JP3938920B2 - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents
ステッピングモータの制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3938920B2 JP3938920B2 JP2004109906A JP2004109906A JP3938920B2 JP 3938920 B2 JP3938920 B2 JP 3938920B2 JP 2004109906 A JP2004109906 A JP 2004109906A JP 2004109906 A JP2004109906 A JP 2004109906A JP 3938920 B2 JP3938920 B2 JP 3938920B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- current
- voltage
- output
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 37
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/34—Monitoring operation
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/14—Arrangements for controlling speed or speed and torque
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
- H02P8/36—Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
- H02P8/38—Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults the fault being step-out
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
本発明は、ステッピングモータの制御装置、特にモータの等価モデルを有するステッピングモータの制御装置に関する。
ステッピングモータは、位置制御、速度制御用の低価格モータとして普及している。図６は従来技術によるステッピングモータ制御装置の機能ブロック図である。
図６におけるシステムの動作を概説する。
制御装置は、入力端子３１０から加えられる外部角度指令θ＊と、入力端子３２１から入力される電流振幅指令ｉα*から正弦波信号発生器３５１、乗算器３６１を通してα相電流指令を生成する。α相電流指令は、比較器３３１、電流制御器３４１、可変電圧インバータ３７０、電流検出器３８１で構成される閉ループ電流制御系の指令であり、ステッピングモータ３９０のα相巻線には、電流指令に一致する電流が流れるような電圧が可変電圧インバータ７０から印加される。
同様に、入力端子３１０から加えられる外部角度指令θ＊と、入力端子３２２から入力される電流振幅指令ｉβ*から余弦波信号発生器３５２、乗算器３６２を通してβ相電流指令を生成する。β相電流指令は、比較器３３２、電流制御器３４２、可変電圧インバータ３７０、電流検出器３８２で構成される閉ループ電流制御系の指令であり、ステッピングモータ３９０のβ相巻線には、電流指令に一致する電流が流れるような電圧が可変電圧インバータ３７０から印加される。 通常、α相電流振幅とβ相電流振幅は同一であるから、入力端子３２１、３２２には同一の値が印加され、モータには、位相の異なる正弦波状の電流が流れ、ステッピングモータが回転する。
図６に示すステッピングモータの制御装置は、モータ電流だけを監視する制御装置であり、ステッピングモータの磁極位置や回転速度は監視していないから、脱調や振動などの発生が問題である。
図６におけるシステムの動作を概説する。
制御装置は、入力端子３１０から加えられる外部角度指令θ＊と、入力端子３２１から入力される電流振幅指令ｉα*から正弦波信号発生器３５１、乗算器３６１を通してα相電流指令を生成する。α相電流指令は、比較器３３１、電流制御器３４１、可変電圧インバータ３７０、電流検出器３８１で構成される閉ループ電流制御系の指令であり、ステッピングモータ３９０のα相巻線には、電流指令に一致する電流が流れるような電圧が可変電圧インバータ７０から印加される。
同様に、入力端子３１０から加えられる外部角度指令θ＊と、入力端子３２２から入力される電流振幅指令ｉβ*から余弦波信号発生器３５２、乗算器３６２を通してβ相電流指令を生成する。β相電流指令は、比較器３３２、電流制御器３４２、可変電圧インバータ３７０、電流検出器３８２で構成される閉ループ電流制御系の指令であり、ステッピングモータ３９０のβ相巻線には、電流指令に一致する電流が流れるような電圧が可変電圧インバータ３７０から印加される。 通常、α相電流振幅とβ相電流振幅は同一であるから、入力端子３２１、３２２には同一の値が印加され、モータには、位相の異なる正弦波状の電流が流れ、ステッピングモータが回転する。
図６に示すステッピングモータの制御装置は、モータ電流だけを監視する制御装置であり、ステッピングモータの磁極位置や回転速度は監視していないから、脱調や振動などの発生が問題である。
脱調回避や振動抑制の有効な手段に、特許文献１に示す角度検出器を用いたステッピングモータ駆動装置がある。特許文献１のシステム構成を図７に示す。
特許文献１によるステッピングモータの制御装置は、磁束方向軸であるｄ軸に対してインバータ出力電圧の位相を制御する構成とすることで、ステッピングモータの挙動に対して、速度、及び負荷トルクの変化に応じて高速領域までモータ回転を維持することができる。ここで、特許文献１記載の駆動条件は、モータの速度起電力、モータ回転角周波数、モータ極対数、モータインダクタンス、巻線抵抗、巻線インピーダンスといったモータ定数が既知であることが前提となる。特に、モータインダクタンス、巻線抵抗については、実際のモータ設置条件で変化するものであるから、配線材料やインバータのスイッチング素子が持つ抵抗分やインダクタンスが加わったシステム全体の値を把握すべきであり、モータ単独の定数を用いる場合には制御性能を損なうことになる。
また、特許文献１に示された内容は角度検出器が必要であり、モータ形状が大きくなりシステム価格も上昇するという問題がある。
特許文献１によるステッピングモータの制御装置は、磁束方向軸であるｄ軸に対してインバータ出力電圧の位相を制御する構成とすることで、ステッピングモータの挙動に対して、速度、及び負荷トルクの変化に応じて高速領域までモータ回転を維持することができる。ここで、特許文献１記載の駆動条件は、モータの速度起電力、モータ回転角周波数、モータ極対数、モータインダクタンス、巻線抵抗、巻線インピーダンスといったモータ定数が既知であることが前提となる。特に、モータインダクタンス、巻線抵抗については、実際のモータ設置条件で変化するものであるから、配線材料やインバータのスイッチング素子が持つ抵抗分やインダクタンスが加わったシステム全体の値を把握すべきであり、モータ単独の定数を用いる場合には制御性能を損なうことになる。
また、特許文献１に示された内容は角度検出器が必要であり、モータ形状が大きくなりシステム価格も上昇するという問題がある。
特許文献２は、前記方式で角度検出器に代わる機能を制御回路側に設けたものであり、回転時には角度検出器を具備した制御装置と同様に回転軸の位置を決定できる方法が記載されている。
特許文献２においても、回転軸位置を同定するために制御対象であるモータの巻線定数であるインダクタンスLと巻線抵抗Ｒが用いられている。但し、インダクタンスＬは、実際にはラプラス演算子をｓとして、ｓＬ＝１／ｓＣとなるコンデンサの容量Ｃに置き換えて取り扱っている。
巻線抵抗は特許文献２に記載されている数１３に示されているように、実際のモータ駆動状態における抵抗ＲＡＣを計測し用いることが明記されているが、インダクタンスＬ又は等価なＣについては言及されておらず、回転軸位置の同定に誤差が発生する恐れがある。
特許文献２においても、回転軸位置を同定するために制御対象であるモータの巻線定数であるインダクタンスLと巻線抵抗Ｒが用いられている。但し、インダクタンスＬは、実際にはラプラス演算子をｓとして、ｓＬ＝１／ｓＣとなるコンデンサの容量Ｃに置き換えて取り扱っている。
巻線抵抗は特許文献２に記載されている数１３に示されているように、実際のモータ駆動状態における抵抗ＲＡＣを計測し用いることが明記されているが、インダクタンスＬ又は等価なＣについては言及されておらず、回転軸位置の同定に誤差が発生する恐れがある。
即ち、一般的なモータ制御装置と考えられる図６の従来例では、モータの振動、脱調という基本特性の改善方法を持っていないため、特性改善を図るためにはモータ及びモータ制御装置以外の改善装置を付加する必要がある。
上記改善策として特許文献１に示すように角度検出器を用いたステッピングモータ駆動装置とする場合、モータ形状が大きくなり価格も上昇するため使用が制限されるという問題がある。
また、角度検出器を持たない特許文献２の方式では、回転軸位置の同定を行う際に巻線定数の誤差の影響で回転軸位置の同定に誤差が発生する恐れがある。
上記改善策として特許文献１に示すように角度検出器を用いたステッピングモータ駆動装置とする場合、モータ形状が大きくなり価格も上昇するため使用が制限されるという問題がある。
また、角度検出器を持たない特許文献２の方式では、回転軸位置の同定を行う際に巻線定数の誤差の影響で回転軸位置の同定に誤差が発生する恐れがある。
以上の通り、特許文献２に示す様な回転軸位置検出器を用いない方式を採用し、且つ回転軸位置検出器の検出精度を高くすることが可能であれば、ステッピングモータの脱調を回避して、振動を低減することが可能となる。そのためには、回転軸位置の同定に必要なモータ定数、特に巻線定数を正確に把握することが必須条件となる。
即ち、ステッピングモータの制御装置で、回転軸位置検出器を用いないで回転軸位置の同定を行う機能を有する制御装置では、巻線の定数に固定値又は公称値を用いていたが、実際にモータを駆動する場合、モータの巻線定数に配線及び駆動素子などの配線系統定数を含めて、制御装置から見た電気的な巻線定数を正確に同定する必要がある。
即ち、ステッピングモータの制御装置で、回転軸位置検出器を用いないで回転軸位置の同定を行う機能を有する制御装置では、巻線の定数に固定値又は公称値を用いていたが、実際にモータを駆動する場合、モータの巻線定数に配線及び駆動素子などの配線系統定数を含めて、制御装置から見た電気的な巻線定数を正確に同定する必要がある。
モータの制御特性を改善するために、モータ内部の動作を監視するモータの全体等価モデル又は部分等価モデルを制御装置内に具備し、前記等価モデルを、巻線抵抗と巻線の電気的時定数を含む数１、数２、数３で示される３種類の定数を用いて構成する。
但し、Ｒは巻線抵抗でＲ＝Ｅ０／Ｉ０、Ｔｓはサンプリング周期、τは巻線時定数でインダクタンスをＬとしたときτ＝Ｌ／Ｒ、Ｅ０は第一の印加電圧、Ｅは第二の印加電圧、Ｉ０は第一の印加電圧を印加したときのモータ電流である。
また、モータの印加電圧を制御する可変電圧インバータと、モータ印加電圧を検出する電圧検出器と、モータ電流を検出する電流検出器と，電流が所定量だけ変化するために必要な時間を測定する時間測定器を具備し、前記モータ等価モデル内の巻線定数は、前記可変電圧インバータからモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器の出力と電流検出器の出力から数１の関係式を用いて定数ｋｇを推定した後、可変電圧インバータの出力平均値を前記抵抗値推定時と異なる極性の電圧に変更し、抵抗推定操作時のモータ電流と印加電圧及び前記時間測定器の計測時間から数２及び数３の関係式を用いて前記２種類の定数を推定するように構成する。
また、モータの印加電圧を制御する可変電圧インバータと、モータ印加電圧を検出する電圧検出器と、モータ電流を検出する電流検出器と、電流検出器の出力と前記等価モデルから計算される電流値とを比較する比較器と、前記数２、数３の関係を持つ１対のデータｋａ、ｋｂを複数組配列したデータテーブルを具備し、前記モータ等価モデル内の巻線定数は、前記可変電圧インバータからモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器の出力と電流検出器の出力から数１の関係式を用いて定数ｋｇを推定した後、前記可変電圧インバータでモータに交流を印加し、前記電流検出器の出力と前記前記等価モデルから計算される電流値の差が最小となるように１対のデータｋａ、ｋｂを前記モータ等価モデル内の確定数として前記データテーブルから選択し逐次更新するように構成する。
本発明の制御装置は、モータの巻線部の同定精度を高め検出操作を容易できる。
また、巻線定数は、配線部を含む正確な値を算定できるという利点がある。
また、巻線定数は、配線部を含む正確な値を算定できるという利点がある。
検出操作を容易にするために、時定数を含む２種類の定数と巻線抵抗の逆数を要素とする等価モデルとして取り扱うようにした。
また、等価モデルの各係数は、配線部を含む正確な値を算定できるように装置内の可変電圧インバータを使用して、電流変化時間の計測結果を用いて同定した。
また、等価モデルの各係数は、等価モデルから計算される電流値と実測電流値の差が最小となる値を用いた。
また、等価モデルの各係数は、配線部を含む正確な値を算定できるように装置内の可変電圧インバータを使用して、電流変化時間の計測結果を用いて同定した。
また、等価モデルの各係数は、等価モデルから計算される電流値と実測電流値の差が最小となる値を用いた。
図１は、本発明装置の実施例であって、１０は角度指令入力端子、２１はα相電流指令入力端子、２２はβ相電流指令入力端子、５１は電流指令の正弦波基本信号発生回路、５２は電流指令の余弦波基本信号発生回路、６１及び６２は乗算器、３１及び３２は加算器、４１はα相電流制御器、４２はβ相電流制御器、７０は可変電圧インバータ、８１及び８２は電流検出器、９０はステッピングモータ、１１は角度指令補正器、１２はモータ等価モデルである。
図６に示す従来技術によるステッピングモータ制御装置に対して角度指令補正器１１とモータ等価モデル１２が追加されている。
図６に示す従来技術によるステッピングモータ制御装置に対して角度指令補正器１１とモータ等価モデル１２が追加されている。
角度指令補正器は内部変数のうち角度推定値を用いて、外部より角度指令入力端子に印加される角度指令と比較して、振動を抑制するための角度補正信号θ’を発生する。
図２は制御要素で表したモータの等価回路図である。
９２は数２に示すｋａ、９３は数３に示すｋｂ、９５は数１に示すｋｇ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｄは加算器、９４ａ、９４ｂ及び９４ｃは遅延回路、９６はトルク定数、９７は慣性モーメントの逆数、９８は誘起電圧定数である。なお、図１と同一内容部分は同一番号を付した。ここで、巻線部を９２（ｋａ）、９３（ｋｂ）、９５（ｋｇ）とすると、各要素は以下に示す関係が成り立つ。
９２は数２に示すｋａ、９３は数３に示すｋｂ、９５は数１に示すｋｇ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｄは加算器、９４ａ、９４ｂ及び９４ｃは遅延回路、９６はトルク定数、９７は慣性モーメントの逆数、９８は誘起電圧定数である。なお、図１と同一内容部分は同一番号を付した。ここで、巻線部を９２（ｋａ）、９３（ｋｂ）、９５（ｋｇ）とすると、各要素は以下に示す関係が成り立つ。
図２で、モータが停止している場合にはモータ速度ωｒｅが０であるから印加電圧をＥ、巻線電流をｉ、インダクタンスをＬ、巻線抵抗をＲとすると数４が成り立つ。
初期電流をＩ０し、数１をｉについて解くと数５が得られる。
τ=Ｌ／Ｒ、Ｅ0＝Ｒ・Ｉ０と置き、ｉ＝０となるまでの時間をｔ１と置くと数５から数６が得られる。電圧Ｅ０は初期電流Ｉ０を通電するための初期印加電圧である。
但し、Ｔｓはサンプリング周期である。
数６で、Ｅ０／Ｅとｔ１が分かれば時定数τの逆数のＴｓ倍の値を求めることができる。
即ち、モータ印加電圧Ｅ０、Ｅ、及び時間ｔ１を測定し数６の関係を用いてｋａを求め、更に数２、数３の関係からｋｂ、ｋｇを求めることでモータ巻線の等価モデルを構成することができる。
数６で、Ｅ０／Ｅとｔ１が分かれば時定数τの逆数のＴｓ倍の値を求めることができる。
即ち、モータ印加電圧Ｅ０、Ｅ、及び時間ｔ１を測定し数６の関係を用いてｋａを求め、更に数２、数３の関係からｋｂ、ｋｇを求めることでモータ巻線の等価モデルを構成することができる。
図３は前記関係を用いた巻線部の同定部機能ブロック図を示す。
モータの部分等価モデル９００は図２の巻線部等価モデルと同一の構成をしている。９０２（ｋａ’）、９０３（ｋｂ’）及び９０５（ｋｇ’）は図２の９２（ｋａ）、９３（ｋｂ）、９５（ｋｇ）に対応し、９０５の値は、可変電圧インバータ７０からモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器１０３の出力と電流検出器８１の出力から数１の関係式を用いて定数（ｋｇ’）を推定する。即ち、電流指令入力端子２１に図４に示す入力信号ｉα＊を入力し、ｉα＊＝−Ｉ０としたときの印加電圧とモータ電流からｋｇ’を決定する。次いで、ｉα＊を極性の異なる最大値であるｉとして調整部１００によって９０２（ｋａ’）、９０３（ｋｂ’）の値を調整する。調整部１００において、１０１は時間測定器、１０２は零電流検出器、１０３はＥ０を入力として、Ｔｓｌｎ（Ｅ０／Ｅ＋１）の値を出力する第１のデータテーブル、１０４は除算器、１０５はＴｓ／τを入力としてＴｓ／τに対応する数３の関係となるｋｂ’とｋｂ’を基に再計算されたｋａ’の一対のデータを格納した第２のデータテーブルである。電流指令をｉに切り替えた直後に端子１１０に時間測定器起動信号を印加し、零電流検出器１０２の零電流検出信号で時間測定器を停止するとこのときの時間測定器１０１の出力は図４のｔ１となるから、第１のデータテーブル１０３を時間測定器１０１の出力で除算した後、第２のデータテーブル１０５に印加し、数２と数３の関係にある一対のデータを得ることができる。なお，ｔ１の期間は電流制御系の働きで印加電圧が最大電圧Ｅとなることと，サンプリング周期Ｔｓは固定値でから，第１のデータテーブルは，Ｅ０が確定するとデータを検索できる。
モータの部分等価モデル９００は図２の巻線部等価モデルと同一の構成をしている。９０２（ｋａ’）、９０３（ｋｂ’）及び９０５（ｋｇ’）は図２の９２（ｋａ）、９３（ｋｂ）、９５（ｋｇ）に対応し、９０５の値は、可変電圧インバータ７０からモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器１０３の出力と電流検出器８１の出力から数１の関係式を用いて定数（ｋｇ’）を推定する。即ち、電流指令入力端子２１に図４に示す入力信号ｉα＊を入力し、ｉα＊＝−Ｉ０としたときの印加電圧とモータ電流からｋｇ’を決定する。次いで、ｉα＊を極性の異なる最大値であるｉとして調整部１００によって９０２（ｋａ’）、９０３（ｋｂ’）の値を調整する。調整部１００において、１０１は時間測定器、１０２は零電流検出器、１０３はＥ０を入力として、Ｔｓｌｎ（Ｅ０／Ｅ＋１）の値を出力する第１のデータテーブル、１０４は除算器、１０５はＴｓ／τを入力としてＴｓ／τに対応する数３の関係となるｋｂ’とｋｂ’を基に再計算されたｋａ’の一対のデータを格納した第２のデータテーブルである。電流指令をｉに切り替えた直後に端子１１０に時間測定器起動信号を印加し、零電流検出器１０２の零電流検出信号で時間測定器を停止するとこのときの時間測定器１０１の出力は図４のｔ１となるから、第１のデータテーブル１０３を時間測定器１０１の出力で除算した後、第２のデータテーブル１０５に印加し、数２と数３の関係にある一対のデータを得ることができる。なお，ｔ１の期間は電流制御系の働きで印加電圧が最大電圧Ｅとなることと，サンプリング周期Ｔｓは固定値でから，第１のデータテーブルは，Ｅ０が確定するとデータを検索できる。
また、図５は別の実施例のブロック図である。
図５において、モータの部分等価モデル９００は図４の実施例と同一の内容であるが、図４の調整部１００に対してモータの部分等価モデル９００の出力であるモータ電流推定値と、電流検出器８１の値が最小となるｋａ’及びｋｂ’を第３のデータテーブル２００より選択し部分等価モデル９００の定数として逐次更新するものである。
図５において、モータの部分等価モデル９００は図４の実施例と同一の内容であるが、図４の調整部１００に対してモータの部分等価モデル９００の出力であるモータ電流推定値と、電流検出器８１の値が最小となるｋａ’及びｋｂ’を第３のデータテーブル２００より選択し部分等価モデル９００の定数として逐次更新するものである。
位置制御を目的としたステッピングモータの制御装置の他、センサを使用しないステッピングモータの速度制御装置や振動抑制機能を付加した制御装置にも使用可能である。
１０ 角度指令入力端子
１１ 進角制御器
１２ モータ等価モデル
２１、２２ 電流指令入力端子
３１、３２ 比較器
４１、４２ 電流制御器
５１ 正弦波信号発生器
５２ 余弦波信号発生器
６１、６２ 乗算器
７０ 可変電圧インバータ
８１、８２ 電流検出器
９０ モータ
９２ 数２に示す係数
９３ 数３に示す係数
９５ 数１に示す係数
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ 加算器
９４ａ、９４ｂ、９４ｃ 遅延回路
９６ トルク定数
９７ 慣性モーメントの逆数
９８ 誘起電圧定数
２００ 第３のデータテーブル
２０１ 比較器
３１０ 角度指令入力端子
３２１、３２２ 電流指令入力端子
３３１、３３２ 比較器
３４１、３４２ 電流制御器
３５１ 正弦波信号発生器
３５２ 余弦波信号発生器
３６１、３６２ 乗算器
３７０ 可変電圧インバータ
３８１、３８２ 電流検出器
３９０ モータ
４１０ 角度指令入力端子
４２０ 進角制御器
４２１、４２２ 電流入力端子
４３１、４３２ 比較器
４４１、４４２ 電流制御器
４４３ 第１の座標変換器
４４４ 第２の座標変換器
４７０ 可変電圧インバータ
４８１、４８２ 電流検出器
４９０ モータ
４９１ 軸位置検出器
９００ モータの部分等価モデル
９０２ 数２に示す係数
９０３ 数３に示す係数
９０５ 数１に示す係数
１００ 調整部
１０１ 時間測定器
１０２ 零電流検出器
１０３ 第１のデータテーブル
１０４ 除算器
１０５ 第２のデータテーブル
１０６ 平滑回路
１１０ 端子
１１ 進角制御器
１２ モータ等価モデル
２１、２２ 電流指令入力端子
３１、３２ 比較器
４１、４２ 電流制御器
５１ 正弦波信号発生器
５２ 余弦波信号発生器
６１、６２ 乗算器
７０ 可変電圧インバータ
８１、８２ 電流検出器
９０ モータ
９２ 数２に示す係数
９３ 数３に示す係数
９５ 数１に示す係数
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ 加算器
９４ａ、９４ｂ、９４ｃ 遅延回路
９６ トルク定数
９７ 慣性モーメントの逆数
９８ 誘起電圧定数
２００ 第３のデータテーブル
２０１ 比較器
３１０ 角度指令入力端子
３２１、３２２ 電流指令入力端子
３３１、３３２ 比較器
３４１、３４２ 電流制御器
３５１ 正弦波信号発生器
３５２ 余弦波信号発生器
３６１、３６２ 乗算器
３７０ 可変電圧インバータ
３８１、３８２ 電流検出器
３９０ モータ
４１０ 角度指令入力端子
４２０ 進角制御器
４２１、４２２ 電流入力端子
４３１、４３２ 比較器
４４１、４４２ 電流制御器
４４３ 第１の座標変換器
４４４ 第２の座標変換器
４７０ 可変電圧インバータ
４８１、４８２ 電流検出器
４９０ モータ
４９１ 軸位置検出器
９００ モータの部分等価モデル
９０２ 数２に示す係数
９０３ 数３に示す係数
９０５ 数１に示す係数
１００ 調整部
１０１ 時間測定器
１０２ 零電流検出器
１０３ 第１のデータテーブル
１０４ 除算器
１０５ 第２のデータテーブル
１０６ 平滑回路
１１０ 端子
Claims (3)
- 外部から印加されるパルス列指令の印加ごとにステッピングモータを歩進回転させるステッピングモータの制御装置であって、一定サンプリング時間ごとにモータ制御の演算処理を実行するステッピングモータの制御装置に於いて、
前記モータ制御装置には巻線印加電圧を入力としてモータ回転角度および回転角速度を出力するモータ動作状態の演算を行うステッピングモータの全体等価モデルを有し、
前記全体等価モデルには、モデルの構成要素として巻線部を示す部分等価モデルを有し、
前記モータの部分等価モデルは、数式１の演算機能を有する数１演算要素ｋｇと、数２の演算機能を有する数２演算要素ｋａと、数３演算機能を有する数３演算要素ｋｂと、遅延回路と、加算器を有し、
且つ、数２演算要素ｋａの出力を前記加算器の一方の入力端子に接続し、前記加算器の出力端子は前記数３演算要素ｋｂの入力端子に接続し、前記数３演算要素ｋｂの出力端子は前記数１演算要素ｋｇの入力端子と前記遅延回路の入力端子に接続し、前記遅延回路の出力端子は前記加算器の他の一方の入力端子に接続するように構成し、
前記モータの部分等価モデルは、前記数２演算要素ｋａの入力端子を部分等価モデルの入力端子として、前記１演算要素ｋｇの出力端子を前記モータの部分等価モデルの出力として、前記モータの部分等価モデルの入力にモータ印加電圧相当の信号を印可することで部分等価モデルの出力からモータ通電電流相当の信号を得る機能を有し、
前記部分等価モデルと実際のモータの印加電圧および通電電流との比較を行い巻線抵抗と巻線の電気的時定数を含む数１、数２、数３で示される３種類の定数の実際の値を推定することを特徴とするステッピングモータの制御装置。
- モータの印加電圧を制御する可変電圧インバータと、モータ印加電圧を検出する電圧検出器と、モータ電流を検出する電流検出器を具備し、前記可変電圧インバータからモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器の出力と電流検出器の出力から数１の関係式を用いて定数ｋｇを推定した後、可変電圧インバータの出力平均値を前記抵抗値推定時と異なる極性の電圧に変更し、抵抗推定操作時のモータ電流と印加電圧及び前記タイマ回路の計測時間から数２及び数３の関係式を用いて前記２種類の定数を推定することを特徴とする１項記載のステッピングモータの制御装置。
- モータの印加電圧を制御する可変電圧インバータと、モータ印加電圧を検出する電圧検出器と、モータ電流を検出する電流検出器と、電流検出器の出力と前記等価モデルから計算される電流値とを比較する比較器と、前記数２、数３の関係を持つ１対のデータｋａ、ｋｂを複数組配列したデータテーブルを具備し、前記可変電圧インバータからモータ電流が一定となるように電圧を印加し、電圧検出器の出力と電流検出器の出力から数１の関係式を用いて定数ｋｇを推定した後、前記可変電圧インバータでモータに交流を印加し、前記電流検出器の出力と前記比較器の出力が最小となるような１対のデータｋａ、ｋｂを前記データテーブルから選択することを特徴とする１項記載のステッピングモータの制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004109906A JP3938920B2 (ja) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | ステッピングモータの制御装置 |
| US11/094,281 US7023165B2 (en) | 2004-04-02 | 2005-03-31 | Stepping motor control apparatus |
| CNB2005100601822A CN100442652C (zh) | 2004-04-02 | 2005-04-01 | 步进电机控制装置 |
| EP05252052A EP1583218B1 (en) | 2004-04-02 | 2005-04-01 | Stepping motor control apparatus |
| DE602005010499T DE602005010499D1 (de) | 2004-04-02 | 2005-04-01 | Steuergerät für einen Schrittmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004109906A JP3938920B2 (ja) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | ステッピングモータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005295737A JP2005295737A (ja) | 2005-10-20 |
| JP3938920B2 true JP3938920B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=34880130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004109906A Expired - Lifetime JP3938920B2 (ja) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | ステッピングモータの制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7023165B2 (ja) |
| EP (1) | EP1583218B1 (ja) |
| JP (1) | JP3938920B2 (ja) |
| CN (1) | CN100442652C (ja) |
| DE (1) | DE602005010499D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103684154A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 嘉兴中润微电子有限公司 | 电机驱动芯片中的串联电阻法相电流检测电路 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114739B1 (ko) * | 2006-03-17 | 2012-03-29 | 니혼 서보 가부시키가이샤 | 스테핑 모터의 제어장치 |
| JP4481262B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2010-06-16 | 日本電産サーボ株式会社 | ステッピングモータの制御装置 |
| CN101411053B (zh) * | 2006-03-31 | 2011-09-28 | Thk株式会社 | 交流电动机驱动装置以及控制方法 |
| US7365511B2 (en) * | 2006-09-12 | 2008-04-29 | Hamilton Sundstrand Corporation | Methods to control high speed electric machines having a front-end EMI filter attached |
| CN101388634B (zh) * | 2007-09-12 | 2011-06-15 | 东方马达株式会社 | 步进电机的控制装置 |
| JP2011019364A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Tokyo Weld Co Ltd | ステッピングモータの励磁電流切替方法および励磁電流切替装置 |
| CN101834557B (zh) * | 2010-04-29 | 2011-12-21 | 浙江工业大学 | 步进电机电-机械转换器的闭环连续跟踪控制方法 |
| US9654040B2 (en) * | 2011-01-25 | 2017-05-16 | Rohm Co., Ltd. | Drive circuit of stepping motor, integrated circuit thereof, and electronic equipment including same, and method for controlling drive circuit of stepping motor |
| JP5882919B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2016-03-09 | 株式会社マキタ | モータに関連する状態量を推定する装置および電動工具 |
| CN102340274B (zh) * | 2011-06-21 | 2013-04-17 | 苏州佳世达电通有限公司 | 步进马达的控制方法及控制电路 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631657A (en) * | 1982-09-29 | 1986-12-23 | Microbot, Inc. | Control and force-sensing method and apparatus for motors |
| US5258830A (en) * | 1990-03-16 | 1993-11-02 | Electrohome Limited | Automatic video convergence system |
| JPH05207799A (ja) | 1991-11-04 | 1993-08-13 | Xerox Corp | ステッピングモータの制御システム |
| DE4242067C2 (de) | 1992-12-14 | 2002-11-07 | Bosch Gmbh Robert | Steuerverfahren und -einrichtung für ein Fahrzeug |
| KR100316280B1 (ko) * | 1995-03-10 | 2002-04-24 | 무라타 기카이 가부시키가이샤 | 스텝모터의제어방법 |
| JP2001258297A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機の制御装置 |
| JP3503893B2 (ja) | 2001-08-02 | 2004-03-08 | 日本サーボ株式会社 | ステッピングモータの制御方式及び駆動装置 |
-
2004
- 2004-04-02 JP JP2004109906A patent/JP3938920B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-03-31 US US11/094,281 patent/US7023165B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2005-04-01 DE DE602005010499T patent/DE602005010499D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2005-04-01 CN CNB2005100601822A patent/CN100442652C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-04-01 EP EP05252052A patent/EP1583218B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103684154A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-26 | 嘉兴中润微电子有限公司 | 电机驱动芯片中的串联电阻法相电流检测电路 |
| CN103684154B (zh) * | 2013-12-17 | 2016-03-02 | 嘉兴中润微电子有限公司 | 电机驱动芯片中的串联电阻法相电流检测电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7023165B2 (en) | 2006-04-04 |
| DE602005010499D1 (de) | 2008-12-04 |
| CN1677835A (zh) | 2005-10-05 |
| EP1583218B1 (en) | 2008-10-22 |
| US20050218859A1 (en) | 2005-10-06 |
| JP2005295737A (ja) | 2005-10-20 |
| CN100442652C (zh) | 2008-12-10 |
| EP1583218A1 (en) | 2005-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5933844B2 (ja) | 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法 | |
| US9825579B2 (en) | Temperature estimating apparatus for synchronous motor | |
| JP5952332B2 (ja) | 誘導電動機のセンサレスベクトル制御装置 | |
| JP3938920B2 (ja) | ステッピングモータの制御装置 | |
| JP6272508B2 (ja) | 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法 | |
| US20190173413A1 (en) | Motor module, motor controller, temperature inferring device, and temperature inference method | |
| US6509711B1 (en) | Digital rotor flux observer | |
| JP6241331B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| US20110068722A1 (en) | Open-Loop or Closed-Loop Control Method for a Converter | |
| JP2013138548A (ja) | 誘導電動機の回転速度制御装置および回転速度制御方法 | |
| JP4735439B2 (ja) | 永久磁石式同期電動機の初期磁極位置推定装置 | |
| JP4051833B2 (ja) | 永久磁石式同期電動機のベクトル制御装置 | |
| JP7358277B2 (ja) | 駆動装置、駆動システム、及び、電動機の駆動方法 | |
| JP7518818B2 (ja) | ｄ軸の推定位置と実位置との間の角度差を表す補正値を決定する方法、制御装置、及びインバータ | |
| JP2019033582A (ja) | 制御装置及び制御方法 | |
| JP6108114B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置 | |
| WO2019121919A1 (en) | Method and apparatus for determining a measuring offset of a rotor position sensor | |
| JP5148789B2 (ja) | 永久磁石型同期電動機の磁束鎖交数及び電気的時定数の同定方法 | |
| JP5106295B2 (ja) | 同期電動機のロータ位置推定装置 | |
| JP2006017725A (ja) | 電動機の回転数を測定する方法 | |
| CA3028860A1 (en) | Method for estimating the position and speed of the rotor of an alternating current machine for a motor vehicle, and corresponding system | |
| WO2019146746A1 (ja) | 推定装置および推定方法 | |
| JP2014204489A (ja) | 回転機制御装置 | |
| WO2016110989A1 (ja) | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 | |
| JP3797484B2 (ja) | ステッピングモータの駆動装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060830 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060904 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061031 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070326 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070326 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |