JP2019162011A - Motor control device and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device and a motor control method.
回転モータの速度や位置を検出し、これを目標値に一致させるよう制御するフィードバック制御技術は以前から知られている。このためにはモータ軸にエンコーダを取り付けるのが一般的である。 A feedback control technique for detecting the speed and position of a rotary motor and controlling it to match a target value has been known for a long time. For this purpose, an encoder is generally attached to the motor shaft.
しかし、エンコーダを取り付けるとコスト増となり、またサイズも大きくなるため、エンコーダ等の位置検出手段を用いずに位置や速度を検出したいという要請がある。 However, if an encoder is attached, the cost increases and the size increases, and there is a demand for detecting the position and speed without using position detecting means such as an encoder.
これに対し、特許文献1には、エンコーダを用いず、もともとブラシレスモータの駆動電圧をモータ角に応じて各コイルに順次転流させるために設けられていた複数のホール素子を用いて、ホーエンコーダと等価な高分解能な回転位置検出信号を生成する技術が開示されている。駆動転流用にはホール信号のゼロクロスで比較的分解能の粗い角度情報を用いるが、位置・速度制御用の回転位置検出信号としては、ホール信号ゼロクロス前の正弦波をマルチレベルスライスするなどしてゼロクロスよりも高い分解能の位置情報を得る。
On the other hand,
しかし、複数のホール素子の角度配置ずれや感度ばらつき、あるいはホール信号のオフセット等により、生成した回転位置検出信号(擬似エンコーダ信号)は周期的な位相ずれを持ってしまう。その周期はモータ回転子(ロータ)の着磁極ペア(極対)あたり1回あるいはn(n>=1)回になることがわかっている。モータの一周の極対の数は3から6極対程度のことが多く、6極対(つまり12極)の場合は、モータ回転数の6倍(n=1)や12倍(n=2)の周波数成分を有する周期的な検出位置ずれが生じることになる。 However, the generated rotational position detection signal (pseudo-encoder signal) has a periodic phase shift due to angular arrangement deviations, sensitivity variations, Hall signal offsets, and the like of a plurality of Hall elements. It is known that the cycle is once per n pole pairs of the motor rotor (rotor) or n (n> = 1). The number of pole pairs around the motor is often about 3 to 6 pole pairs. In the case of 6 pole pairs (that is, 12 poles), the motor speed is 6 times (n = 1) or 12 times (n = 2) ), A periodic detection position shift having a frequency component occurs.
この位置検出信号(擬似エンコーダ信号)を用いて速度制御を行うと、位置検出信号から抽出した検出速度が目標値に一致するように制御するので、検出速度に周期的なずれがあると、制御が追従してしまい、モータ速度に周期的ずれ、すなわち回転ムラが生じてしまう。 When speed control is performed using this position detection signal (pseudo encoder signal), control is performed so that the detection speed extracted from the position detection signal matches the target value. Will follow, causing a periodic shift in motor speed, that is, uneven rotation.
特許文献2には、制御ループ中に、この擬似エンコーダ信号に含まれる周期的なずれ成分を打ち消すようなノッチフィルタ(特定の周波数の応答性が低下するように制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部)を挿入することにより、当該周期的ずれに追従制御されて起こる回転ムラを低減できるように構成が開示されている。
しかし、このノッチフィルタの中心周波数(ゲイン低下させたい中心周波数)が制御の交差周波数(制御ループ一巡伝達関数のゲインが0dBになる周波数)に近いと、フィルタの位相遅れが交差周波数における位相余裕を低下させ、速度や位置制御が不安定になったり発振したりする。これを避けるため、特許文献2では、交差周波数以下、望ましくは交差周波数の1.5倍の周波数以下ではフィルタでゲイン低下させない(ゲインを1とする)のが好ましいとしている。
However, if the center frequency of this notch filter (the center frequency at which the gain is to be reduced) is close to the control cross frequency (the frequency at which the gain of the control loop loop transfer function becomes 0 dB), the phase delay of the filter will cause a phase margin at the cross frequency. The speed or position control becomes unstable or oscillates. In order to avoid this, in
このため、特許文献2の技術では、制御の交差周波数の1.5倍以下ではフィルタが効かず、擬似エンコーダムラに起因する回転ムラを低減できない。また、この帯域でフィルタを効かせようとすると位相余裕不足により制御が不安定になる。
For this reason, in the technique of
上述のように、従来のモータ制御装置では、モータの回転ムラの低減がふじゅうぶんであり、また、所望の周波数帯域でのフィルタを効かせようとすると、位相の余裕に不足が生じ、それにより制御が不安定になるという問題がある。 As described above, in the conventional motor control device, the reduction in the rotation unevenness of the motor is sufficient, and when trying to apply the filter in the desired frequency band, the phase margin is insufficient, thereby There is a problem that the control becomes unstable.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンコーダ等の高価な位置検出手段を用いることなくモータの位置検出信号を生成できるモータ駆動手段を用い、その位置検出信号に周期的な誤差があっても、これを使って制御したときの回転ムラや騒音を従来技術よりも広い回転数範囲で低減でき、かつ制御の安定性を維持できるモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to use motor drive means that can generate a motor position detection signal without using expensive position detection means such as an encoder. To provide a motor control device that can reduce rotational unevenness and noise when controlled using this even in the presence of periodic errors in a wider rotational speed range than conventional technology, and maintain control stability. is there.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータ制御装置は、モータの磁極位相を表す磁極位相信号を変換して、前記モータの出力軸の回転量および回転方向を表わす信号であって、前記磁極位相信号に対して分解能の高い回転位置検出信号を出力するモータ駆動部を制御する。モータ制御装置は、前記回転位置検出信号と、目標信号とに基づいて、前記モータ駆動部が前記モータに供給すべき電力を制御する制御部を備える。前記制御部は、前記モータの磁極の数を表す極数と前記モータの回転数とに応じて、特定の周波数の応答性が低下するように制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部を含み、前記制御ゲイン設定部は、前記特定の周波数に応じて前記応答性の低下量を漸増あるいは漸減させる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a motor control device according to the present invention converts a magnetic pole phase signal representing a magnetic pole phase of a motor to represent a rotation amount and a rotation direction of the output shaft of the motor. A motor driving unit that outputs a rotational position detection signal having a high resolution with respect to the magnetic pole phase signal. The motor control device includes a control unit that controls electric power that the motor driving unit should supply to the motor based on the rotational position detection signal and the target signal. The control unit includes a control gain setting unit that sets a control gain so that the responsiveness of a specific frequency is lowered according to the number of poles representing the number of magnetic poles of the motor and the number of rotations of the motor, The control gain setting unit gradually increases or decreases the amount of decrease in the response in accordance with the specific frequency.
本発明によれば、モータの回転ムラや騒音を広い回転数範囲で低減でき、かつ制御の安定性を維持できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the rotation unevenness and noise of the motor in a wide rotation speed range and to maintain control stability.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1のモータ制御装置の機能構成を説明するブロック図である。本実施形態のモータ制御装置1は、モータ2を駆動させるモータ駆動部3を制御する制御部4を有する。モータ制御装置1は、制御部4により、クロックCLKの数と周波数が、モータ2の出力軸の回転角度(モータ角)と角速度に比例するように、モータ2の駆動を制御する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the motor control device according to the first embodiment. The
CLKは、指令クロックパルスを意味し、このCLKの数がモータ駆動制御における位置指令となり、このCLKの周波数がモータ駆動制御における速度指令となる。 CLK means a command clock pulse, the number of CLK is a position command in motor drive control, and the frequency of CLK is a speed command in motor drive control.
図1中、符号5は周波数検出手段で、指令クロックCLKの周波数を検出して速度指令ftgtを出力する。具体的には、周波数掲出手段5によるCLKの周波数検出は、CLKの周期を計測して、その逆数を演算する、あるいはCLKの数をカウントして一定時間毎にカウント値の差分をとる、など公知の手法で、実現できる。 In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a frequency detection means for detecting the frequency of the command clock CLK and outputting a speed command ftgt. Specifically, the frequency detection means 5 detects the frequency of the CLK by measuring the period of the CLK and calculating the reciprocal thereof, or counting the number of CLKs and taking the difference in the count value at regular intervals, etc. This can be realized by a known method.
図1中、符号6は計数手段で、CLKのエッジ数をカウントして位置指令xtgtを出力する。また、図中の符号A、Bはモータ2の位置検出結果である2相パルスを示す。この2相パルスA,Bでは、モータ2の出力軸が所定角移動する毎にパルスエッジが到来する。また、モータ2の出力軸の回転方向により、2相パルスA,Bの位相関係が逆転するようになっているのが好ましい。例えば、2相パルスA,Bのパルス数がモータ2の出力軸が1周毎に等間隔に90発出るように設計されていると、2相パルスA,Bの両エッジでは、その4倍の360発となり、モータ2の出力軸が1度移動(回動)する毎に、1エッジが到来することになる。また、例えば、回転方向が正転の場合は、パルスA相がパルスB相よりも進み位相となり、回転方向が逆転の場合は、パルスB相がパルスA相よりも進み位相となる。
In FIG. 1,
周波数検出手段7は、位置検出パルスAまたはB、あるいは両方のエッジ到来周波数を検出して、モータ2の出力軸の回転速度に応じた検出速度fdetを出力する。周波数検出手段7は、例えば、パルスAおよびBの両エッジをカウントして一定時間毎にカウント値を差分することにより、両エッジ周波数相当値を検出する。周波数検出手段7は、あるいは、パルスAの立ち上がりエッジ周期を計測して逆数をとってもよい。これらはいずれも公知の手法であるが、カウント値の差分を用いると、速度ゼロを含む低周波数でも検出可能であり、位置ホールド、すなわち目標速度ゼロで、モータ2の出力軸の現在位置を維持する制御が可能になる。
The frequency detection means 7 detects the arrival frequency of the edge of the position detection pulse A or B, or both, and outputs a detection speed fdet corresponding to the rotation speed of the output shaft of the
計数手段8は、2相の位置検出パルスA、Bのエッジをカウントして、モータ2の出力軸の角度相当値である検出位置xdetを出力する。パルスAとBの位相関係がモータ2の出力軸の回転方向によって逆転する場合は、カウントも位相関係により公知の手法でアップダウンさせることができ、正しく現在角度相当値を得ることができる。
The counting means 8 counts the edges of the two-phase position detection pulses A and B, and outputs a detection position xdet that is a value corresponding to the angle of the output shaft of the
位置制御手段9は、位置指令xtgtと検出位置xdetの差に比例した位置制御値xctlを出力する。この位置制御値xctlを位置指令xtgtと検出位置xdetの差から求める計算式は、例えば、下式(1)のようになる。
xctl = Gpp * (xtgt - xdet) (1)
式中、Gppは位置制御ゲイン(設計で決められる定数)をしめす。
The position control means 9 outputs a position control value xctl proportional to the difference between the position command xtgt and the detected position xdet. A calculation formula for obtaining the position control value xctl from the difference between the position command xtgt and the detected position xdet is, for example, the following formula (1).
xctl = Gpp * (xtgt-xdet) (1)
In the equation, Gpp indicates a position control gain (a constant determined by design).
速度制御手段10は、速度指令ftgtと位置制御値xctlの加算値と検出速度fdetの差(速度偏差)が小さくなるように、速度制御値fctlを出力する。好ましくは、定常速度偏差を0にするために、偏差に比例した値と偏差を積分した値を加算して制御値とする、比例積分制御演算を行う。積分をラプラス演算子「1/s」で表すと、計算式は、たとえば下式(2)のようになる。
verr = ftgt+xctl - fdet (verrは速度偏差)
fctl = Gvp*verr + Gvi*verr*(1/s) (2)
式(2)中、Gvpは速度制御比例ゲイン(設計で決められる定数)であり、Gviは速度制御積分ゲイン(設計で決められる定数)であり、1/sは積分を表す(公知の表現)。
The speed control means 10 outputs the speed control value fctl so that the difference (speed deviation) between the added value of the speed command ftgt and the position control value xctl and the detected speed fdet becomes small. Preferably, in order to set the steady speed deviation to 0, a proportional-integral control calculation is performed in which a value proportional to the deviation and a value obtained by integrating the deviation are added to obtain a control value. When the integral is expressed by the Laplace operator “1 / s”, the calculation formula is, for example, the following formula (2).
verr = ftgt + xctl-fdet (verr is speed deviation)
fctl = Gvp * verr + Gvi * verr * (1 / s) (2)
In equation (2), Gvp is a speed control proportional gain (a constant determined by design), Gvi is a speed control integral gain (a constant determined by design), and 1 / s represents an integral (known expression). .
このようにすると、速度偏差が0、すなわち、ftgt=fdetになるように、かつ位置偏差も0、すなわち、xtgt=xdetになるように、速度制御値fctlが制御される。 In this way, the speed control value fctl is controlled so that the speed deviation is 0, that is, ftgt = fdet, and the position deviation is also 0, that is, xtgt = xdet.
速度指令ftgtを速度偏差に加算せず、位置制御値xctlと検出速度fdetだけで、速度偏差を作ってもよい。しかし、この場合は、xctl=fdetとなり、位置偏差はxctl/Gppで結局fdet/Gppとなり、速度に比例した位置偏差が生じることになる。速度指令ftgtを速度偏差に加算することで、位置偏差を速度によらず0にできる。 The speed deviation may be created only by the position control value xctl and the detected speed fdet without adding the speed command ftgt to the speed deviation. However, in this case, xctl = fdet, and the position deviation is fctl / Gpp after xctl / Gpp, resulting in a position deviation proportional to the speed. By adding the speed command ftgt to the speed deviation, the position deviation can be made zero regardless of the speed.
また、このような位置制御ループにより、CLKが到来しないときは、外力があっても現在位置を維持するようホールド制御される。 Further, by such a position control loop, when CLK does not arrive, hold control is performed so as to maintain the current position even if there is an external force.
次に、フィルタ手段11は、速度制御値fctlを入力し、ここから特定の周波数成分を減衰させた制御量ctlを出力する。この例では、2つの特定周波数成分を減衰させるフィルタ構成となっており、その特性を決めるフィルタ係数群cn1とcn2も入力される。 Next, the filter means 11 inputs the speed control value fctl, and outputs a control amount ctl obtained by attenuating a specific frequency component therefrom. In this example, the filter configuration attenuates two specific frequency components, and filter coefficient groups cn1 and cn2 that determine the characteristics are also input.
フィルタ係数算出手段12は、速度指令ftgtとモータ極対数pから、2つのフィルタのそれぞれの中心周波数fn1,fn2と、中心周波数におけるゲインGn1,Gn2を算出し、これらから、それぞれのフィルタ係数群cn1,cn2を算出してフィルタ手段11に与える。 The filter coefficient calculation means 12 calculates the center frequencies fn1 and fn2 of the two filters and the gains Gn1 and Gn2 at the center frequencies from the speed command ftgt and the motor pole pair number p, and from these, the respective filter coefficient groups cn1 , cn2 is calculated and given to the filter means 11.
中心周波数におけるゲインGn1,Gn2は、フィルタが減衰フィルタであるので、1.0倍以下である。つまり、特定の周波数の応答性を低下させることになる。本願では、Gn1,Gn2を減衰率あるいは低下量と呼ぶことがある。 The gains Gn1 and Gn2 at the center frequency are 1.0 times or less because the filter is an attenuation filter. That is, the response of a specific frequency is reduced. In the present application, Gn1 and Gn2 may be referred to as attenuation rates or reduction amounts.
後述するように、この中心周波数における減衰率は、中心周波数fn1あるいはfn2が高域になるほど、1.0倍よりも次第に小さく、すなわち、低下量が大きくなるように、算出される。 As will be described later, the attenuation rate at the center frequency is calculated so that the higher the center frequency fn1 or fn2 is, the smaller the value is, that is, the smaller the amount of decrease, that is, the larger the decrease amount.
モータ駆動部3は、制御部4からの制御量ctlに応じた電圧あるいは電流でモータ2を回転駆動し、モータの出力軸の回転角に応じた位置検出信号A、Bを出力する。
The
モータ駆動部3の駆動手段20は、制御量ctlに比例した電圧あるいは電流をモータ2のモータコイルに供給してモータ2を回転駆動する。この例では、3相モータを使っており、制御量ctlに比例した電圧あるいは電流を、ホールエンコーダ21からのゼロクロス信号を使って電気角(モータの着磁1極対を360度とする角度単位)60度ごとに3相コイルU,V,Wに配分することで回転トルクを発生させて、モータ2を回転駆動する。
The drive means 20 of the
モータ2は、この例では3相コイルによるステータと、多極着磁されたロータ(回転子)からなり、ステータが発生した回転磁界によりロータ磁石の電磁作用によりロータが回転する。
In this example, the
ホール素子22,23,24は、ロータ磁石の磁界を検出して、磁極対の回転とともに正弦波状のホール信号を出力する。3つのホール素子22,23,24を電気角120度離間させて配置することで、120度ずつ位相のずれたホール信号h1,h2,h3を出力させることができる。なお、これら信号の出力手段は、ホール素子に限らず、他のセンサデバイスを使ってもよい。ロータの磁極に応じた周期的な信号を生成する手段であればよい。
The
上記ホール素子22,23,24とモータ2の関係を図2に示す。図中、U,V,Wは3相コイル端で、コイルは図示していない。
The relationship between the
モータ2のロータ30は、ここでは8極(4極対)に着磁されている。1対のN極S極で作られる角度(ここではモータ角90度)を360度とした角度単位が電気角と呼ばれる。ホール素子22,23,24は電気角120度ずつずらして配置される。
Here, the
図1に戻って、モータ駆動部3の説明を続ける。Hallホールエンコーダ21は、ホール信号h1,h2,h3から、それぞれのゼロクロス信号(zero cross)を生成して、駆動手段20に与える。さらに、ホール信号h1,h2,h3をゼロレベルだけでなく多レベルでスライスして、ゼロクロスよりも高分解能な位置検出パルス信号A、Bを生成する。
Returning to FIG. 1, the description of the
次に、ホール信号h1,h2,h3とそこから生成される信号例を、図3に示す。信号h1,h2,h3は、ホール素子22,23,24から得られる正弦波状のホール信号で、電気角360度で一周する。
Next, Hall signals h1, h2, and h3 and signal examples generated therefrom are shown in FIG. Signals h1, h2, and h3 are sinusoidal hall signals obtained from the
図3中の符号h1z,h2z,h3zは、ホール信号h1,h2,h3をゼロクロスでスライスしたデジタル信号で、駆動手段20で用いられる。このデジタル信号h1z,h2z,h3zを用いると、回路構成が簡単になり、モータ駆動部3が安価になるメリットがある。なお、ホール素子出力は差動の「+」端子と「-」端子になっているものがあり、端子間の差動電圧をh1,h2,h3とし、端子間の電圧比較結果をh1z,h2z,h3zとしてもよい。
Symbols h1z, h2z, and h3z in FIG. 3 are digital signals obtained by slicing the hall signals h1, h2, and h3 with zero crossing, and are used by the driving
パルス信号A、Bは、ホール信号h1,h2,h3をゼロレベルだけでなく多レベルでスライスした結果から得られた、2相の高分解能位置検出信号である。これは、例えば、特開2015-019563に開示の技術により生成することができる。 The pulse signals A and B are two-phase high-resolution position detection signals obtained from the result of slicing the hall signals h1, h2, and h3 not only at zero level but also at multiple levels. This can be generated, for example, by the technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-019563.
このような構成で、クロックCLKの数と周波数がモータ角と角速度に比例するように、モータ2を駆動制御する。
With such a configuration, the
ホール素子22,23,24の配置ずれ(120度離間配置からのずれ)や、ホール信号振幅のばらつきやオフセットなどに起因して、ホール信号から得られる位置検出信号A、Bのエッジ位相や周波数は極対の数に応じた周期的なずれが生じてしまう。このA、B信号を使って速度および位置制御すると、その周期的ずれに追従して制御が行われるので、回転ムラや騒音を引き起こす場合がある。
The edge phase and frequency of the position detection signals A and B obtained from the Hall signal due to the displacement of the
そこで、フィルタ手段11と、フィルタ係数算出手段12により、極対の数と回転数に応じた特定周波数成分を、その周波数に応じて可変させた減衰率で減衰させることで、当該周期的なずれ成分を除去して、回転ムラや騒音を低減させることができる。
Therefore, the periodic shift is caused by attenuating the specific frequency component corresponding to the number of pole pairs and the number of rotations by the
このとき、特定周波数の減衰率を、速度制御の交差周波数(一巡伝達関数のゲインが0dBになる周波数)まで次第に弱くする、言い換えると、速度制御の交差周波数から高域の減衰率を次第に大きくすることで、交差周波数近傍でもフィルタによる回転むら低減効果を得ることができる。また、このとき、交差周波数近傍では減衰率を弱くなるので、位相余裕を確保して制御を安定に保つことができる。 At this time, the attenuation rate of the specific frequency is gradually weakened to the cross frequency of the speed control (the frequency at which the gain of the loop transfer function becomes 0 dB), in other words, the attenuation rate of the high frequency is gradually increased from the cross frequency of the speed control. As a result, the effect of reducing rotational unevenness by the filter can be obtained even in the vicinity of the crossing frequency. At this time, since the attenuation rate becomes weak in the vicinity of the crossing frequency, the phase margin can be secured and the control can be kept stable.
フィルタ係数算出手段12の構成例を図4に示す。第1の固定値乗算部40で、速度指令ftgtからモータ回転数fm(Hz)を算出する。具体例としては、位置検出パルスA、Bのモータ1周分のエッジ数、すなわち1周のエンコーダカウント数Nencの逆数を乗算する。
A configuration example of the filter coefficient calculation means 12 is shown in FIG. The first fixed
次に、第2の固定値乗算部41で、モータ回転数fmにロータの着磁極対の数p(図2の8極着磁であれば4)を乗じる。結果は、第1フィルタの減衰中心周波数fn1(Hz)である。
Next, the second fixed
次に、第3の固定値乗算部42で、モータ回転数fmにロータの着磁極対の数pの2倍(図2の8極着磁であれば8)を乗じる。結果は、第2フィルタの減衰中心周波数fn2(Hz)である。 Next, the third fixed value multiplier 42 multiplies the motor rotation speed fm by twice the number p of the magnetic pole pairs of the rotor (8 in the case of 8-pole magnetization in FIG. 2). The result is the attenuation center frequency fn2 (Hz) of the second filter.
これら周波数fn1,fn2が、モータ回転数と極対の数pに応じた特性周波数であり、式で表すと、
fm = ftgt/Nenc (モータ回転数)
fn1 = fm * p (極対数倍の周波数成分)
fn2 = fm * 2p (極対数の2倍の周波数成分)
となる。
These frequencies fn1 and fn2 are characteristic frequencies corresponding to the motor rotation speed and the number of pole pairs p.
fm = ftgt / Nenc (motor speed)
fn1 = fm * p (pole frequency multiple frequency component)
fn2 = fm * 2p (frequency component twice the number of pole pairs)
It becomes.
次に、第1の減衰率算出部43で、第1フィルタの中心周波数fn1におけるゲイン(減衰率)Gn1を算出する。Gn1は周波数に応じて小さく(高域ほどゲインを小さく、すなわち減衰率を大きく)する。
Next, the first attenuation
また、第2の減衰率算出部44で、第2フィルタの中心周波数fn2におけるゲイン(減衰率)Gn2を算出する。Gn2は周波数に応じて小さく(高域ほどゲインを小さく、すなわち減衰率を大きく)する。
Further, the second attenuation
図5に、上記第1の減衰率算出部43と第2の減衰率算出部44の算出アルゴリズムをC言語に準じた表記で示す。第1の減衰率算出部43と第2の減衰率算出部44による算出は、ともに同じアルゴリズムでよい。
FIG. 5 shows a calculation algorithm of the first attenuation
入力周波数をfとする。
fが所定周波数f1より小さいとき、減衰率は固定値g1となる。
fが所定周波数f1からf2までは、減衰率は直線P12*f+Q12にしたがう。
fが所定周波数f2からf3までは、減衰率は直線P23*f+Q23にしたがう。
fが所定周波数f3以上では、減衰率は固定値g3となる。
Let the input frequency be f.
When f is smaller than the predetermined frequency f1, the attenuation factor is a fixed value g1.
When f is from the predetermined frequency f1 to f2, the attenuation rate follows the straight line P12 * f + Q12.
When f is from a predetermined frequency f2 to f3, the attenuation rate follows the straight line P23 * f + Q23.
When f is equal to or higher than the predetermined frequency f3, the attenuation rate is a fixed value g3.
図6に、第1の減衰率算出部43と第2の減衰率算出部44の算出アルゴリズムを図解で示す。
In FIG. 6, the calculation algorithm of the 1st attenuation
周波数f1以下ではg1となり、周波数f2でg2となり、周波数f3でg3となり、周波数f3以上でもg3となるように、周波数fの関数となる直線で補完する。したがって、直線P12*f+Q12およびP23*f+Q23の係数は以下のようになる。
P12 = (g2-g1)/(f2-f1) (f1-f2区間ゲイン直線傾き)
Q12 = g1-P12*f1 (f1-f2区間ゲイン直線切片)
P23 = (g3-g2)/(f3-f2) (f2-f3区間ゲイン直線傾き)
Q23 = g2-P23*f2 (f2-f3区間ゲイン直線切片)
The frequency f1 or less is g1, the frequency f2 is g2, the frequency f3 is g3, and the frequency f3 or more is g3. Therefore, the coefficients of the straight lines P12 * f + Q12 and P23 * f + Q23 are as follows.
P12 = (g2-g1) / (f2-f1) (f1-f2 section gain linear slope)
Q12 = g1-P12 * f1 (f1-f2 interval gain linear intercept)
P23 = (g3-g2) / (f3-f2) (f2-f3 section gain linear slope)
Q23 = g2-P23 * f2 (f2-f3 section gain linear intercept)
好ましくは、周波数f1を速度制御の交差周波数近傍とし、f2をf1の1.5倍、f3をf1の2倍程度とする。また、ゲインg1は1倍とし、ゲインg2は、例えば、0.2倍、ゲインg3は、例えば、0.1倍程度とする。 Preferably, the frequency f1 is in the vicinity of the speed control crossing frequency, f2 is 1.5 times f1, and f3 is about twice f1. Further, the gain g1 is set to 1, the gain g2 is set to 0.2 times, for example, and the gain g3 is set to about 0.1 times, for example.
こうすることで、交差周波数近傍以下では、フィルタ減衰させずに制御の安定性を維持し、交差周波数からその1.5倍にかけてはフィルタ減衰率が比例的に増加する(低いゲインになる)ため、フィルタ効果を得るとともに制御の位相余裕を確保できる。さらに、その高域では異なる直線で減衰率が変化する。 By doing this, the stability of the control is maintained without attenuation of the filter below the vicinity of the crossing frequency, and the filter attenuation factor increases proportionally (becomes low gain) from the crossing frequency to 1.5 times that. Thus, it is possible to obtain a filter effect and secure a control phase margin. Furthermore, the attenuation rate changes along a different straight line in the high range.
2点以上の折れ点で減衰率変化を直線補完することで、直線という簡単な算出方法を使った低コストな処理装置でありながら自由度の高い減衰率変化を実現できる。したがって、減衰率変化特性をシステムの位相余裕やその他の条件に応じて最適化できる。 By compensating for the change in the attenuation rate at two or more break points with a straight line, it is possible to realize a change in the attenuation rate with a high degree of freedom while using a simple calculation method called a straight line. Therefore, the attenuation rate change characteristic can be optimized according to the phase margin of the system and other conditions.
図4に戻り、フィルタ係数算出手段12の説明を続ける。第1の係数算出部45は、第1フィルタの係数算出手段であり、中心周波数fn1、減衰率Gn1、および先鋭度Qn1からデジタルフィルタの各係数(a1,a2,b0,b1,b2をまとめてcn1と表記)を算出して、算出値をフィルタ手段11の第1フィルタに与える。符号Qn1は減衰特性の急峻度を決めるパラメータで、中心周波数の周辺での減衰率と位相が変わってくるので、回転ムラ低減特性と制御安定性のトレードオフで決める。これも中心周波数に応じて可変させてもよいが、ここでは簡単に固定値とする。
Returning to FIG. 4, the description of the filter coefficient calculation means 12 will be continued. The first
第2の係数算出部46は、第2フィルタの係数算出手段であり、中心周波数fn2、減衰率Gn2、および先鋭度Qn2からデジタルフィルタの各係数(a1,a2,b0,b1,b2をまとめてcn2と表記)を算出して、フィルタ手段11の第2フィルタに与える。符号Qn2は減衰特性の急峻度を決めるパラメータで、中心周波数の周辺での減衰率と位相が変わってくるので、回転ムラ低減特性と制御安定性のトレードオフで決める。これも中心周波数に応じて可変させてもよいが、ここでは簡単に固定値とする。
The second
第1の係数算出部45と第2係数算出部46による係数算出は、サンプリング周波数fs(Hz)の2次IIRデジタルフィルタでは、例えば、下式のようにすればよい。ここでは、フィルタ番号(1,2など)は省略して、中心周波数fn、減衰率Gn、先鋭度Qnとしている。
wn = 2pi*fn; (piは円周率)
w0 = wn/fs; (fsはサンプリング周波数)
An = sqrt(Gn);
alfa = sin(w0)/(2*Qn);
a0 = 1+alfa/An;
a1 = -2*cos(w0)/a0;
a2 = (1-alfa/An)/a0;
b0 = (1+alfa*An)/a0;
b1 = -2*cos(w0)/a0;
b2 = (1-alfa*An)/a0;
The coefficient calculation performed by the first
wn = 2pi * fn; (pi is the pi)
w0 = wn / fs; (fs is the sampling frequency)
An = sqrt (Gn);
alfa = sin (w0) / (2 * Qn);
a0 = 1 + alfa / An;
a1 = -2 * cos (w0) / a0;
a2 = (1-alfa / An) / a0;
b0 = (1 + alfa * An) / a0;
b1 = -2 * cos (w0) / a0;
b2 = (1-alfa * An) / a0;
図7に、フィルタ手段11の構成例を示す。フィルタ手段11は、図に示すように、特定周波数を減衰させるノッチフィルタ51とノッチフィルタ52とを有する。ノッチフィルタ51は前述の第1のフィルタに相当し、ノッチフィルタ52は前述の第2のフィルタに相当する。
FIG. 7 shows a configuration example of the
ノッチフィルタ1とノッチフィルタ2には、公知の2次IIRデジタルフィルタで実装する場合は、その係数a1,a2,b0,b1,b2が入力されるが、ここでは、それらをまとめて、第1フィルタの係数はcn1、第2フィルタの係数はcn2と表記している。
When the well-known second-order IIR digital filter is used for the
図7では、各フィルタの入力をx、出力をyで示している。ノッチフィルタ1とノッチフィルタ2は、縦続(カスケード)に接続され、周波数特性は両者を合わせたものになる。すなわち、これらフィルタ51および52の特定周波数成分を減衰させることができる。フィルタ手段11を構成するフィルタの数は、1つでもよく、多段でもよい。フィルタが1つの場合でも、本願の基本的な効果を得ることができるが、さらに多段のフィルタ構成にすれば、より高い効果を得ることができる。
In FIG. 7, the input of each filter is indicated by x and the output is indicated by y. The
図8は、ノッチフィルタ51とノッチフィルタ52の信号処理のフロー(シグナルフロー)の一例を示すフロー図である。図8の例では、ノッチフィルタ51および52は、IIR(Infinite Impulse Response)型と呼ばれるデジタルフィルタであり、サンプリング周波数fs(Hz)で動作する。図中、Z-1は1サンプル遅延を示し、a1,a2,b0,b1,b2は係数乗算を示し、係数値は外部から与えられる。また、図中、xは入力を示し、yは出力を示している。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a signal processing flow (signal flow) of the
また、最新のx値をx[n]、1サンプル前のx値をx[n-1]、2サンプル前のx値をx[n-2]とする。また、最新のy値をy[n]、1サンプル前のy値をy[n-1]、2サンプル前のy値をy[n-2]とする。この信号処理は下式(3)の演算で実現される。
y[n] = b0*x[n] + b1*x[n-1] + b2*x[n-2] - a1*y[n-1] - a2*y[n-2] (3)
The latest x value is x [n], the x value before one sample is x [n-1], and the x value before two samples is x [n-2]. The latest y value is y [n], the y value before one sample is y [n-1], and the y value before two samples is y [n-2]. This signal processing is realized by the calculation of the following expression (3).
y [n] = b0 * x [n] + b1 * x [n-1] + b2 * x [n-2]-a1 * y [n-1]-a2 * y [n-2] (3)
図9に、ノッチフィルタ1とノッチフィルタ2の周波数特性例を示す。ここでは、中心周波数fnを100Hz、先鋭度Qnを10とし、ゲイン(減衰率)が0.1倍(−20dB)の場合と0.5倍(−6dB)の場合のゲイン(実線:左軸)と位相(破線:右軸)をプロットしている。減衰率0.5倍のほうが、中心周波数より低域の位相遅れが少ないことがわかる。したがって、中心周波数と速度制御帯域は近い場合は減衰率を下げた(ゲインを大きくした)ほうが位相遅れが少なく、制御の位相の余裕を確保しやすい。
FIG. 9 shows frequency characteristic examples of the
図10に、フィルタ係数算出手段12で設定したフィルタ特性を、比較的低い回転数で運用したときのフィルタ手段11の周波数特性例を示す。
FIG. 10 shows an example of the frequency characteristic of the
設定例と回転数は、以下のようにしている。
fs=5000 Hz (サンプリング周波数)
Nenc=720 (エッジ/モータ1周)
ftgt=10800 Hz
p=6 (極対)
f1=60 Hz
f2=100 Hz
f3=200 Hz
g1=1
g2=0.2
g3=0.1
fm=10800/720 =15 Hz (回転数)
fn1=15*6 =90 Hz (ノッチフィルタ51中心周波数)
fn2=15*12 =180 Hz (ニッチフィルタ52中心周波数)
Gn1=10, Qn2=10
The setting example and the rotation speed are as follows.
fs = 5000 Hz (sampling frequency)
Nenc = 720 (Edge /
ftgt = 10800 Hz
p = 6 (pole pair)
f1 = 60 Hz
f2 = 100 Hz
f3 = 200 Hz
g1 = 1
g2 = 0.2
g3 = 0.1
fm = 10800/720 = 15 Hz (rotation speed)
fn1 = 15 * 6 = 90 Hz (
fn2 = 15 * 12 = 180 Hz (
Gn1 = 10, Qn2 = 10
したがって、各フィルタの中心周波数でのゲインは、
Gn1=0.4
Gn2=0.12
と算出される。
Therefore, the gain at the center frequency of each filter is
Gn1 = 0.4
Gn2 = 0.12
Is calculated.
f1が制御帯域近傍とすると、fn1はその1.5倍より低いが、減衰率が0.4と高くない。そのため、位相遅れは小さく、制御を不安定にすることがない。それでいて回転ムラの低減効果も得ることができる。 If f1 is in the vicinity of the control band, fn1 is lower than 1.5 times, but the attenuation factor is not as high as 0.4. Therefore, the phase delay is small and the control is not unstable. Nevertheless, the effect of reducing rotation unevenness can also be obtained.
この場合のフィルタ手段11(2つの合成フィルタ)のf1(=60Hz)における位相遅れは約12度であり、一般に、この程度の位相遅れは、制御の安定性上許容できる。 In this case, the phase delay at f1 (= 60 Hz) of the filter means 11 (two synthesis filters) is about 12 degrees, and this phase delay is generally acceptable in terms of control stability.
図11に、フィルタ係数算出手段12で設定したフィルタ特性を、比較的高い回転数で運用したときのフィルタ手段11の周波数特性例を示す。 FIG. 11 shows an example of frequency characteristics of the filter means 11 when the filter characteristics set by the filter coefficient calculation means 12 are operated at a relatively high rotational speed.
設定例と回転数は以下のようにしている。
fs=5000 Hz (サンプリング周波数)
Nenc=720 (エッジ/モータ1周)
ftgt=25200 Hz
p=6 (極対)
f1=60 Hz
f2=100 Hz
f3=200 Hz
g1=1
g2=0.2
g3=0.1
fm=25200/720 =35 Hz (回転数)
fn1=35*6 =210 Hz (ノッチフィルタ51中心周波数)
fn2=35*12 =420 Hz (ノッチフィルタ52中心周波数)
Gn1=10, Qn2=10
The setting example and the rotation speed are as follows.
fs = 5000 Hz (sampling frequency)
Nenc = 720 (Edge /
ftgt = 25200 Hz
p = 6 (pole pair)
f1 = 60 Hz
f2 = 100 Hz
f3 = 200 Hz
g1 = 1
g2 = 0.2
g3 = 0.1
fm = 25200/720 = 35 Hz (rotation speed)
fn1 = 35 * 6 = 210 Hz (center frequency of notch filter 51)
fn2 = 35 * 12 = 420 Hz (center frequency of notch filter 52)
Gn1 = 10, Qn2 = 10
したがって、各フィルタの中心周波数でのゲインは、
Gn1=0.1
Gn2=0.1
と算出される。
Therefore, the gain at the center frequency of each filter is
Gn1 = 0.1
Gn2 = 0.1
Is calculated.
この場合は、fn1,fn2ともf1(制御帯域近傍)より十分高く、減衰率が0.1と高いが、f1での位相遅れが少ない。そのため、制御の位相の余裕は確保されるので、問題はない。 In this case, both fn1 and fn2 are sufficiently higher than f1 (near the control band) and the attenuation factor is as high as 0.1, but the phase delay at f1 is small. Therefore, there is no problem because a margin for the control phase is ensured.
ちなみに、この条件での60Hzにおけるフィルタ手段11の位相遅れは約7度と小さく、制御安定性上の問題はない。 Incidentally, the phase delay of the filter means 11 at 60 Hz under this condition is as small as about 7 degrees, and there is no problem in control stability.
なお、図1で、フィルタ手段11は速度制御手段10よりも後段に配置されているが、この配置に限定されるものではなく、速度偏差演算(verr=ftgt+xctl-fdet)よりも後段であればよい。
In FIG. 1, the
位置検出信号の周期的なずれを直接低減するためには、周波数検出手段7の速度検出出力fdetに対してフィルタを挿入するだけでなく、計数手段8の位置検出出力xdetに対しても挿入しなければならない。なぜなら、位置制御手段9と速度制御手段10の演算では位置fdetとxdetの両方を用いるからである。そのためにはフィルタ手段は2系統必要となり、コストアップしてしまう。これに対して、速度偏差演算後にフィルタ手段11を挿入することにより、フィルタ手段11は1系統だけで位置と速度の周期的な検出ずれを合わせて低減できるので、低コストな装置が得られる。 In order to directly reduce the periodic deviation of the position detection signal, not only a filter is inserted into the speed detection output fdet of the frequency detection means 7, but also the position detection output xdet of the counting means 8 is inserted. There must be. This is because both the positions fdet and xdet are used in the calculations of the position control means 9 and the speed control means 10. For this purpose, two filter means are required, which increases the cost. On the other hand, by inserting the filter means 11 after the speed deviation calculation, the filter means 11 can reduce the periodic detection deviation of the position and the speed with only one system, so that a low-cost device can be obtained.
また、最適な構成としては、速度偏差演算直後かつ比例積分制御演算前にフィルタ手段11を挿入することが好ましい。なぜなら、安価な固定小数演算装置を用いた場合、乗算を行うとその出力は小数部が増えて長い語長(bit長)になるが、比例積分制御演算前であれば、乗算が行われていないか回数が少ないので、語長が短くて済むからである。語長が短いほど、フィルタ演算は低コストな処理手段を用いることができる。 Further, as an optimal configuration, it is preferable to insert the filter means 11 immediately after the speed deviation calculation and before the proportional-integral control calculation. This is because, when an inexpensive fixed decimal arithmetic unit is used, when multiplication is performed, the output of the fraction increases to a long word length (bit length), but multiplication is performed before proportional integral control calculation. This is because the word length can be shortened because there are few or fewer times. The shorter the word length, the lower cost processing means can be used for the filter operation.
また、図4および図7を用いて説明したように、フィルタ手段11は2個のフィルタ(ノッチフィルタ51および52)で構成され、その減衰率変化特性は減衰率算出手段(第1の減衰率算出手段45および第2の減衰率算出手段46)で算出されるが、どちらも同じアルゴリズム(図5)で算出される。
Further, as described with reference to FIGS. 4 and 7, the filter means 11 is composed of two filters (
上記実施形態1において、図5および図6を用いて説明したf1がクレームに記載の第1の所定周波数に相当し、f2がクレームに記載の第2の所定周波数に相当する。また、f2およびf2がクレームに記載の複数の所定周波数に相当する。また、フィルタ手段11がクレームに記載の制御ゲイン設定部に相当する。
In the first embodiment, f1 described with reference to FIGS. 5 and 6 corresponds to the first predetermined frequency described in the claims, and f2 corresponds to the second predetermined frequency described in the claims. Further, f2 and f2 correspond to a plurality of predetermined frequencies described in the claims. The
(実施の形態2)
次に、モータ制御装置の実施形態2を、図12を参照して説明する。実施形態2のモータ制御装置1Aは、選択手段60が追加されていること以外、実施形態1のモータ制御装置1と同じである。したがって、図12および以下の説明では、図1と同じ構成要素は同じ番号を用いており、それらの説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the motor control device will be described with reference to FIG. The motor control device 1A according to the second embodiment is the same as the
選択手段60は、速度指令ftgtに応じてフィルタ手段11を通過しない制御出力fctlか、フィルタ手段11を通過した制御出力ctl0かを選択して、制御量ctlを駆動手段20に出力する。
The
上記選択をさらに詳しく説明すると、ftgtすなわちモータ回転数相当値が所定値以下の時はフィルタ手段11を通過しない制御出力fctlを選択し、ftgtが所定値以上の時はフィルタ手段11を通過した制御出力ctl0を選択する。
The above selection will be described in more detail. The control output fctl that does not pass through the
フィルタ手段11は、中心周波数におけるゲイン(減衰率)を1.0倍にすれば、全周波数域で通過となり、フィルタを入れない場合と同じになることが期待される。そのため、フィルタ係数算出手段12のゲインGn1,Gn2設定例では、低周波ではゲイン1.0としている。 If the gain (attenuation rate) at the center frequency is multiplied by 1.0, the filter means 11 is expected to pass the entire frequency range and be the same as when no filter is inserted. Therefore, in the setting example of the gains Gn1 and Gn2 of the filter coefficient calculation means 12, the gain is 1.0 at low frequencies.
しかし、フィルタ手段11が安価な固定小数のデジタルフィルタで実装される場合、その係数の語長が十分長くないと、中心周波数設定が低周波(サンプリング周波数に比べてかなり低い周波数)になると、一般に精度が悪くなることが知られている。これはゲインにも影響し、非常に低い中心周波数設定では、ゲイン1.0に設定したつもりでも、全く異なるゲインになったり、意図しない周波数特性になることがある。 However, when the filter means 11 is implemented with an inexpensive fixed decimal digital filter, if the word length of the coefficient is not sufficiently long, the center frequency setting is generally low (which is considerably lower than the sampling frequency). It is known that accuracy will deteriorate. This also affects the gain, and at a very low center frequency setting, even if the gain is set to 1.0, the gain may be completely different or an unintended frequency characteristic may be obtained.
そこで、モータ回転数が低いとき、すなわちフィルタ手段11の中心周波数設定値が非常に低周波になる場合は、フィルタ自体を通過させないようにすることで、意図しないフィルタ特性にならずに、制御が不安定にならないようにできる。 Therefore, when the motor rotational speed is low, that is, when the center frequency setting value of the filter means 11 is very low, the filter itself is not allowed to pass, so that the control can be performed without unintended filter characteristics. It can be made unstable.
なお、この実施の形態2のモータ制御装置1Bにおいても、実施の形態1において述べたモータ制御装置1における変形と同様の変形が可能である。
Note that the
(実施の形態3)
次に、モータ制御装置の実施形態3を、図13を参照して説明する。実施形態3のモータ制御装置1Bは、図1に示した実施形態1のモータ制御装置1における周波数検出手段5と計数手段6の代わりに、目標生成手段70を用いている。この点以外は、実施形態1のモータ制御装置1と同じである。したがって、図13および以下の説明では、図1と同じ構成要素は同じ番号を用いており、それらの説明は省略する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the motor control device will be described with reference to FIG. The
目標生成手段70は、所定の目標軌道にもとづき、目標速度指令ftgtと目標位置指令xtgtを出力する。例えば、一定の目標速度でモータを回転させる場合は、ftgtは一定値となり、xtgtはftgtの積分値に応じた値とすればよい。一定の加速度でモータを加速させる場合は、ftgtは直線的に増加する値となり、xtgtはftgtの積分値に応じた値とすればよい。あるいは、目標位置の時間に対する軌道をあらかじめ設定してxtgtとし、ftgtはxtgtの微分値に応じた値としてもよい。 The target generation means 70 outputs a target speed command ftgt and a target position command xtgt based on a predetermined target trajectory. For example, when the motor is rotated at a constant target speed, ftgt is a constant value, and xtgt may be a value corresponding to the integral value of ftgt. When the motor is accelerated at a constant acceleration, ftgt is a value that increases linearly, and xtgt may be a value corresponding to the integral value of ftgt. Alternatively, the trajectory of the target position with respect to time may be set in advance to be xtgt, and ftgt may be a value corresponding to the differential value of xtgt.
このように、外部からのクロック入力でなく、制御部4内部で目標速度や位置指令を生成することでインターフェースを省略でき、それにより、低コストになり、クロック入力に比べてより自由度の高い目標軌道を生成でき、多様な制御が可能になる。 In this way, the interface can be omitted by generating the target speed and position command inside the control unit 4 instead of the clock input from the outside, thereby reducing the cost and higher flexibility than the clock input. A target trajectory can be generated, and various controls are possible.
なお、この実施の形態3のモータ制御装置1Bにおいても、実施の形態1において述べたモータ制御装置1における変形と同様の変形が可能である。
Note that the
(実施の形態4)
次に、モータ制御装置の実施形態4を、図14を参照して説明する。実施形態4のモータ制御装置1Cは、位置制御手段9が省略され、速度制御手段10だけで信号fctlを出力すること以外、実施形態1のモータ制御装置1と同じである。したがって、図14および以下の説明では、図1と同じ構成要素は同じ番号を用いており、それらの説明は省略する。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the motor control device will be described with reference to FIG. The motor control device 1C of the fourth embodiment is the same as the
速度制御手段10の速度偏差演算は、
verr = ftgt - fdet
でよい。
The speed deviation calculation of the speed control means 10 is
verr = ftgt-fdet
It's okay.
この構成では、モータの回転位置を正確に制御する必要がない。回転速度だけが重要な場合は、この構成で十分である。この構成においても、フィルタ手段11とフィルタ係数算出手段12により、位置検出信号A、Bに含まれる検出ずれ成分に起因する回転ムラを低減することができる。 With this configuration, it is not necessary to accurately control the rotational position of the motor. This configuration is sufficient when only the rotational speed is important. Also in this configuration, the filter means 11 and the filter coefficient calculation means 12 can reduce rotation unevenness due to detection deviation components included in the position detection signals A and B.
また、この構成において、CLK入力と周波数検出手段5を削除し、替りに、図13に示した実施形態3のモータ制御装置1Bの制御部4B内部の目標生成手段70による速度指令生成機能に置換してもよい。
Further, in this configuration, the CLK input and the frequency detection means 5 are deleted, and replaced with a speed command generation function by the target generation means 70 in the
(画像処理装置)
図15は、上記モータ制御装置1から1Cのいずれかを用いた画像処理装置の一例の構成を説明する図である。
(Image processing device)
FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of an example of an image processing apparatus using any one of the
まず、図15に示す画像処理装置100の概略構成を説明する。画像形成装置100は、スキャナユニット111と、感光体ユニット112a〜112dと、定着ユニット113と、中間転写ベルト114と、二次転写ローラ115と、レジストローラ116と、給紙ローラ117と、紙搬送ローラ118と、転写紙119と、給紙ユニット120と、斥力ローラ121と、排紙ユニット122と、中間転写スケール検出センサ123とを備えている。
First, a schematic configuration of the
スキャナユニット111は、原稿台の上面に載置された原稿の画像を読み取る。感光体ユニット112a〜112dは、それぞれYCMK4色に対応し、潜像担持体としてのドラム状の感光体ドラム、感光体クリーニングローラなどを有している。以下、色を特定しない場合は、単に感光体ユニット112という場合がある。
The
定着ユニット113は、転写されたトナー画像を転写紙119上に定着させる。中間転写ベルト114は、感光体ユニット112a〜112dで形成されたYCMK各色のトナー画像を重ね合わせかつ転写紙119に転写させる。中間転写ベルト114は、感光体ユニット112a〜112dにより画像が形成される画像形成媒体である。中間転写ベルト114は、駆動ローラ130により駆動される。駆動ローラ130は、モータ152により、歯数が異なり連結された歯車155および56を介して回転速度が減速されて駆動される。
The fixing
二次転写ローラ115は、中間転写ベルト114上の画像を転写紙119に転写する。レジストローラ116は、転写紙119のスキュー補正および転写紙搬送などを行う。給紙ローラ117は、転写紙119を給紙ユニット120から搬送部へ送り出す。紙搬送ローラ118は、給紙ローラ117から送り出された転写紙119をレジストローラ116まで搬送する。
The
給紙ユニット120は、転写紙119を積載する。斥力ローラ121は、二次転写ローラ115の対向部分に配置され、中間転写ベルト114と二次転写ローラ115との間のニップを生成および維持させる。排紙ユニット122は、画像が転写かつ定着された転写紙が排出される。中間転写スケール検出センサ123は、中間転写ベルト114の搬送速度を計測するためのエンコーダであって、中間転写ベルト114上に形成されたスケールを検出してパルス出力を生成する。
The
上記構成の画像処理装置100では、各種ローラが使用されているが、それらを駆動するためのモータに上記実施の形態1〜4のいずれかのモータ制御装置を用いることによって、装置の画像転写の精度を向上させることができる。例えば、転写の精度に直接関わる転写ベルト114の搬送精度を決定するモータ152の制御に実施の形態1〜4のいずれかのモータ制御装置を用いることにより、装置の画像転写の精度を向上させることができる。
In the
また、中間転写ベルト114から転写紙119に画像が転写される位置にまで転写紙119を搬送する搬送路に設けられた搬送ローラを駆動するモータの制御に実施の形態1〜4のいずれかのモータ制御装置を用いることも、装置の画像転写の精度を向上させるために有効である。この搬送路に設けられる搬送機構の一例を図16に示す。
Further, any one of
図16は、搬送機構720の概略構成を主体的に示す模式図である。搬送機構200は、搬送部材として、搬送経路上に二つの搬送ローラ201,202を主に有している。ここで、搬送ローラ202は転写紙119の搬送方向において上流側に配置され、搬送ローラ201は転写紙119の搬送方向において下流側に配置されている。また、搬送ローラ201は、転写紙119のスリップなどの異常発生の予兆をセンサ300により検出する際の計測対象のローラである。
FIG. 16 is a schematic diagram mainly showing a schematic configuration of the transport mechanism 720. The
モータ203は、搬送ローラ201を回転駆動する。モータ204は、搬送ローラ202を回転駆動する。計測対象である搬送ローラ201の駆動モータ203の制御に実施の形態1〜4のいずれかのモータ制御装置を用いることにより、転写紙119の搬送遅れなどを防止して、装置の画像転写の精度を向上させることができる。
The
本実施形態のモータ制御装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。 A program executed by the motor control device of the present embodiment is a file in an installable format or an executable format, and is a computer such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk). It is recorded on a readable recording medium and provided.
また、本実施形態のモータ制御装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の情報処理装置で実行される情報処理プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。 Further, the program executed by the motor control apparatus of the present embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. Further, the information processing program executed by the information processing apparatus of the present embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.
また、本実施形態の情報処理プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。 In addition, the information processing program of the present embodiment may be provided by being incorporated in advance in a ROM or the like.
1 モータ制御装置
3 モータ駆動部
4 制御部
11 フィルタ手段(制御ゲイン設定部)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記回転位置検出信号と、目標信号とに基づいて、前記モータ駆動部が前記モータに供給すべき電力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記モータの磁極の数を表す極数と前記モータの回転数とに応じて、特定の周波数の応答性が低下するように制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部を含み、
前記制御ゲイン設定部は、前記特定の周波数に応じて前記応答性の低下量を漸増あるいは漸減させる、
ことを特徴とするモータ制御装置。 A motor that converts a magnetic pole phase signal representing a magnetic pole phase of the motor and outputs a rotational position detection signal having a high resolution with respect to the magnetic pole phase signal, the signal representing a rotation amount and a rotation direction of the output shaft of the motor A motor control device for controlling a drive unit,
Based on the rotation position detection signal and the target signal, the motor drive unit includes a control unit that controls power to be supplied to the motor,
The controller is
In accordance with the number of poles representing the number of magnetic poles of the motor and the number of rotations of the motor, a control gain setting unit that sets a control gain so that the response of a specific frequency is reduced,
The control gain setting unit gradually increases or decreases the amount of decrease in responsiveness according to the specific frequency.
The motor control apparatus characterized by the above-mentioned.
を特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The control gain setting unit does not decrease the responsiveness below the first predetermined frequency, and changes the decrease in the responsiveness in proportion to the rotation speed from the first predetermined frequency to the second predetermined frequency. thing,
The motor control device according to claim 1.
を特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 The control gain setting unit is configured to change the amount of decrease different in a plurality of predetermined frequencies at a frequency higher than the first predetermined frequency, and to complement and change the amount of decrease at a frequency in between.
The motor control device according to claim 2.
前記複数の特定周波数における応答性の低下量は周波数に対して同じ関数で変化させること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The control gain setting unit includes filter means for reducing responsiveness to each of a plurality of specific frequencies,
The amount of decrease in responsiveness at the plurality of specific frequencies is changed by the same function with respect to the frequency,
The motor control device according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The control gain setting unit is inserted in a stage subsequent to a deviation means for obtaining a deviation between the rotational position detection signal and the target signal;
The motor control device according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The controller is configured not to use the filter means when the rotational speed of the motor is a predetermined value or less;
The motor control device according to claim 1, wherein:
前記回転位置検出信号と、目標信号とに基づいて、前記モータ駆動部が前記モータに供給すべき電力を制御するに際して、
前記モータの磁極の数を表す極数と前記モータの回転数とに応じて、特定の周波数の応答性が低下するように制御ゲインを設定し、
前記特定の周波数に応じて前記応答性の低下量を漸増あるいは漸減させる、
ことを特徴とするモータ制御方法。 A motor that converts a magnetic pole phase signal representing a magnetic pole phase of the motor and outputs a rotational position detection signal having a high resolution with respect to the magnetic pole phase signal, the signal representing a rotation amount and a rotation direction of the output shaft of the motor A motor control method for controlling a drive unit,
Based on the rotational position detection signal and the target signal, the motor drive unit controls the power to be supplied to the motor.
In accordance with the number of poles representing the number of magnetic poles of the motor and the number of rotations of the motor, a control gain is set so that the response of a specific frequency is reduced,
The amount of decrease in the response is gradually increased or decreased according to the specific frequency.
The motor control method characterized by the above-mentioned.
前記モータ制御装置の少なくとも一つが請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ制御装置である、
ことを特徴とする画像処理装置。 A plurality of rollers for conveying a sheet to which an image is transferred; one or more motors for driving the plurality of rollers; and at least one motor control device for controlling the driving of the motors;
At least one of the motor control devices is the motor control device according to any one of claims 1 to 6.
An image processing apparatus.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018050248A JP2019162011A (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Motor control device and motor control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2019162011A true JP2019162011A (en) | 2019-09-19 |
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ID=67996550
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JP (1) | JP2019162011A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014155559A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | 株式会社安川電機 | Notch filter, external force estimator, motor controller, and robot system |
JP2016178860A (en) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | 株式会社リコー | Control device, motor drive device, sheet conveyance device and image forming apparatus |
JP2018029414A (en) * | 2016-08-15 | 2018-02-22 | 株式会社リコー | Motor control device, motor control system, image forming apparatus, and conveying device |
-
2018
- 2018-03-16 JP JP2018050248A patent/JP2019162011A/en active Pending
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