WO2011132411A1 - モータ制御装置、モータ制御方法、モータシステム及びコンピュータ可読媒体 - Google Patents
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- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/18—Controlling the angular speed together with angular position or phase
Definitions
- FIG. 8 is a conceptual diagram showing an operation of scanning a predetermined area of an object with an observation sensor including a rotating body (load) attached to a motor.
- the motor system in FIG. 8 rotates the rotator 202 attached to the motor 203 at a constant target rotational angular velocity (steady target rotational angular velocity) in the direction indicated by the dotted arrow in FIG.
- the direction in which the rotator 202 faces that is, the directivity angle of the rotator 202 (solid line arrow and one-dot chain line arrow in FIG. 8) is defined by an angle from the reference direction.
- the reference angle is, for example, an angle (indicated by a solid line arrow in FIG.
- FIG. 9 shows one method for controlling a motor that drives a rotating body to rotate at a target rotational angular velocity.
- FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a motor system having a constant sample period.
- the motor system includes a scanning unit 201, a clock generation unit 205, an interrupt signal generation unit 207, and a control unit 209.
- the scanning unit 201 includes a rotating body 202 that rotates at a steady target rotational angular velocity, and a motor 203 that drives the rotating body 202.
- the scanning unit 201 detects the rotation angle 204 of the motor 203 and outputs it to the control unit 209.
- the scanning unit 201 controls the motor 203 based on the command value 211 output from the control unit 209 so that the rotating body 202 rotates at the target rotational angular velocity.
- the interrupt signal generation unit 207 generates a interrupt signal 208 by counting a predetermined number of clocks 206 input from the clock generation unit 205 and outputs the interrupt signal 208 to the control unit 209.
- the object of the present invention is to control the rotational angular velocity of the motor with high precision, that is, while synchronizing the motor with an external reference signal input from the outside, the error of the rotational angle of the rotating body from the target rotational angle.
- An object of the present invention is to provide a motor control device, a motor control method, a motor system, and a computer-readable medium that can be controlled with high accuracy so as to be small.
- FIG. 1 shows an example of a block diagram of a motor control device according to the present embodiment.
- the motor control device according to the present embodiment includes a synchronization unit 200 and a control unit 300.
- the control unit 300 calculates a command value 900 for causing the rotation angle 401 to follow the target rotation angle 801 and outputs the command value 900 to the scanning unit 100, whereby the rotation angle 402 and the target at the time t2 when the reference period T0 has elapsed from the time t1.
- the rotation angle 802 matches with a predetermined accuracy.
- the synchronization unit 11 generates an interrupt signal 104 from the external reference signal 110 input from the outside and the rotating body reference signal 109 input from the scanning unit 1, and outputs it to the digital control unit 2.
- the external reference signal 110 is input to the synchronization unit 11 at the reference rotation period Tr while synchronizing with the external device.
- the interrupt generation unit 1103 generates an interrupt signal 104 from the clock 103 and the clock count value 1106 and outputs it to the digital control unit 2.
- the interrupt signal 104 is repeatedly generated, for example, by counting the clock 103 by the clock count value 1106 immediately after the initial value setting performed after the power is turned on until the start of motor rotation.
- the interrupt signal 104 is input to the digital control unit 2 at the reference period T0.
- the scanning unit 1 is controlled to follow the target rotation angle 106 in the reference period T0, the rotation angle 102 and the target rotation angle 106 coincide with each other with a predetermined accuracy, and the three-phase command
- the control using the value 101 synchronization between the rotating body reference signal 109 and the external reference signal 110 is maintained.
- the interrupt signal 104 is obtained by adding or subtracting the difference (clock count correction value 1105) to the clock count initial value.
- the clock count value 1106 is input to the digital control unit 2 at a cycle Tv.
- the digital control unit 2 calculates a three-phase command value 101 for adjusting the rotation according to the difference (clock count correction value 1105).
- the rotation of the scanning unit 1 is adjusted according to the difference, and the rotating body reference signal 109 and the external reference signal 110 coincide with each other with a predetermined accuracy.
- the rotator reference signal 109 is synchronized with the external reference signal 110 with a predetermined accuracy.
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
第1の実施形態に係るモータ制御装置について説明する。図1に、本実施形態に係るモータ制御装置のブロック図の一例を示す。図1において、本実施形態に係るモータ制御装置は、同期化部200と制御部300とを備える。
第2の実施形態について説明する。本実施形態は、走査部と、同期化部および制御部(第1の実施形態に係るモータ制御装置)と、を備えるモータシステムである。本実施形態に係るモータシステムの構成図を図2に示す。
同期化部200は、回転体基準信号500が外部基準信号600より先に検出されたとき、基準周期T0よりも長い周期Tw=基準周期T0+(時間差a/n)で割込信号700を出力する。反対に、回転体基準信号500が外部基準信号600より遅れて検出されたときは、同期化部200は、基準周期T0よりも短い周期Tw=基準周期T0-(時間差a/n)で割込信号700を出力する。
図3A、Bにおいて、丸印は、走査部100から入力された回転角度401、401a、…、三角印は、目標回転角度801、801a、…である。ここで、本実施形態に係る目標回転角度801、801a、…は、走査部100の回転体112が所定の回転角速度で回転した場合の目標角度軌跡を上述の基準周期T0間隔で算出した角度(θ0、θ1、θ2、…)で表される。
図4A、Bにおいて、割込信号700が入力するときをHighレベルで示す。また、回転体基準信号500は回転体112が所定の角度を指向するごとに、すなわち、回転体112が1回転するごとにHighレベルになる。なお、割込信号700、回転体基準信号500、および、外部基準信号600のアサートはHighレベルに限定されるものではなく、例えばLowレベルとしてもよい。
図4Bにおいて、時刻120の時に出力された回転体基準信号500の次の回転体基準信号500は、基準周期T0のみに基づいて制御されていた場合に出力される時刻124から時間差aだけ後の時刻124aに出力される。従って、時刻124aにおいて、回転体基準信号500と外部基準信号600とは所定の精度で一致する。
第3の実施形態について説明する。図5は、第3の実施形態に係る3相モータシステムの構成を示すブロック図である。図5において、本実施形態に係る3相モータシステムは、走査部1とディジタル制御部2とクロック発生部3と同期化部11とを備える。
第4の実施形態について説明する。本実施形態に係る3相モータシステムは、図5に示した第3の実施形態に係る3相モータシステムとほぼ同様である。第3の実施形態と異なる点は、同期化部11の代わりに、同期化部11Bを備える点である。
・調整速度情報1110が1,2,…,k,…,nの場合
周期Tv=基準周期T0+(クロック103の出力間隔×調整速度情報1110×差分信号1108)
・調整速度情報1110が1/2,1/3,…,1/k,…,1/nの場合
割込信号104Bを、基準周期T0で(k-1)回、周期Tv=基準周期T0+(クロック103の出力間隔×差分信号1108)で1回、出力する。
・周期補正回数m=クロックカウント補正値1105/(クロック103の出力間隔×調整速度情報1110)。
周期補正回数m=1.00μsec/(0.00001×1)msec=100。
周期補正回数m=1.00μsec/(0.00001×5)msec=20。
周期補正回数m=1.00μsec/(0.00001×1/3)msec=300。
上記の各種モータ制御方法は、走査部100を制御する制御部300または走査部1を制御するディジタル制御部が搭載された装置のコンピュータが、プログラムを読み込むことによっても実現できる。また、該モータ制御方法の各処理は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行する。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disk-Red Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk-Red Only Memory)、半導体メモリ等をいう。
2 ディジタル制御部
3 クロック発生部
5 モータ部
6 回転体
7 A/D変換部
8 角度制御部
9 速度制御部
10 D/A変換部
11 同期化部
12 回転体基準信号生成部
101 3相指令値
102 回転角度
103 クロック
104 割込信号
105 回転角度ディジタル値
106 目標回転角度
107 速度指令値
108 3相指令ディジタル値
109 回転体基準信号
110 外部基準信号
111 モータ
112 回転体
201 走査部
202 回転体
203 モータ
204 回転角度
205 クロック発生部
206 クロック
207 割込信号生成部
208 割込信号
209 制御部
210 目標回転角度
211 指令値
100 捜査部
200 同期化部
300 制御部
400 回転角度
500 回転体基準信号
600 外部基準信号
700 割込信号
800 目標回転角度
900 指令値
Claims (9)
- 外部から入力される外部基準信号と回転体が生成する回転体基準信号とに基づき割込信号を生成して出力する同期化手段と、
前記割込信号が入力されるごとに、モータの回転角度を目標回転角度に追従させるための指令値を演算して前記モータへ出力する制御手段と、を備え、
前記同期化手段は、前記外部基準信号と前記回転体基準信号との時間差に応じて前記割込信号の出力周期を変更する、モータ制御装置。 - 前記同期化手段は、前記回転体基準信号が前記外部基準信号に同期しているときは前記出力周期を所定の基準周期とし、前記回転体基準信号が前記外部基準信号より先に検出されたときは前記出力周期を前記基準周期よりも長い周期とし、前記回転体基準信号が前記外部基準信号より遅れて検出されたときは前記出力周期を前記基準周期よりも短い周期とする、請求項1記載のモータ制御装置。
- クロックを生成して前記同期化手段に出力するクロック発生手段をさらに備え、
前記同期化手段は、前記出力周期に対応する前記クロックの数をカウントして、前記割込信号を出力する、請求項1または2記載のモータ制御装置。 - 前記同期化手段は、所定の期間内の複数周期に亘って、前記割込信号の出力周期を前記基準周期から変更する、請求項2または3記載のモータ制御装置。
- 前記同期化手段は、前記クロック発生手段のクロック出力間隔に応じて前記出力周期を変更し、
前記複数周期に亘って変更された出力周期と前記基準周期との差分の合計は、前記回転体基準信号と前記外部基準信号との差分に一致する、請求項4記載のモータ制御装置。 - 前記同期化手段は、前記外部基準信号と前記回転体基準信号との時間差の大きさに対応づけられた複数の調整速度設定情報を保持し、前記時間差に応じて所定の調整速度設定情報を選択し、該選択した調整速度設定情報に基づいて前記出力周期を変更する、請求項4または5記載のモータ制御装置。
- 外部から入力される外部基準信号と回転体が生成する回転体基準信号との時間差に応じた周期で割込信号を生成して出力し、
前記割込信号が出力されるごとに、前記回転角度を目標回転角度に追従させるための指令値を演算し、
前記指令値を用いて前記回転角度を制御する、モータ制御方法。 - モータシステムであって、
回転に応じて回転角度が変化する回転体と該回転体を駆動するモータとを備え、前記回転角度を検出して出力するとともに、前記回転体の回転速度に応じた回転体基準信号を生成して出力する走査手段と、
外部から入力される外部基準信号と前記回転体が生成する回転体基準信号との時間差に応じた周期で割込信号を生成して出力する同期化手段と、
前記割込信号が入力されるごとに、前記走査手段から入力される回転角度を外部から入力される目標回転角度に追従させるための指令値を演算して出力する制御手段と、を備え、
前記走査手段は、前記制御手段から受け取った指令値に基づき前記モータの回転角度を制御する、モータシステム。 - プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記プログラムは、コンピュータに対して、
外部から入力される外部基準信号と回転体が生成する回転体基準信号との時間差に応じた周期で割込信号を生成して出力する手順と、
前記割込信号が出力されるごとに、前記回転角度を目標回転角度に追従させるための指令値を演算する手順と、
前記指令値を用いて前記回転角度を制御する手順と、を実行させる。
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