JP7237783B2 - 制御装置及びモータ駆動システム - Google Patents

Description

本実施形態は、制御装置及びモータ駆動システムに関する。

ステッピングモータの制御装置では、生成した駆動電流を供給することでステッピングモータを駆動する。このとき、負荷の変化に対して、ステッピングモータの脱調を抑制することが望まれる。

特開２０１９－３７０８７号公報

一つの実施形態は、ステッピングモータの脱調を抑制できる制御装置及びモータ駆動システムを提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、判定部と補正部と駆動制御部とを有する制御装置が提供される。判定部は、ステッピングモータのロータの位相が目標位相から進んでいるのか遅れているのかを判定する。補正部は、ステッピングモータの駆動電流の制御値に対する補正値について、ロータの位相が目標位相から進んでいる場合、位相偏差をゼロにせずに位相偏差により小さな位相量でロータの位相を徐々に遅らせるように予め定められた第１の補正値を選択し、ロータの位相が目標位相から遅れている場合、位相偏差をゼロにせずに位相偏差により小さな位相量でロータの位相を徐々に進めるように予め定められ、絶対値が前記第１の補正値の絶対値より大きい第２の補正値から選択する。駆動制御部は、選択された補正値で駆動電流の制御値を補正してステッピングモータを駆動する。

実施形態にかかる制御装置を含む制御システムの構成図。 実施形態における誘起電圧のゼロクロス位置を判定する処理を示す図。 実施形態にかかる制御装置の構成を示す図。 実施形態の第１の変形例にかかる制御装置の構成を示す図。 実施形態の第１の変形例における補正情報のデータ構造を示す図。 実施形態の第２の変形例にかかる制御装置の構成を示す図。 実施形態の第３の変形例にかかる制御装置の構成を示す図。 実施形態の第３の変形例における補正情報のデータ構造を示す図。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる制御装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、モータ駆動システムの構成図である。モータ駆動システムは、ステッピングモータ３及び制御装置１０を有する。制御装置１０は、駆動電流を生成し、ステッピングモータ３の駆動を制御する。

制御装置１０は、Ｈブリッジ回路１１、駆動制御部１２、電流電圧変換部１４、時間測定部１５、ゼロクロス判定部１６、ロータ位相算出部１７、及び誘起電圧検出部１８を有する。ステッピングモータ３は、図示しない、複数の磁極を含むロータと複数相の巻線（複数のコイル）を含むステータとを有する。図１では、１相の巻線に対応した構成を例示している。他の相の巻線に対応した構成については、駆動制御部１２以外の制御装置の構成が別途必要となる。ここでは、説明を簡略化するために図示していない。

Ｈブリッジ回路１１は、ステッピングモータ３に電気的に接続されている。Ｈブリッジ回路１１は、駆動制御部１２による制御に応じて、ステッピングモータ３に駆動電流（モータ電流）Ｉｍｃを供給する。Ｈブリッジ回路１１は、ハイサイドトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及びローサイドトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４を有する。各トランジスタＴｒ１～Ｔｒ４は、例えばＮＭＯＳトランジスタである。トランジスタＴｒ１は、ソースがステッピングモータ３の一端（ノードＮ１）に接続され、ドレインが電源電圧Ｖｍに接続され、ゲートが駆動制御部１２に接続されている。トランジスタＴｒ２は、ソースがステッピングモータ３の他端（ノードＮ２）に接続され、ドレインが電源電圧Ｖｍに接続され、ゲートが駆動制御部１２に接続されている。トランジスタＴｒ３は、ソースが接地電位Ｖｓｓに接続され、ドレインがステッピングモータ３の一端に接続され、ゲートが駆動制御部１２に接続されている。トランジスタＴｒ４は、ソースが接地電位Ｖｓｓに接続され、ドレインがステッピングモータ３の他端に接続され、ゲートが駆動制御部１２に接続されている。

Ｈブリッジ回路１１は、第１の動作状態、第２の動作状態、及び第３の動作状態を有する。第１の動作状態では、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４がオン状態に維持され、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３がオフ状態に維持される。これにより、電源電圧ＶｍからトランジスタＴｒ１及びノードＮ１を介してステッピングモータ３に電流が供給される。第２の動作状態では、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３がオン状態に維持され、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４がオフ状態に維持される。これにより、電源電圧ＶｍからトランジスタＴｒ２及びノードＮ２を介してステッピングモータ３に電流が供給される。第３の動作状態では、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２がオフ状態に維持され、トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４がオン状態に維持される。これにより、ステッピングモータ３のコイルに蓄積された電荷が放電されて接地電位Ｖｓｓに電流が流れる。第３の動作状態は、Ｓｌｏｗ Ｄｅｃａｙとも呼ばれる。

電流電圧変換部１４は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオフ、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４がオンしているときに、ステッピングモータ３側からトランジスタＴｒ３又はＴｒ４に流れる電流を電圧に変換して検出する。電流電圧変換部１４は、検出電圧を時間測定部１５へ供給する。図２（ａ）は、電流電圧変換部１４の検出電圧の時間変化の一例を示す。ステッピングモータ３にモータ電流Ｉｍｃを供給する期間（充電期間）Ｔｃでは、検出電圧は、基準電圧（第２の基準電圧）Ｖ２よりも低い状態から基準電圧（第１の基準電圧）Ｖ１よりも高い状態まで昇圧される。ステッピングモータ３に蓄積された電荷を接地電位Ｖｓｓ側に放電する期間（放電期間）Ｔｄでは、検出電圧は、基準電圧Ｖ１よりも高い状態から基準電圧Ｖ２よりも低い状態まで降圧される。基準電圧Ｖ１は、検出電圧における高電圧側のピークより低く且つピーク付近の値として実験的に決められ得る。基準電圧Ｖ２は、検出電圧における低電圧側のピークより高く且つピーク付近の値として実験的に決められ得る。

時間測定部１５は、検出電圧に基づき電流量が変化する時間を測定する。例えば、時間測定部１５は、検出電圧と基準電圧Ｖ１とを比較した結果ＣＭ１を生成し、検出電圧と基準電圧Ｖ２とを比較した結果ＣＭ２を生成する。図２（ｂ）は、時間測定部１５における比較結果の一例を示す。時間測定部１５は、比較結果ＣＭ１がＨレベルからＬレベルに遷移するタイミングｔ１と、比較結果ＣＭ２がＨレベルからＬレベルに遷移するタイミングｔ２との時間差Δｔを測定する。この時間Δｔは、図２（ａ）に示す検出電圧が基準電圧Ｖ１を超えるまでの第１の時間と検出電圧がさらに基準電圧Ｖ２を下回るまでの第２の時間との差分時間である。時間測定部１５は、測定結果（時間Δｔ）をゼロクロス判定部１６へ供給する。

誘起電圧検出部１８は、ステッピングモータ３の両端に発生する誘起電圧Ｖｅを検出する。図２（ｃ）は、誘起電圧Ｖｅ及びモータ電流Ｉｍｃの時間変化の一例を示す。例えば、ステッピングモータ３に流れるモータ電流Ｉｍｃ（実線）に対して、誘起電圧Ｖｅは点線で示すように変化する。誘起電圧検出部１８は、検出結果（誘起電圧Ｖｅ）をゼロクロス判定部１６へ供給する。

ゼロクロス判定部１６は、時間Δｔと誘起電圧Ｖｅとに応じて、誘起電圧波形のゼロクロス位置を判定し、判定結果（ゼロクロス位置情報）をロータ位相算出部１７へ供給する。例えば、ステッピングモータ３の等価式が次の式（１）で表される。
Ｖ_３－Ｖｅ＝（Ｒｍ×Ｉｍｃ）＋｛Ｌｍ×（Δｉ／Δｔ）｝・・・（１）
Ｖ_３はステッピングモータ３に印加される電源電圧、Ｒｍはステッピングモータ３の内部抵抗（モータ定数）、Ｌｍはステッピングモータ３のコイルのインダクタンス（モータ定数）、Δｉ／Δｔは単位時間当たりの制御電流変化量である。

Ｈブリッジ回路１１が第１の動作状態から第３の動作状態に変化した場合、ステッピングモータ３が電源電圧Ｖｍから電気的に遮断された状態になりＶ_３＝０Ｖであるから、式（１）は、
－Ｖｅ＝（Ｒｍ×Ｉｍｃ）＋｛Ｌｍ×（Δｉ／Δｔ）｝・・・（２）
と表すことができる。なお、Ｈブリッジ回路１１が第２の動作状態から第３の動作状態に変化した場合でも同様である。式（２）を変形すると、
Δｔ＝（Ｌｍ×Δｉ）／［－（Ｖｅ＋（Ｒｍ×Ｉｍｃ））］・・・（３）
と表すことができる。

式（３）での誘起電圧のゼロクロス位置においては、誘起電圧Ｖｅ＝０となるので、
Δｔ＝（Ｌｍ×Δｉ）／［－（Ｒｍ_ｍ×Ｉｍｃ）］・・・（４）
と表すことができる。

ここで、Δｉをモータ電流Ｉｍｃの比（比例値Ａ）で制御する。例えば、
Δｉ：Ｉｍｃ＝Ａ：１・・・（５）
で制御する場合、式（４）は、
Δｔ＝（Ｌｍ×Ａ）／［－（Ｒｍ）］・・・（６）
と表すことができる。ＲｍとＬｍはモータ固有の定数であるため、Δｔの値が式（６）の右辺で求められる値となった時間位置が、図２（ｃ）に示す誘起電圧Ｖｅのゼロクロス位置であることが判明する。

ロータ位相算出部１７は、ゼロクロス判定部１６から判定結果（誘起電圧のゼロクロス位置）が入力され、ロータの位相を、ロータ位置を示すパラメータとして算出する。例えば、誘起電圧はロータの磁界の変化が電圧として現れ、ロータの磁界と誘起電圧の位相は９０度ずれている。そのため、誘起電圧のゼロクロス位置を検出するとロータの磁界の頂点位置を検出でき、ロータの位相が推定できる。

制御装置１０は、ロータの目標位相（理想位相）からの位相偏差を求め、その位相偏差を低減するようにステッピングモータ３を制御する。例えば、制御装置１０は、ロータの位相が目標位相に対して遅れていれば、ロータの位相を進相させ位相偏差を低減するように駆動電流を増加させる。制御装置１０は、ロータの位相が目標位相に対して進んでいれば、ロータの位相を遅相させ位相偏差を低減するように駆動電流を減少させる。この位相偏差を用いた駆動制御では、負荷が急激に変化した場合に、位相偏差が急激に過大になることなどにより、ステッピングモータ３を制御に追従させることが困難な脱調が発生することがある。

脱調を抑制するためには、例えば、ステッピングモータ３におけるロータの回転量をエンコーダ等の位置検出センサなどで検出し、検出された位置情報に利用してＰＩ制御やＰＩＤ制御を行うことが考えられる。これらの制御では、位置検出センサで検出されたロータの目標位相（理想位相）から位相偏差を求める。そして、位相偏差に対してＰ演算、Ｉ演算、Ｄ演算をそれぞれ行い、それらの合計に応じた補正電流値を操作量として現在の駆動電流の制御値に加算する。すなわち、ＰＩ制御やＰＩＤ制御では、複雑な演算処理が行われ、制御系の特性に応じて演算パラメータを適切化するために長時間の調整を行うことになる。そのため、制御装置１０のコストが増大する可能性がある。また、これらの制御では、負荷が急激に変化した場合に、位相偏差が急激に過大になることなどにより、ステッピングモータ３を制御に追従させることが困難な脱調が発生することがある。

そこで、本実施形態では、制御装置１０において、ロータの位相が目標位相から進んでいるのか遅れているのかを判定した結果に応じて、選択された補正値で駆動電流の制御値を補正する。具体的には、ロータの位相の理想位相に対する誤差の方向（進み、遅れ）に着目し、誤差の推定結果に応じて補正値を複数の候補から選択する。複数の候補はそれぞれ、固定値とする。補正値は、ロータの位相が理想位相に対して遅れている場合は、駆動電流が増加する方向（以下、増加方向）の値Ｍとし、進んでいる場合は、駆動電流が減少する方向（以下、減少方向）の値Ｎとする。ロータの位相が理想位相に対して追従していると見なせる場合は、補正無しの値０としてもよい。これにより、負荷の急激な変化があった場合に、補正値が過大になることを抑制でき、脱調の発生を抑制できる。

また、ステッピングモータ３では、ロータの位相が進んでいる場合に比べて、ロータの位相が遅れている場合に、脱調の可能性が高い傾向にある。この傾向を考慮して、補正値の絶対値の関係を｜Ｍ｜＞｜Ｎ｜とする。これにより、脱調を効果的に抑制できる。

より具体的には、制御装置１０は、判定部２２及び補正部２１をさらに有する。判定部２２は、ロータの目標位相からの誤差に応じて、ロータの位相が理想位相から進んでいるのか遅れているのかを判定する。判定部２２は、判定結果を補正部２１へ供給する。補正部２１は、判定結果に応じて、駆動電流に対する補正値を選択し、駆動制御部１２へ供給する。駆動制御部１２は、例えば、補正値を駆動電流の制御値に加算することで補正してもよい。駆動制御部１２は、補正後の駆動電流の制御値で、Ｈブリッジ回路１１の駆動を制御する。Ｈブリッジ回路１１は、駆動電流の制御値に従って、ステッピングモータ３に駆動電流を流す。

図３は、実施形態にかかる制御装置１０の構成図である。なお、図３の制御装置１０は、説明のため一部の構成のみ示している。例えば、ロータ位相算出部１７は、誘起電圧のゼロクロス位置に応じてロータの位相を求め、判定部２２に供給する。判定部２２は、ステッピングモータ３の起動からの時間を図示しないタイマ等で検知する。判定部２２は、予め設定された理想的なロータの位相を示す波形情報と起動からの時間とに応じて定期的に求められた理想位相を保持している。判定部２２は、誤差判定部２２ａを有する。誤差判定部２２ａは、ロータの位相から理想位相を減算することなどにより、ロータの理想位相からの誤差を求める。

誤差判定部２２ａには、誤差の許容範囲として、０を含み負側の閾値と正側の閾値とを有する所定の範囲が設定されている。誤差判定部２２ａは、誤差と許容範囲とを比較した結果に応じて、誤差の方向を示す信号Ｓ１と補正の有無を示す信号Ｓ２とを生成し、補正部２１に供給する。補正部２１は、セレクタ２１ａ及びセレクタ２１ｂを有する。信号Ｓ１は、セレクタ２１ａのセレクトノードＳへ供給され、信号Ｓ２はセレクタ２１ｂのセレクトノードＳへ供給される。セレクタ２１ａの入力ノード“０”には、補正値（第１の補正値）Ｎが供給されており、セレクタ２１ａの入力ノード“１”には、補正値（第２の補正値）Ｍが供給されている。セレクタ２１ａの出力ノードは、セレクタ２１ｂの入力ノード“１”に接続されている。セレクタ２１ｂの入力ノード“０”には、補正無しの固定値０が供給されている。

誤差判定部２２ａは、誤差が許容範囲に収まっていれば、信号Ｓ２を０（＝増減しない）とし、誤差が許容範囲を外れていれば、信号Ｓ２を１（＝増減する）とする。また、誤差判定部２２ａは、誤差が負側の閾値より小さければ、ロータの位相が理想位相に対して進んでいるとして、信号Ｓ１を０（＝進み）とし、誤差が正側の閾値より大きければ、ロータの位相が理想位相に対して遅れているとして、信号Ｓ１を１（＝遅れ）とする。

誤差が許容範囲を外れており且つ負側の閾値より小さい場合、信号Ｓ１＝０に応じて、セレクタ２１ａは、補正値Ｎを選択してセレクタ２１ｂへ供給する。誤差が許容範囲を外れており且つ正側の閾値より大きい場合、信号Ｓ１＝１に応じて、セレクタ２１ａは、補正値Ｍを選択してセレクタ２１ｂへ供給する。信号Ｓ２＝１に応じて、セレクタ２１ｂは、セレクタ２１ａの出力を選択し、駆動制御部１２へ供給する。一方、誤差が許容範囲に収まっている場合、信号Ｓ２＝０に応じて、セレクタ２１ｂは、固定値０を選択して駆動制御部１２へ供給する。

駆動制御部１２は、加算器１２ａを有する。加算器１２ａは、補正部２１から供給された補正値を現在の駆動電流の制御値に加算し、次の駆動電流の制御値としてＨブリッジ回路１１へ供給する。Ｈブリッジ回路１１は、新たに供給された駆動電流の制御値に従って、駆動電流を流す。

以上のように、本実施形態では、制御装置１０において、ロータの位相が理想位相から進んでいるのか遅れているのかを判定した結果に応じて、選択された補正値で駆動電流の制御値を補正する。これにより、負荷の急激な変化があった場合に、駆動電流を固定された値で補正しているので、補正値が過大になることを抑制でき、脱調の発生を抑制できる。また、ＰＩＤ制御のような複雑な演算処理がないため、パラメータを適切化する調整作業を不要とすることができる。したがって、負荷の急激な変化に対する脱調の抑制を低コストで実現できる。

なお、ロータの位相の進み・遅れと駆動電流の制御値の増加・減少とが負の相関を有する場合、制御装置１０は、それに対応して構成されてもよい。すなわち、制御装置１０において、駆動電流の補正値は、ロータの位相が理想位相に対して遅れている場合、補正値Ｎとし、進んでいる場合、補正値Ｍとしてもよい。この場合、セレクタ２１ａの入力ノード“０”には、補正値Ｍが供給され、セレクタ２１ａの入力ノード“１”には、補正値Ｎが供給されることになる。このような構成によっても、負荷の急激な変化があった場合に、駆動電流を固定された値で補正できるので、補正値が過大になることを抑制でき、脱調の発生を抑制できる。

あるいは、ロータの位相の進み・遅れと駆動電流の制御値の増加・減少とが正の相関を有する場合、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数により補正値Ｍを変更してもよい。制御装置１０は、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数が増すほど大きな補正値に変更してもよい。

図４は、実施形態の第１の変形例にかかる制御装置１０の構成を示す図である。制御装置１０はさらに、検出部２４及び記憶部２３を有する。

検出部２４は、差の推定結果が連続して同方向になった回数を検出し、カウント値を記憶部２３へ供給する。検出部２４は、図示しないカウンタを有し、差の推定結果が前の推定結果と同方向になるたびにカウントアップし、差の推定結果が前の推定結果と異なる方向になるとリセットする。

記憶部２３は、カウント値と、補正値Ｍとが対応付けられた補正情報を有する。記憶部２３は、補正情報を参照して、カウント値に応じた補正値Ｍを選択し、補正部２１に供給する。

図５は、補正情報のデータ構造の一例を示す図である。補正情報では、差の推定結果が連続して同方向になった回数と、複数の補正値Ｍとが、対応付けられている。補正情報では、回数が増すほど段階的に大きな補正値が対応付けられている。図５の補正情報において、回数が１回のとき補正値（第２の補正値）Ｍは１であり、回数が４回のとき補正値（第３の補正値）Ｍは２であり、・・・回数が１１回以上のときに補正値（第４の補正値）Ｍは２５６である。すなわち、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数が増すほど、大きな補正値となる。これにより、位相誤差に対する応答性と外乱に対する安定性とを両立させることができる。なお、図５の補正情報では、駆動電流の制御範囲に対して２５６分の１を１としているが、任意の固定値でもよい。

図６は、実施形態の第２の変形例にかかる制御装置１０の構成図である。図６の制御装置１０は、図３の補正部２１に代えて補正部１２１と、セレクタ２１ｃをさらに有する検出部１２４を有する。制御装置１０は、外部から受けた又は内部的に生成したステップクロックにより動作する。検出部１２４は、ステップクロックの周期を計測し、計測結果に応じて、ロータの回転の加速状態を検出する。制御装置１０は、ロータの回転が定常状態にあるときに比べてロータの回転が加速状態にあるときに、補正値Ｍをより大きな値に変更する。

検出部１２４は、加速検出部２４ｂを有する。加速検出部２４ｂは、ステップクロックの周期についての周期閾値を有する。加速検出部２４ｂは、計測されたステップクロックの周期と周期閾値とを比較した結果に応じて、ロータの回転の加速状態を示す信号Ｓ３を生成してセレクタ２１ｃのセレクトノードＳへ供給する。

加速検出部２４ｂは、ステップクロックの周期が周期閾値以上であれば、ロータが定常状態にあるとして、信号Ｓ３を０（＝定常）とする。加速検出部２４ｂは、ステップクロックの周期が周期閾値未満であれば、ロータの回転が加速状態にあるとして、信号Ｓ３を１（＝加速）とする。

セレクタ２１ｃは、入力ノード“０”に補正値Ｍ１が供給されており、入力ノード“１”に補正値Ｍ２が供給されている。セレクタ２１ｃは、信号Ｓ３に応じて、補正値Ｍ１またはＭ２を選択してセレクタ２１ａの入力ノード“１”へ供給する。補正値Ｍ２の絶対値は、補正値Ｍ１の絶対値より大きい。信号Ｓ３が０のとき、補正値Ｍ１が選択され、信号Ｓ３が１のとき、補正値Ｍ２が選択される。これにより、急激に速度が変わるときの脱調を抑制できる。

制御装置１０は、実施形態の第１の変形例における制御と実施形態の第２の変形例における制御とを組み合わせた制御を行ってもよい。制御装置１０は、補正値Ｍを、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数が増すほど大きな補正値に変更してもよい。この補正値を、ロータの回転が定常状態にあるときに比べてロータの回転が加速状態にあるときにより大きな値にしてもよい。

図７は、実施形態の第３の変形例にかかる制御装置１０の構成図である。補正部１２１は、図６の補正部１２１と同様である。検出部２２４は、図４の検出部２４と図６の検出部１２４とが組み合わされ、回数検出部２４ａと加速検出部２４ｂとを有する。検出部２２４は、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数を検出する。また、検出部２２４は、ステップクロックの周期を計測した結果に応じて、ロータの回転の加速状態を検出する。

記憶部２２３は、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数と補正値Ｍとがそれぞれ対応付けられた、定常状態用の補正情報と加速状態用の補正情報とを有する。記憶部２３は、２つの補正情報を参照して、複数の候補から検出結果の回数に応じた補正値をそれぞれ選択する。

図８は、定常状態用（ａ）および加速状態用（ｂ）の補正情報のデータ構造の一例を示す図である。図８の補正情報はいずれも、回数が増すほど段階的に大きな補正値が対応付けられているが、加速状態用の方が少ない回数の段階でより大きな補正値に対応付けられている。

記憶部２２３は、選択された補正値Ｍ１及びＭ２をそれぞれ補正部１２１へ供給する。すなわち、記憶部２２３は、補正値Ｍ１をセレクタ２１ｃの入力ノード“０”へ供給し、補正値Ｍ２をセレクタ２１ｃの入力ノード“１”へ供給する。加速検出部２４ｂは、ロータの回転の加速状態を示す信号Ｓ３を生成してセレクタ２１ｃのセレクトノードＳへ供給する。

加速検出部２４ｂは、ステップクロックの周期が周期閾値以上であれば、ロータが定常状態にあるとして、信号Ｓ３を０（＝定常）とする。加速検出部２４ｂは、ステップクロックの周期が周期閾値未満であれば、ロータの回転が加速状態にあるとして、信号Ｓ３を１（＝加速）とする。

セレクタ２１ｃは、入力ノード“０”に補正値Ｍ１が供給されており、入力ノード“１”に補正値Ｍ２が供給されている。セレクタ２１ｃは、信号Ｓ３に応じて、補正値Ｍ１またはＭ２を選択してセレクタ２１ａの入力ノード“１”へ供給する。補正値Ｍ２の絶対値は、補正値Ｍ１の絶対値より大きい。信号Ｓ３が０のとき、補正値Ｍ１が選択され、信号Ｓ３が１のとき、補正値Ｍ２が選択される。これにより、急激に速度が変わるときの脱調を抑制できる。

このように、制御装置１０は、増加方向の固定値（＋Ｍ）を、誤差の推定結果が連続して同方向になった回数が増すほど大きな補正値に変更する。この補正値を、ロータの回転が定常状態にあるときに比べてロータの回転が加速状態にあるときにより大きな値にする。これにより、位相誤差に対する応答性と外乱に対する安定性とを両立させることができ、急激に速度が変わるときの脱調を抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

３ ステッピングモータ、１０ 制御装置、１２ 駆動制御部、１４ 電流電圧変換部、１５ 時間測定部、１６ ゼロクロス判定部、１７ ロータ位相算出部、２１，１２１ 補正部、２２ 判定部、１００ 制御システム。

Claims (6)

1. ステッピングモータのロータの位相が目標位相から進んでいるのか遅れているのかを判定する判定部と、
   前記ステッピングモータの駆動電流の制御値に対する補正値について、前記ロータの位相が前記目標位相から進んでいる場合、位相偏差をゼロにせずに位相偏差により小さな位相量で前記ロータの位相を徐々に遅らせるように予め定められた第１の補正値を選択し、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れている場合、位相偏差をゼロにせずに位相偏差により小さな位相量で前記ロータの位相を徐々に進めるように予め定められ、絶対値が前記第１の補正値の絶対値より大きい第２の補正値を選択する補正部と、
   前記選択された補正値で駆動電流の制御値を徐々に補正して前記ステッピングモータを駆動する駆動制御部と、
   を備えた制御装置。
2. 前記制御装置は、
   前記ステッピングモータに流れる電流を電圧に変換して検出する電流電圧変換部と、
   第１の基準電圧及び前記第１の基準電圧より低い第２の基準電圧を有し、前記検出された電圧が前記第１の基準電圧を超えるまでの第１の時間と前記検出された電圧が前記第２の基準電圧を下回るまでの第２の時間とを測定し、前記第１の時間及び前記第２の時間の差分時間を求める時間測定部と、
   前記求められた差分時間に応じて、前記ステッピングモータの誘起電圧のゼロクロス位置を求めるゼロクロス判定部と、
   前記求められた誘起電圧のゼロクロス位置に応じて、前記ロータの位相を求めるロータ位相算出部と、
   をさらに備えた
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記補正部は、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れていると判定された連続回数が第１の回数未満である場合、前記第２の補正値を選択し、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れていると判定された連続回数が前記第１の回数以上である場合、前記第２の補正値よりも大きい第３の補正値を選択する
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記補正部は、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れていると判定された連続回数が前記第１の回数以上で第２の回数未満である場合、前記第３の補正値を選択し、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れていると判定された連続回数が前記第２の回数以上である場合、前記第３の補正値よりも大きい第４の補正値を選択する
   請求項３に記載の制御装置。
5. 前記補正部は、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れており且つ前記ロータの回転が加速状態にない場合、前記第２の補正値を選択し、前記ロータの位相が前記目標位相から遅れており且つ前記ロータの回転が加速状態にある場合、前記第２の補正値よりも大きい第３の補正値を選択する
   請求項１に記載の制御装置。
6. ステッピングモータと、
   前記ステッピングモータを駆動する請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置と、
   を備えたモータ駆動システム。

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