う。この減速パターンはメモリしておく。

つき°にθ、ω、Ｒｗを読込みθ〉６４よシ大きいとき
け速度指令値として最高速度ω１　を使用し、Ｄｉ　＝
Ｇ’　（ω、　　（ｄ　＞によって決まるデユーティを
出力する。この式でＧは比例定数、ω！は最大速度、ω
はモータの検出速度である。このように最高速（でモー
タが回転すると残シの移動距離０は小さくなりやかて、
θ、〉−シθ、とする。この領域では先に決めた減速パ
ターンから速度指令ωｗ＋ｔｌ！出し、パターン運転を
行なう。このパターンは加速度αと位置エラー〇との関
数で吟＝キｒ］７　となっている。

この領域でのデユーティ計算式は デユーティＤｔ＝ＧＸ（ω胃−ω）である。

そして、θａ〉θ〉＃ｔとなると先のパターンの最終値
つまり最低速度ω−を速度指令とし、ゲインｋＧからＧ
′に徐々に下げていく。このときのゲインはθに関係し
、Ｉが小さくなるとゲインＧ′も小さくする。デユーテ
ィは次のようになる。

Ｄ　＊　＝　Ｇ”　（ω真−ω） この領域では速度指令ω陶は一定値であるが、ゲインが
徐々に小さくなるので、デユーティも小さくなり円滑に
減速されることになる。

そして、ｈ〉θ〉０．の領域になると、積分項によって
デユーティを決めるようにする。つまシ積分項の初期値
Ｊ０＝０とし、 Ｊ、＝Ｊ、、＋δ デユーティＤｓ＝Ｊ−＋θ δは積分定数でフンプリング時間や加速ｌ［によって選
定される値である。このａが大きすぎるとモータのデユ
ーティが急変することになシ停止位置のごく近くにめる
にもかかわらず急加速することになり円清な停止ができ
なくなる。逆にδが小さすぎると一度止まってしまった
とき再び動き出すまでに時間がかかり位置決めに時間を
要することになる。このようにして途中でモータを停止
させないようにしてθくθ１の領域までもってくる。

仁の領域ではモータが停止すればそのｔｔにするがモー
タが振動していればデユーティを徐々に小さくする。そ
してデユーティが計算できたら、正逆転信号Ｒ嗜　と七
もに出力し、再び、０．ω。

Ｒ，ｔ−絖みこみ以上を繰シ返すことになる。

このフローチャートによって説明した５つの制御領域を
位置θに応じてその制御手法と運転内容を次嵌１に整理
しまとめた。

以上説明したように本発明によれば、停止させるべき目
標位置までの距嶋に応じて、制御プロセスを変えるよう
に構成したので、短時間でしかも円滑に所定の位置に位
置決めできる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

ｓｒｔ図（、ｊｌ）、（ｂ）、（Ｃ）　　はモータの減
速状態説明図、第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はｔｓＩ
図の改曳状態説明図、第３図は単位時間で速度を検出す
る方法の説明図、第４図は速度と時間との関係曲線図、
＃Ｉ５図（５１）、（ｂ）社減速時の速度と時間、位置
と時間の関係曲線図、第６図拡、その速度と位置の関係
曲線図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は位置決め制御説明図、
第８図に本発明の位置制御装置の一実施例に係る構成図
、第９図はその回転方向検出回路の例示図、嬉１０図株
その動作説明図、第１１図社同じく位置検出回路の例示
図、第１２図はその動作説明図、第１３図社同じく速度
検出回路の例示図、第１４図はその動作説明図、第１５
図は同じくドライブ回路の例示図、第１６図りその動作
説明図、第１７図社同じくマイクロコンピュータ回路の
例示ブロック図、第１８Ｅｔ！動作説明フローチャート
図でるる。 １−・・電源、２・・・モータ、３・・・負荷、４・・
・ヱ／コーダ、５・・・回転方向検出回路、６・・・位
置検出回路。 ７・・・速度検出回路、８・・・ドライブ回路、９・・
・マイクロコンピュータ回路、１Ｇ・・・回転（１号、
ｘｔ・・・回転方向愼号、１２・・・位置信号、１３・
・・速度信号、１４−・中デユーティ信号、１５−・・
正逆転信号、１６・・・正回転出力、１７・・・逆回転
出力、１８・・・位置指令、１Ｇ−・・蝦高速度指令、
２０輌２３・・・トランジスタ、２４〜２７・・・ダイ
オード、５１−Ｄタイプフリップフロップ、５２・・・
クロック端子、５３・−り端子、５４・・・出力端子、
６ｌ−ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ、６２・・・ラッチ、６
３−・・ストローブ信号、６４−・・リセット信号、Ｐ
・〜Ｐｍ−ＵＰ／ＤＯＷＮカクシ声出力信号、７１−・
・カウンタ、７２・・・ラッテ、７３・・・カラン−イ
ネーブル信号、７４−・・カクンタリ竜ット信号、７５
・・・ラッチストローブ信号、Ｓ・〜Ｓ、・・・カウン
タ出力信号、８１・・・インバータゲート、８２．８３
・・・アンドゲート、ω・・・速度。 ω、・・・蝦高速度指令値、ω、−９・・・装置の蛾高
速度、ω箇・・・速度指令値、ω、・・・速度信号、ｅ
・・・位置、０゜・・・位置決め拐令値、＃、・・・基
準値、＃−２θＵｅ’−３・・・減速を開始すべき残り
Ｏ距［Ｋ係る角度。 葛、ｙｍ 感４図 ’　　　ｔｔ　　　　ｇｌ閏 第ｆ（ｉＪｔυ ｔｑ図 ＠ｔｏｅａ ；−−−−−→−（イノ ｇ　ｕ　ｆｉＪ Ｊ ８１３図 第１４図 Ｓ３−。 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動作軸の回転角度を検出する角度検出器と、この角
   度検出器から得られる動作軸の回転角度および回転速度
   と、モータに与えられた位置決め指令値とく応・じてモ
   ータを所定の位置に位置決め制御するものにおいて、 位置決め指令値が与えられた後の起動から停止までの制
   御王権に、少なくとも加速時に加速ＦｔＬを検出し、そ
   の後最大速度で定速制御する第１の制御領域と、減速開
   始時点と停止指令位置までの距離、モータの発生トルク
   、および負荷の大きさによって決定される所定の減速パ
   ターンに従って減速される第２の制御領域と、位置決め
   指令値によって指令された停止位置にそのモータをその
   モータのコギングトルクに打勝つ電力を与えて保持する
   第３の制御領域を含むことを特徴とする毫−タの位置制
   御方法。 ２　前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前
   記＃！２の制御領域と第３の制御領域との間に積分項に
   応じ九電力をモータに印加して制御する第４の制御領域
   を含むことを特徴とする七−タの位置制御方法。 １　前記特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、前
   記第２の制御領域と第４の制御領域との間にゲインを徐
   々に下げて制御する第５の制御領域を含むことを特徴と
   するモータの位置制御方法。