JPH0734667B2 - Motor speed controller - Google Patents
Motor speed controllerInfo
- Publication number
- JPH0734667B2 JPH0734667B2 JP60229144A JP22914485A JPH0734667B2 JP H0734667 B2 JPH0734667 B2 JP H0734667B2 JP 60229144 A JP60229144 A JP 60229144A JP 22914485 A JP22914485 A JP 22914485A JP H0734667 B2 JPH0734667 B2 JP H0734667B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- memory
- signal
- control signal
- rotation
- 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
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
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/0077—Characterised by the use of a particular software algorithm
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
産業上の利用分野 本発明は、モータの速度制御装置に関するものである。 従来の技術 モータの回転速度を速度検出器により検出して、その検
出信号によってモータへの供給電力を制御するモータの
速度制御装置は、ビデオテープレコーダのキャプスタン
モータやシリンダモータ等に広く利用されている(たと
えば、本出願人が提案した特願昭56−142724号を参
照)。しかしながら、このような速度制御装置では、従
来から利用されている比例・積分・微分制御を行ってい
るだけであり、負荷トルク変動による回転速度の変動を
十分に抑制することができなかった。以下、これについ
て図面を参照して説明する。 従来のモータの速度制御装置の構成を第8図に示す。直
流モータ1に直結された回転センサ2はモータ1の回転
に伴って交流信号を発生する。速度検出器3は回転セン
サ2の交流信号の周期に応じた直流的な電圧を作り出
し、比例補償器9に入力している。比例補償器9により
所定倍の増幅をされた信号は電力増幅器8に入力され
る。電力増幅器8は入力信号を電力増幅してモータの供
給電力とし、モータ1の発生トルクを増減して負荷10の
回転速度を制御する。 発明が解決しようとする問題点 この従来の速度制御装置の制御ブロック線図を第9図に
示す。第9図において、モータ1の発生トルクTmから負
荷トルクT1を引いた値(Tm−T1)が正味の駆動トルクと
なり(加算点41)、モータ1と負荷10の合成の慣性モー
メントJmを回転駆動する。駆動トルクは慣性モーメント
Jmにより積分され(ブロック42)、モータ1の回転速度
ωmに変換される。なお、ブロック42内のsはラプラス
演算子である。回転速度ωmは回転センサ2と速度検出
器3によりKv倍されて検出された後に(ブロック43)、
基準信号Srefと比較され、(加算点44)、等価的な速度
誤差eが得られる。速度誤差eは比例補償器9によりR
倍に増幅され(ブロック45)、さらに、電力増幅器8に
よりBa倍の電流に変換されて(ブロック46)、モータ1
に供給される。モータ1は、電力増幅器8の供給電流の
トルク定数Kt倍のトルクTmを発生する(ブロック47)。 負荷トルクT1から回転速度ωmへの伝達関数は、 となる。周波数伝達関数G(jω)のボード・ゲイン線
図を第10図に示す。折点周波数fc以下の制御範囲内にお
いて、 G(jω)≒−1/(KvRBaKt) ……(2) と近似できる。 (2)式より、比例補償器9の利得Rを大きくすれば、
負荷トルクT1の変動によるモータ1の回転速度ωmの変
動を小さくなることがわかる。しかしながら、実際上
は、回転センサ2と速度検出器3の速度検出動作が時間
遅れを有しているために、比例補償器9の利得Rを大き
くしすぎると制御系が不安定になってしまう。すなわ
ち、比例補償器9の利得Rには限界がある。その結果、
負荷10の生じるトルク変動によってモータ1の回転速度
は大きく変動していた。 本発明は、このような点を考慮して、負荷トルクの変動
によるモータの回転速度の変動を大幅に低減するように
工夫したものである。 問題点を解決するための手段 本発明のモータの速度制御装置では、モータの回転速度
に応動した周期の交流信号を生じる回転センサと、前記
回転センサの交流信号により前記モータの1回転当たり
複数回の検出を行う速度検出手段と、前記速度検出手段
の検出信号にもとづき演算・記憶して制御信号を作り出
す補償手段と、前記補償手段の制御信号に応動した電力
を前記モータに供給する電力増幅手段を具備し、前記補
償手段は、前記速度検出手段の検出信号に応動した回転
誤差を得る回転誤差検出手段と、Nx L個(ここに、Lは
4以上の整数、Nxは正の整数)のメモリ値群M[0]か
らM[Nx L−1]を格納保存するメモリ手段と、前記メ
モリ手段のNx個のメモリ値M[J−nL(mod Nx L)]
(n=1,……,Nx)(ここに、Jは整数)を使ってメモ
リ出力値を複数個得るメモリ出力手段と、前記メモリ出
力手段の第2のメモリ出力値と前記回転誤差検出手段の
回転誤差を演算合成した更新値によって前記メモリ手段
のメモリ値をM[0],M[1],……,M[Nx L−1]の
順番に更新保存する更新保存手段と、前記メモリ出力手
段の第1のメモリ出力値と前記回転誤差検出手段の回転
誤差を演算合成して前記制御信号を作り出す制御信号作
成手段を含んで構成され、さらに、前記制御信号作成手
段の前記制御信号における前記回転誤差から前記制御信
号への直接伝達経路での信号の比率を1とし、前記メモ
リ手段と前記更新保存手段と前記メモリ出力手段を経由
した前記回転誤差から前記制御信号への間接伝達経路の
信号の比率をDとするとき、0.25≦D≦0.5とし、さら
に、前記メモリ出力手段は、少なくとも2個の前記メモ
リ出力値を得るように構成され、前記制御信号作成手段
において利用される前記第1のメモリ出力値は前記メモ
リ手段のNx個のメモリ値M[J1−nL(mod Nx L)]
(n=1,……,Nx)(ここに、J1は整数)を用いて得ら
れ、前記更新保存手段において利用させる前記第2のメ
モリ出力値は前記メモリ手段のNx個のメモリ値M[J2−
nL(mod Nx L)](n=1,……,Nx)(ここに、J2は整
数)を用いて得られ、前記整数J1とJ2をJ1=J2+Px(mo
d Nx L)(ここに、Pxは1以上で5以下の整数)となる
構成にしたことによって、上記の問題点を解決したもの
である。 作用 本発明では上記の構成にすることによって、負荷トルク
の変動から回転速度の変動への周波数伝達関数が特定の
周波数において0もしくは極めて小さくなると共に、そ
の他の周波数においても従来の特性とほぼ同じ程度にな
ることがわかった。すなわち、負荷トルクの特定の周波
数の変動の影響が大幅に低減され、かつ、その他の周波
数の変動に対して従来並の抑制効果を得ることができ
た。その結果、回転速度変動の合成値は大幅に低減し、
高性能のモータの速度制御装置が実現できた。 実 施 例 第2図に本発明の実施例を表す構成図を示す。第2図に
おいて、直流モータ1は回転センサ2と負荷10を直接回
転駆動する。回転センサ2はモータ1の回転に伴って一
回転当たりZq回(Zqは4以上の整数であり、ビデオテー
プレコーダのキャプスタンモータでは、通常、Zq=10
0)の交流信号aを発生する。回転センサ2の交流信号
aは速度検出器3に入力され、交流信号aの周期に応じ
たディジタル信号bを得ている。 速度検出器3の具体的な構成例を第3図に示す。交流信
号aは波形整形回路31によって波形整形され、整形信号
gを得ている。整形信号gはアンド回路33とフリップフ
ロップ35に入力されている。アンド回路33の入力側に
は、さらに、発振回路32のクロックパルスpとカウンタ
34のオーバフロー出力信号wも入力されている。発振回
路32は水晶発振器と分周器等によって構成され、整形信
号gの周波数よりもかなり高周波のクロックパルスp
(500kHz程度)を発生している。カウンタ34は、アンド
回路33の出力パルスhの到来毎にその内容をカウントア
ップする12ビットのアップカウンタになっている。ま
た、オーバフロー出力信号wはカウンタ34のカウント内
容が所定値以下の時には“H"であり、カウンタ34のカウ
ント内容が所定値以上になるとwは“L"に変化する。
(ここに、“H"は高電位状態を表し、“L"は低電位状態
を表している)。データ入力型フリップフロップ35は、
整形信号gの立ち上がりエッジをトリガ信号としてデー
タ入力端子に入力された“H"を取り込み、その出力Qを
“H"にする(q=“H")。また、補償器4からのリセッ
ト信号rが“H"になると、カウンタ34とフリップフロッ
プ35の内部状態がリセットされる(b=“LLLLLLLLLLL
L",w=“H",q=“L")。 次に、第3図の速度検出器3の動作について説明する。
いま、カウンタ34とフリップフロップ35がリセット信号
rによってリセットされているものとする。波形整形回
路31の出力信号gが“L"から“H"に変わると、アンド回
路33の出力信号hとして発振回路32のクロックパルスp
が出力される。カウンタ34の出力信号hをカウントし、
その内部状態を変化させていく。波形整形回路31の出力
信号gが“H"から“L"に変わると、アンド回路33の出力
信号hは“L"になり、カウンタ34はその内部状態を保持
する。また、フリップフロップ35は信号gの立ち下がり
エッジによってデータ“H"を取り込み、その出力信号q
を“L"から“H"に変化させる。カウンタ34のディジタル
信号bは、回転センサ2の交流信号aの(半)周期長に
比例した値であり、モータ1の回転速度に反比例してい
る。後述の補償器4は、フリップフロップ35の出力信号
qを見て、qが“H"になるとカウンタ34のディジタル信
号bを入力し、その後にリセット信号rを所定の短時間
の間“H"にして、カウンタ34とフリップフロップ35を初
期状態にリセットし、次の速度検出動作に備えている。
なお、モータ1の回転速度が遅過ぎるときには、波形整
形回路31の出力信号gの周期が長いためにカウンタ34の
内部状態が所定値以上になり、オーバフロー出力信号w
が“H"から“L"に変わり、アンド回路33の出力信号hが
“L"になり、カウンタ34が所定の大きな値を保持するこ
ともある。第2図の補償器4は、演算器5のメモリ6と
D/A変換器7によって構成され、速度検出器3のディジ
タル信号bを後述する内蔵のプログラムによって計算加
工し、制御信号cを出力する。補償器4の制御信号cは
電力増幅器8に入力され、電力増幅された駆動信号d
(制御信号cに比例した電流)がモータ1に供給され
る。従って、モータ1と回転センサ2と速度検出器3と
補償器4と電力増幅器8によって速度制御系が構成さ
れ、モータ1の回転速度が所定の値に制御される。 補償器4のメモリ6は、所定のプログラムと定数が格納
されたロム領域(ROM:リードオンリーメモリ)と随時必
要な値を格納するラム領域(RAM:ランダムアクセスメモ
リ)に別れている。演算器5はロム領域内のプログラム
に従って所定の動作や演算を行っている。第1図にその
プログラムの具体的な一例を示す。次に、その動作につ
いて詳細に説明する。 (1) まず、演算器5は速度検出器3のフリップフロ
ップ35の出力信号qを入力し、信号qが“H"となるのを
待っている。すなわち、速度検出器3が交流信号aの
(半)周期を検出し、新しいディジタル信号bを出力す
るのをモニタしている。 (2) qが“H"になると、速度検出器3のディジタル
信号bを読み込んで、ディジタル信号bに対応する速度
検出値S(ディジタル値)に直すと共に、リセット信号
rを所定時間“H"にして速度検出器3のカウンタ34とフ
リップフロップ35をリセットする。 (3) 所定の基準値S refから速度検出値Sを引いて
(E0=Sref−S)、その値E0をR倍し(E=R・E0)、
モータ1の現時点での回転誤差Eを計算する(回転誤差
検出部1A)。 (4) Nx・L(ここに、Nxは1以上の整数であり、L
はZqの2以上の整数倍の整数)をmod(法)として、新
しい速度検出値Sを得る毎に変数Iをカウントアップし
ていく(カウント部1B)。すなわち、I=I+1(I+
1を新しくIにするにした後に、I=NxLならばI=0
にする。このような演算をするならば、Iは0からNxL
−1の間の整数になる。なお、Iの初期値はNxL−1と
する。 (5) 後述する算出値計算部1E(メモリ出力手段)に
よる算出値V(メモリ出力値)と現時点の回転誤差Eを
所定の比率D:1にて加算合成し、制御信号値Yを計算す
る(制御信号作成部1C)。すなわち、Y=E+D・V。
ここに、比率Dは0.25≦D≦0.5の範囲内の値に選定さ
れている。 (6) 制御信号値YをD/A変換器7に出力し、Yの値
に対応した直流的な電圧(制御電圧)に変換する。 (7) 後述する算出値計算部1E(メモリ出力手段)に
よる算出値V(メモリ出力値)と現時点の回転誤差Eを
1:1の比率にて加算合成して更新値を計算し、カウント
手段のカウント値Iに対応したラム領域内のディジタル
値M〔1〕を更新し(M〔I〕=E+V)、次の更新時
まで格納保存する(更新保存部1D)。 (8) NxLをmodとしてIに1を足した整数Jを計算し
〔J=I+1(mod NxL)〕、ラム領域内のL間隔ずつ
離れたNx個のディジタル値M〔J−nL(mod NxL)〕
(n=1,………,Nx)を使って、次式により算出値V
(メモリ出力値)を求め(算出値計算部1E〔メモリ出力
手段〕)、その後に、(1)の動作に復帰する。 ここに、比率Wnの値は、 0<Wn<2/Nx(n=1,………,Nx) ………(4) を満たすものとする。具体的には、 Wn=1/Nx(n=1,………,Nx) ………(6) にすると、好ましい特性が得られ易い。なお、この算出
値V(メモリ出力値)は、次の速度検出値Sが得られて
カウント部1Bがカウント値Iをインクリメントした後に
(実質的にIとJが等しくなってから)、制御信号作成
部1Cと更新保存部1Dにおいて利用される。 このように構成するならば、第2図の負荷10を生じる負
荷トルクの変動に対して極めて強くなる。これについて
説明する。本実施例の制御ブロック図を第4図に示す。
なお、第9図に示した要素と同じものには同じ番号と記
号を付し、説明を省略する。補償器4の動作は図示の破
線部分50に相当する。基準値Srefと検出値Sを加算点44
にて比較し、利得R倍した回転誤差Eを得ている(ブロ
ック45)。算出値V(メモリ出力値)と回転誤差EをD:
1の比率にて加算合成して制御信号値Yを得る(加算点5
3とブロック54)。また、算出値V(メモリ出力値)と
回転誤差Eを1:1の比率にて加算合成して更新値を得
て、新しいディジタル値M〔I〕として更新保存する
(加算点51)。さらに、ラム領域内のディジタル値群か
ら(3)式に従って次の新しい算出値V(メモリ出力
値)が計算されるので、ディジタル値M〔I〕と算出値
V(メモリ出力値)の関係はブロック52のように表され
る。ここにブロック52内のz zexp(sTx) ………(7) であり、Txは速度検出器3の1サンプリング周期に対応
している。 第4図の制御ブロックの負荷トルクT1から回転速度ωm
への伝達関数を計算すると、 となる。折点周波数fc以下の制御範囲内において、 Gx(jω)≒−{1/(KvRBaKt)}・H(jω) ≒G(jω)・H(jω) ……(10) と近似できる。(10)式は、本実施例の制御特性Gx(j
ω)が従来の制御特性G(Jω)にH(jω)を掛けた
ものに等しいことを意味している。 第5図にNx=2,W1=0.5,W2=0.5の場合の周波数伝達関
数H(jω)の振幅特性の例を示す。第5図のはD=
0.5の場合であり、はD=0.25の場合であり、また、
比較のためににD=1の場合を示す。また、frは fr=1/(L・Tx) ………(11) であり、H(jω)はfrの周期関数になっている。第5
図の,に示されるように、周波数fr,2fr,3fr,……
…において周波数伝達関数は|H(jω)|=0となるこ
とがわかる。かつ、,とを比較すれば理解される
ように、D=1の場合()に比べて、D=0.5の場合
()およびD=0.25の場合()には、fr,2fr,……
…以外の周波数においても|H(jω)|はほぼ1に等し
くなることがわかった。一般に、Dを小さくすればする
程、fr,2fr,………以外の周波数において|H(jω)|
が1に近ずく。しかしながら、Dを小さくしすぎると、
fr,2fr,………近傍の|H(jω)|<<1となる周波数
範囲が狭くなることもわかった。すなわち、比率Dの値
には最適な範囲が存在し、本実施例のように0.25≦D≦
0.5とするならば、その周波数伝達関数Gx(jω)は、
周波数fr,2fr,3fr,………およびその近傍の周波数にお
いて|Gx(jω)|=0および|Gx(jω)|<<1とな
り、かつ、それ以外の周波数においては従来の周波数伝
達関数G(jω)とほぼ等しくなる。その結果、非常に
良好な制御特性Gx(jω)を得ることができ、負荷トル
クT1の変動によるモータ1の回転速度ωmの変動の合成
値は確実に従来の制御性能値よりも小さくすることが可
能となった。また、このような効果は、Nxが大きい程得
られ易いこともわかった。しかしながら、前述の効果を
得ながらもラム領域のメモリ数を少なくするためには、
Nx=2が好ましいといえる。 また、LをZqの2以上の整数倍に等しくするならば(L
をモータ1の1回転周期の2以上の整数倍に対応した値
にするならば)、負荷トルクT1の変動による回転速度ω
mの変動を全体的に大幅に抑制する効果がある。次に、
これについてビデオテープレコーダのキャプスタンモー
タを例にとり説明する。キャプスタンモータの負荷は磁
気テープやピンチローラであるので、負荷10の発生する
負荷変動はモータ1の回転に同期している成分(モータ
1の1回転を基本周期とした周期的な負荷変動)以外
に、モータ1の回転周波数よりも低い周波数の負荷変動
成分が生じることが多い。このような負荷変動はキャプ
スタンモータの回転速度の変動の原因であり、テープ速
度のワウ・フラッタを生じさせる。ところで、このよう
な負荷変動はモータ1の1回転の周期の整数倍の周期を
持つ周期的な変動が多く、従来のモータ1の回転速度の
変動も1回転の周期の整数倍の周期を持つ低周波の周期
的な変動が多く生じていることがわかった。従って、L
をモータ1の1回転周期の2以上の整数倍に対応した値
にするならば、frがモータ1の回転周波数fmの2以上の
整数分の1になり、負荷トルクT1によるモータ1の回転
速度ωmの低周波の変動分を効果的に低減できる。 このような効果は、第8図の従来のモータの速度制御装
置の比例補償器9の利得を大きくしたり、比例補償器9
の後に積分や微分の補償器を追加しても得られるもので
はない。なお、Lの値は大きいほど長い周期の負荷変動
に対して効果があるが、ラム領域の大きさが大きくな
り、実際には限界がある。通常、Lをモータの1回転周
期の6倍とすることが、次の点から好ましい。すなわ
ち、6は1,2,3,6と多くの約数を持っているので、モー
タ1の1回転周期の1,2,3,6倍の周期の負荷変動による
回転速度の変動を完全に抑制することが期待できる。 第6図に制御系全体の安全性を考慮にいれた補償器4の
プログラム例を示す。ここでは、更新保存部における更
新値の計算の仕方と、算出値計算部(メモリ出力手段)
における算出値(メモリ出力値)の準備の個数と、制御
信号作成部における算出値計算部の算出値の利用の仕方
を改良している。次に、その動作について詳細に説明す
る(全体の構成は第2図と同じであり、説明を省略す
る)。 (9) まず、演算器5は速度検出器3のフリップフロ
ップ35の出力信号qを入力し、信号qが“H"となるのを
待っている。すなわち、速度検出器3が交流信号aの
(半)周期を検出し、新しいディジタル信号bを出力す
るのをモニタしている。 (10) qが“H"になると、速度検出器3のディジタル
信号bを読み込んで、ディジタル信号bに対応する速度
検出値S(ディジタル値)に直すと共に、リセット信号
rを所定時間“H"にして速度検出器3のカウンタ34とフ
リップフロップ35をリセットする。 (11) 所定の基準値Srefから速度検出値Sを引いて
(E0=Sref−S)、その値E0をR倍し(E=R・E0)、
モータ1の現時点での回転誤差Eを計算する(回転誤差
検出部6A)。 (12) Nx・Lをmod(法)として、新しい速度検出値
Sを得る毎に変数Iをカウントアップしていく(カウン
ト部6B)。 (13) 後述する算出値計算部6E(メモリ出力手段)に
よって算出された最新の算出値V〔Px〕(第1のメモリ
出力値)と現時点の回転誤差EをD:1の比率にて加算合
成し(0.25≦D≦0.5)、制御信号値Yを計算する(制
御信号作成部6C)。すなわち、Y=E+D・V〔Px〕。 (14) 制御信号値YをD/A変換器7に出力し、Yの値
に対応した直流的な電圧(制御信号)に変換する。 (15) 後述する算出値計算部6E(メモリ出力手段)に
よって算出された古い算出値VBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor speed control device. 2. Description of the Related Art A motor speed control device that detects the rotation speed of a motor with a speed detector and controls the power supplied to the motor by the detection signal is widely used for capstan motors and cylinder motors of video tape recorders. (See, for example, Japanese Patent Application No. 56-142724 proposed by the applicant). However, in such a speed control device, only the conventionally used proportional / integral / derivative control is performed, and it is not possible to sufficiently suppress the fluctuation of the rotation speed due to the fluctuation of the load torque. This will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 shows the configuration of a conventional motor speed control device. The rotation sensor 2 directly connected to the DC motor 1 generates an AC signal as the motor 1 rotates. The speed detector 3 produces a DC voltage corresponding to the cycle of the AC signal of the rotation sensor 2 and inputs it to the proportional compensator 9. The signal amplified by a predetermined factor by the proportional compensator 9 is input to the power amplifier 8. The power amplifier 8 power-amplifies the input signal and uses it as the power supplied to the motor, and controls the rotational speed of the load 10 by increasing or decreasing the torque generated by the motor 1. Problems to be Solved by the Invention FIG. 9 shows a control block diagram of this conventional speed control device. In FIG. 9, the value (Tm-T1) obtained by subtracting the load torque T1 from the torque Tm generated by the motor 1 becomes the net drive torque (addition point 41), and the combined inertia moment Jm of the motor 1 and the load 10 is rotationally driven. To do. Driving torque is moment of inertia
It is integrated by Jm (block 42) and converted into the rotation speed ωm of the motor 1. Incidentally, s in the block 42 is a Laplace operator. The rotation speed ωm is multiplied by Kv and detected by the rotation sensor 2 and the speed detector 3 (block 43),
By comparison with the reference signal Sref (addition point 44), an equivalent speed error e is obtained. The speed error e is converted to R by the proportional compensator 9.
It is amplified twice (block 45) and further converted into Ba times current by the power amplifier 8 (block 46), and the motor 1
Is supplied to. The motor 1 generates a torque Tm that is a torque constant Kt times the supply current of the power amplifier 8 (block 47). The transfer function from the load torque T1 to the rotation speed ωm is Becomes A Bode-gain diagram of the frequency transfer function G (jω) is shown in FIG. Within the control range below the corner frequency fc, it can be approximated as G (jω) ≈−1 / (KvRBaKt) (2). From the equation (2), if the gain R of the proportional compensator 9 is increased,
It can be seen that the fluctuation of the rotation speed ωm of the motor 1 due to the fluctuation of the load torque T1 is reduced. However, in reality, since the speed detection operations of the rotation sensor 2 and the speed detector 3 have a time delay, if the gain R of the proportional compensator 9 is too large, the control system becomes unstable. . That is, the gain R of the proportional compensator 9 has a limit. as a result,
The rotation speed of the motor 1 fluctuated greatly due to the torque fluctuation generated by the load 10. In consideration of such a point, the present invention is devised so as to greatly reduce the fluctuation of the motor rotation speed due to the fluctuation of the load torque. Means for Solving the Problems In a motor speed control device of the present invention, a rotation sensor that generates an AC signal with a cycle corresponding to the rotation speed of the motor, and a plurality of times per rotation of the motor by the AC signal of the rotation sensor. Detecting means, a compensating means for calculating and storing a control signal based on a detection signal of the speed detecting means, and a power amplifying means for supplying electric power in response to the control signal of the compensating means to the motor. The compensating means includes rotation error detecting means for obtaining a rotation error in response to a detection signal of the speed detecting means, and Nx L pieces (where L is an integer of 4 or more and Nx is a positive integer). Memory means for storing and saving memory value groups M [0] to M [NxL-1], and Nx memory values M [J-nL (mod NxL)] of the memory means.
(N = 1, ..., Nx) (where J is an integer), a memory output means for obtaining a plurality of memory output values, a second memory output value of the memory output means, and the rotation error detection means. Update storage means for updating and storing the memory value of the memory means in the order of M [0], M [1], ..., M [NxL-1] by the update value obtained by arithmetically combining the rotation error of The control signal generating means is configured to generate the control signal by arithmetically combining the first memory output value of the output means and the rotation error of the rotation error detecting means, and further, in the control signal of the control signal generating means. A ratio of a signal in the direct transmission path from the rotation error to the control signal is set to 1, and an indirect transmission path from the rotation error to the control signal via the memory means, the update storage means and the memory output means is set. If the signal ratio is D 0.25 ≦ D ≦ 0.5, the memory output means is configured to obtain at least two memory output values, and the first memory output value used in the control signal generating means is Nx memory values M [J1-nL (mod Nx L)] of the memory means
(N = 1, ..., Nx) (where J1 is an integer), and the second memory output value to be utilized in the update storage means is Nx memory values M [] of the memory means. J2-
nL (mod Nx L)] (n = 1, ..., Nx) (where J2 is an integer), and the integers J1 and J2 are calculated as J1 = J2 + Px (mo
d Nx L) (where Px is an integer of 1 or more and 5 or less), thereby solving the above problems. Operation According to the present invention, by adopting the above configuration, the frequency transfer function from load torque fluctuation to rotation speed fluctuation is 0 or extremely small at a specific frequency, and at other frequencies, it is almost the same as the conventional characteristic. I found out. That is, the influence of the fluctuation of the specific frequency of the load torque was significantly reduced, and the effect of suppressing the fluctuation of the other frequencies to the same level as the conventional one could be obtained. As a result, the combined value of rotational speed fluctuations is greatly reduced,
A high-performance motor speed controller was realized. Practical Example FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the DC motor 1 directly drives the rotation sensor 2 and the load 10 to rotate. The rotation sensor 2 is Zq times per rotation as the motor 1 rotates (Zq is an integer of 4 or more. In a capstan motor of a video tape recorder, normally, Zq = 10.
The AC signal a of 0) is generated. The AC signal a of the rotation sensor 2 is input to the speed detector 3, and a digital signal b corresponding to the cycle of the AC signal a is obtained. FIG. 3 shows a specific configuration example of the speed detector 3. The AC signal a is waveform-shaped by the waveform shaping circuit 31 to obtain the shaped signal g. The shaping signal g is input to the AND circuit 33 and the flip-flop 35. On the input side of the AND circuit 33, the clock pulse p of the oscillation circuit 32 and the counter are further provided.
34 overflow output signals w are also input. The oscillating circuit 32 is composed of a crystal oscillator and a frequency divider, etc.
(About 500kHz) is generated. The counter 34 is a 12-bit up counter that counts up the contents of the output pulse h of the AND circuit 33 each time it arrives. The overflow output signal w is "H" when the count content of the counter 34 is less than or equal to a predetermined value, and w changes to "L" when the count content of the counter 34 is greater than or equal to the predetermined value.
(Here, "H" represents a high potential state and "L" represents a low potential state). The data input type flip-flop 35 is
"H" input to the data input terminal is fetched by using the rising edge of the shaping signal g as a trigger signal, and its output Q is set to "H" (q = "H"). Further, when the reset signal r from the compensator 4 becomes “H”, the internal states of the counter 34 and the flip-flop 35 are reset (b = “LLLLLLLLLLL
L ", w =" H ", q =" L ") Next, the operation of the speed detector 3 shown in FIG. 3 will be described.
Now, it is assumed that the counter 34 and the flip-flop 35 are reset by the reset signal r. When the output signal g of the waveform shaping circuit 31 changes from “L” to “H”, the clock pulse p of the oscillation circuit 32 is output as the output signal h of the AND circuit 33.
Is output. Counting the output signal h of the counter 34,
The internal state is changed. When the output signal g of the waveform shaping circuit 31 changes from "H" to "L", the output signal h of the AND circuit 33 becomes "L", and the counter 34 holds its internal state. Further, the flip-flop 35 takes in the data “H” at the falling edge of the signal g and outputs its output signal q.
Is changed from “L” to “H”. The digital signal b of the counter 34 is a value proportional to the (half) cycle length of the AC signal a of the rotation sensor 2 and inversely proportional to the rotation speed of the motor 1. The compensator 4, which will be described later, looks at the output signal q of the flip-flop 35, inputs the digital signal b of the counter 34 when q becomes “H”, and then outputs the reset signal r to “H” for a predetermined short time. Then, the counter 34 and the flip-flop 35 are reset to the initial state to prepare for the next speed detection operation.
When the rotation speed of the motor 1 is too slow, the internal state of the counter 34 exceeds a predetermined value because the cycle of the output signal g of the waveform shaping circuit 31 is long, and the overflow output signal w
May change from "H" to "L", the output signal h of the AND circuit 33 becomes "L", and the counter 34 may hold a predetermined large value. The compensator 4 shown in FIG.
The digital signal b of the D / A converter 7 is calculated and processed by a built-in program, which will be described later, to output a control signal c. The control signal c of the compensator 4 is input to the power amplifier 8 and the power amplified drive signal d.
(Current proportional to the control signal c) is supplied to the motor 1. Therefore, the motor 1, the rotation sensor 2, the speed detector 3, the compensator 4, and the power amplifier 8 constitute a speed control system, and the rotation speed of the motor 1 is controlled to a predetermined value. The memory 6 of the compensator 4 is divided into a ROM area (ROM: read only memory) in which a predetermined program and constants are stored and a RAM area (RAM: random access memory) in which a required value is stored at any time. The computing unit 5 performs a predetermined operation or computation according to a program in the ROM area. FIG. 1 shows a concrete example of the program. Next, the operation will be described in detail. (1) First, the arithmetic unit 5 inputs the output signal q of the flip-flop 35 of the speed detector 3 and waits for the signal q to become “H”. That is, it is monitored that the speed detector 3 detects the (half) cycle of the AC signal a and outputs a new digital signal b. (2) When q becomes “H”, the digital signal b of the speed detector 3 is read, the speed detection value S (digital value) corresponding to the digital signal b is read, and the reset signal r is kept “H” for a predetermined time. Then, the counter 34 and the flip-flop 35 of the speed detector 3 are reset. (3) The speed detection value S is subtracted from the predetermined reference value S ref (E 0 = Sref-S), and the value E 0 is multiplied by R (E = R · E 0 ),
The current rotation error E of the motor 1 is calculated (rotation error detection unit 1A). (4) Nx · L (where Nx is an integer greater than or equal to 1 and L
Is an integer multiple of 2 or more of Zq) and modifies the variable I each time a new speed detection value S is obtained (count unit 1B). That is, I = I + 1 (I +
After setting 1 to new I, if I = NxL, I = 0
To If such an operation is performed, I is 0 to NxL
It will be an integer between -1. The initial value of I is NxL-1. (5) The control signal value Y is calculated by adding and synthesizing the calculated value V (memory output value) by the calculated value calculation unit 1E (memory output means) described later and the current rotation error E at a predetermined ratio D: 1. (Control signal generator 1C). That is, Y = E + D · V.
Here, the ratio D is selected to be a value within the range of 0.25 ≦ D ≦ 0.5. (6) The control signal value Y is output to the D / A converter 7 and converted into a DC voltage (control voltage) corresponding to the value of Y. (7) A calculated value V (memory output value) calculated by a calculated value calculation unit 1E (memory output means), which will be described later, and a current rotation error E
An update value is calculated by adding and synthesizing at a ratio of 1: 1 and the digital value M [1] in the RAM area corresponding to the count value I of the counting means is updated (M [I] = E + V), and the next value is calculated. Store and save until update (update save section 1D). (8) With NxL being mod, an integer J obtained by adding 1 to I is calculated [J = I + 1 (mod NxL)], and Nx digital values M [J−nL (mod NxL )]
Using (n = 1, ..., Nx), the calculated value V
(Memory output value) is calculated (calculated value calculation unit 1E [memory output means]), and then the operation returns to (1). Here, the value of the ratio Wn is 0 <Wn <2 / Nx (n = 1, ..., Nx) .... (4) Shall be satisfied. Specifically, when Wn = 1 / Nx (n = 1, ..., Nx) (6), preferable characteristics are easily obtained. The calculated value V (memory output value) is a control signal after the next speed detection value S is obtained and the counting unit 1B increments the count value I (substantially equal to I and J). It is used in the creation unit 1C and the update storage unit 1D. With this structure, it becomes extremely strong against fluctuations in the load torque that generate the load 10 shown in FIG. This will be described. A control block diagram of this embodiment is shown in FIG.
The same elements as those shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals and symbols, and their explanations are omitted. The operation of the compensator 4 corresponds to the broken line portion 50 shown. Addition point 44 of reference value Sref and detection value S
And the rotation error E obtained by multiplying the gain R is obtained (block 45). D: calculated value V (memory output value) and rotation error E
The control signal value Y is obtained by adding and synthesizing at a ratio of 1 (addition point 5
3 and block 54). Further, the calculated value V (memory output value) and the rotation error E are added and combined at a ratio of 1: 1 to obtain an updated value, which is updated and saved as a new digital value M [I] (addition point 51). Further, since the next new calculated value V (memory output value) is calculated from the digital value group in the RAM area according to the equation (3), the relationship between the digital value M [I] and the calculated value V (memory output value) is It is represented as block 52. Here, z zexp (sTx) (...) (7) in the block 52, and Tx corresponds to one sampling period of the speed detector 3. Rotation speed ωm from load torque T1 of the control block in FIG.
The transfer function to Becomes Within the control range below the corner frequency fc, Gx (jω) ≈− {1 / (KvRBaKt)} · H (jω) ≈G (jω) · H (jω) (10). Equation (10) is the control characteristic Gx (j
ω) is equal to the conventional control characteristic G (Jω) multiplied by H (jω). FIG. 5 shows an example of the amplitude characteristic of the frequency transfer function H (jω) when Nx = 2, W1 = 0.5, W2 = 0.5. In Fig. 5, D =
For 0.5, for D = 0.25, and
The case of D = 1 is shown for comparison. Further, fr is fr = 1 / (L · Tx) ... (11), and H (jω) is a periodic function of fr. Fifth
As shown in the figure, the frequency fr, 2fr, 3fr, ...
It can be seen that the frequency transfer function is | H (jω) | = 0 at. As can be understood by comparing and with, and, when D = 0.5 () and D = 0.25 (), fr, 2fr, ...
It was found that | H (jω) | is almost equal to 1 at frequencies other than. In general, the smaller D becomes, | H (jω) | at frequencies other than fr, 2fr, ...
Is closer to 1. However, if D is too small,
It was also found that the frequency range of | H (jω) | << 1 near fr, 2fr, ... That is, there is an optimum range for the value of the ratio D, and 0.25 ≦ D ≦ as in the present embodiment.
If it is 0.5, the frequency transfer function Gx (jω) is
At frequencies fr, 2fr, 3fr, ... and their neighboring frequencies, | Gx (jω) | = 0 and | Gx (jω) | << 1, and at other frequencies, the conventional frequency transfer function G It is almost equal to (jω). As a result, a very good control characteristic Gx (jω) can be obtained, and the combined value of fluctuations in the rotation speed ωm of the motor 1 due to fluctuations in the load torque T1 can be reliably made smaller than the conventional control performance value. It has become possible. It was also found that such an effect is more easily obtained as Nx is larger. However, in order to reduce the number of memories in the RAM area while obtaining the above effect,
It can be said that Nx = 2 is preferable. If L is equal to an integer multiple of 2 or more of Zq (L
Is a value corresponding to an integer multiple of 2 or more of one rotation cycle of the motor 1), the rotation speed ω due to the fluctuation of the load torque T1.
There is an effect of greatly suppressing the fluctuation of m as a whole. next,
This will be described by taking a capstan motor of a video tape recorder as an example. Since the load of the capstan motor is a magnetic tape or a pinch roller, the load fluctuation generated by the load 10 is a component synchronized with the rotation of the motor 1 (periodic load fluctuation with one rotation of the motor 1 as a basic cycle). Besides, a load fluctuation component having a frequency lower than the rotation frequency of the motor 1 often occurs. Such load fluctuations cause fluctuations in the rotational speed of the capstan motor, causing wow and flutter of the tape speed. By the way, such load fluctuations often have a periodic fluctuation having a cycle that is an integral multiple of the cycle of one rotation of the motor 1, and the fluctuation of the rotation speed of the conventional motor 1 also has a cycle that is an integral multiple of the cycle of one rotation. It was found that many low frequency periodic fluctuations occurred. Therefore, L
If is set to a value corresponding to an integer multiple of 2 or more of one rotation cycle of the motor 1, fr becomes an integer of 2 or more of the rotation frequency fm of the motor 1, and the rotation speed of the motor 1 due to the load torque T1. It is possible to effectively reduce the low frequency fluctuation of ωm. Such an effect is obtained by increasing the gain of the proportional compensator 9 of the conventional motor speed controller shown in FIG.
It cannot be obtained by adding an integral or differential compensator after. It should be noted that the larger the value of L is, the more effective it is for load fluctuations having a long cycle, but the size of the ram region becomes large, and there is a practical limit. Usually, it is preferable to set L to 6 times the one rotation cycle of the motor from the following points. That is, since 6 has many divisors of 1,2,3,6, the fluctuation of the rotation speed due to the load fluctuation of 1,2,3,6 times the one rotation cycle of the motor 1 is completely Can be expected to suppress. FIG. 6 shows a program example of the compensator 4 in consideration of the safety of the entire control system. Here, the method of calculating the update value in the update storage unit and the calculated value calculation unit (memory output means)
The number of preparations of the calculated value (memory output value) in (3) and the way of using the calculated value of the calculated value calculation unit in the control signal generation unit are improved. Next, the operation will be described in detail (the entire configuration is the same as that in FIG. 2, and the description is omitted). (9) First, the arithmetic unit 5 inputs the output signal q of the flip-flop 35 of the speed detector 3 and waits for the signal q to become “H”. That is, it is monitored that the speed detector 3 detects the (half) cycle of the AC signal a and outputs a new digital signal b. (10) When q becomes "H", the digital signal b of the speed detector 3 is read, the speed detection value S (digital value) corresponding to the digital signal b is read, and the reset signal r is kept at "H" for a predetermined time. Then, the counter 34 and the flip-flop 35 of the speed detector 3 are reset. (11) The speed detection value S is subtracted from the predetermined reference value Sref (E 0 = Sref-S), and the value E 0 is multiplied by R (E = R · E 0 ),
The current rotation error E of the motor 1 is calculated (rotation error detection unit 6A). (12) With Nx · L as the mod, the variable I is incremented each time a new speed detection value S is obtained (count unit 6B). (13) The latest calculated value V [Px] (first memory output value) calculated by the calculated value calculation unit 6E (memory output means) described later and the current rotation error E are added at a D: 1 ratio. They are combined (0.25 ≦ D ≦ 0.5) and the control signal value Y is calculated (control signal creation unit 6C). That is, Y = E + D · V [Px]. (14) The control signal value Y is output to the D / A converter 7 and converted into a DC voltage (control signal) corresponding to the value of Y. (15) Old calculated value V calculated by a calculated value calculation unit 6E (memory output means) described later
〔0〕(第2のメモリ出
力値)と現時点の回転誤差Eを1:1の比率にて加算合成
した加算値M0を求める(M0=E+V[0] (second memory output value) and the current rotation error E are added and combined at a ratio of 1: 1 to obtain an added value M 0 (M 0 = E + V
〔0〕)。NxLをmod
としてカウント変数IからQf(Qfは2以上の整数であ
り、Qf=3が好ましい)を引いた整数Kを計算する〔K
=I−Qf(mod NxL)〕。レジスタ変数X〔m+1〕の
内容をX〔m〕に順番に転送し(m=0,1,2,………,2Qf
−1)、X〔2Qf〕にM0を入れる。すなわち、X〔2Qf〕
からX[0]). Mod NxL
Then, an integer K is calculated by subtracting Qf (Qf is an integer of 2 or more, and Qf = 3 is preferable) from the count variable I [K
= I-Qf (mod NxL)]. Transfer the contents of register variable X [m + 1] to X [m] in order (m = 0,1,2, ..., 2Qf
-1) Put M 0 in X [2Qf]. That is, X [2Qf]
To X
〔0〕に連続する2Qf+1個の加算値(算出値と
回転誤差を1:1の比率にて加算合成した加算値)を得
る。次に、X〔m〕に所定の正の比率Cm(m=0,1,……
…,2Qf)を掛けた値を加算合成した新しい更新値を得
て、ラム領域内のディジタル値M〔K〕として次の更新
時まで格納保存する(更新保存部6D)。ここに、比率Cm
には次の関係がある。 Cm=C2Qf−m(m=0,1,……,Qf) ………(12) (16) NxLをmodとしてカウント変数Iに1+Px(Pxは
1以上で5以下の整数であり、Px=3が好ましい)を足
した整数Jを計算する〔J=I+1+Px(mod Nx
L)〕。レジスタ変数V〔m+1〕の内容をV〔m〕に
順番に転送した後に(m=0,1,………,Px−1)、ラム
領域内のデジタル値群M〔J−nL(mod NxL)〕(n=
1,………,Nx)を使って次の式によって計算される最新
の算出値をV〔Px〕に入れる(算出値計算部6E〔メモリ
出力手段〕)。その後に、(11)の動作に復帰する。 ここに、Wnの値は、(4),(5)式および(6)式を
満たしている。すなわち、V=〔Px〕から2Qf + 1 additional values (an additional value obtained by adding and combining the calculated value and the rotation error at a ratio of 1: 1) consecutive to [0] are obtained. Next, a predetermined positive ratio Cm (m = 0,1, ...) to X [m].
, 2Qf) is added to obtain a new updated value, which is stored and saved as the digital value M [K] in the RAM area until the next update (update saving unit 6D). Where the ratio Cm
Have the following relationships: Cm = C2Qf-m (m = 0,1, ..., Qf) ……… (12) (16) NxL is mod, and an integer J is calculated by adding 1 + Px (Px is an integer of 1 or more and 5 or less, preferably Px = 3) to the count variable I [J = I + 1 + Px (mod Nx
L)]. After transferring the contents of the register variable V [m + 1] to V [m] in order (m = 0, 1, ..., Px−1), the digital value group M [J−nL (mod NxL) in the RAM area is transferred. )] (N =
1, ... ......, Nx) is used to enter the latest calculated value calculated by the following equation into V [Px] (calculated value calculation unit 6E [memory output means]). Then, the operation returns to (11). Here, the value of Wn satisfies the equations (4), (5) and (6). That is, from V = [Px]
〔0〕に連続
するPx+1個の算出値(メモリ出力値)を得る。このと
き、V〔Px〕(第1のメモリ出力値)を計算する時の
(14)式中の整数JをJ1とし、VPx + 1 calculated values (memory output values) consecutive to [0] are obtained. At this time, when V [Px] (first memory output value) is calculated, the integer J in the equation (14) is set to J1, and V
〔0〕(第2のメモリ
出力値)を計算する時の(14)式中の整数JをJ2とする
と、J1=J2+Pxの関係がある。すなわち、V〔Px〕とV
When the integer J in the equation (14) when calculating [0] (second memory output value) is J2, there is a relationship of J1 = J2 + Px. That is, V [Px] and V
〔0〕の間には整数Pxに対応したズレがある。すでに説
明したように、次の速度検出値Sを得てカウント部6Bの
カウント値Iをインクリメントした後に、V〔Px〕は制
御信号作成手段において使用され、VThere is a gap corresponding to the integer Px between [0]. As described above, after the next speed detection value S is obtained and the count value I of the counting section 6B is incremented, V [Px] is used in the control signal generating means to obtain V
〔0〕は更新保存
手段において使用される。 本実施例のように、更新保存部6Dに加重平均を取る演算
を挿入したり、制御信号作成6Cにおいて使用する算出値
計算部6E(メモリ出力手段)の第1の算出値(第1のメ
モリ出力値)と更新保存部6Dにおいて使用する算出値計
算部6E(メモリ出力手段)の第2の算出値(第2のメモ
リ出力値)の間に所定のズレを設けるならば、制御範囲
内において前述のごとき良好な制御特性が得られると共
に、制御系全体の動作も安定になることを確認した(ナ
イキストの安定条件を満足する)。特に、制御系の安定
性を確保しながら演算を簡単にするには、Qf=3,Px=3,
L>Qf+Pxにすると良いことも解った。 第7図に制御系全体の安定性を考慮にいれた補償器4の
他のプログラム例を示す。ここでは、算出値計算部(メ
モリ出力手段)における算出値(メモリ出力値)の計算
の仕方および準備の個数と、制御信号作成部における算
出値計算部の算出値の利用の仕方を改良している。次
に、その動作について詳細に説明する(全体の構成は第
2図と同じであり、説明を省略する)。 (17) まず、演算器5は速度検出器3のフリップフロ
ップ35の出力信号qを入力し、信号qが“H"となるのを
待っている。すなわち、速度検出器3が交流信号aの
(半)周期を検出し、新しいディジタル信号bを出力す
るのをモニタしている。 (18) qが“H"になると、速度検出器3のディジタル
信号bを読み込んで、ディジタル信号bに対応する速度
検出器S(ディジタル値)に直すと共に、リセット信号
rを所定時間“H"にして速度検出器3のカウンタ34とフ
リップフロップ35をリセットする。 (19) 所定の基準値Srefから速度検出値Sを引いて
(E0=Sref−S)、その値E0をR倍し(E=R・E0)、
モータ1の現時点での回転誤差Eを計算する(回転誤差
検出部7A)。 (20) Nx・Lをmod(法)として、新しい速度検出値
Sを得る毎に変数Iをカウントアップしていく(カウン
ト部7B)。 (21) 後述する算出値計算部7E(メモリ出力手段)に
よって算出された最新の算出値V〔Px〕(第1のメモリ
出力値)と現時点の回転誤差EをD:1の比率にて加算合
成し(0.25≦D≦0.5)、制御信号値Yを計算する(制
御信号作成部7C)。すなわち、Y=E+D・V〔Px〕。 (22) 制御信号値YをD/A変換器7に出力し、Yの値
に対応した直流的な電圧(制御信号)に変換する。 (23) 後述する算出値計算部7E(メモリ出力手段)に
よって算出された古い算出値V[0] is used in the update storage means. As in the present embodiment, the calculation for calculating the weighted average is inserted into the update storage unit 6D, or the first calculated value (first memory) of the calculated value calculation unit 6E (memory output means) used in the control signal generation 6C. If a predetermined deviation is provided between the output value) and the second calculated value (second memory output value) of the calculated value calculation section 6E (memory output means) used in the update storage section 6D, within the control range It was confirmed that good control characteristics as described above were obtained and the operation of the entire control system was stable (satisfying the Nyquist stability condition). Especially, to ensure the stability of the control system and simplify the calculation, Qf = 3, Px = 3,
I also found that setting L> Qf + Px is good. FIG. 7 shows another program example of the compensator 4 in consideration of the stability of the entire control system. Here, the method of calculating the calculated value (memory output value) in the calculated value calculation unit (memory output means) and the number of preparations, and the method of using the calculated value of the calculated value calculation unit in the control signal generation unit are improved. There is. Next, the operation will be described in detail (the entire configuration is the same as that in FIG. 2, and the description is omitted). (17) First, the calculator 5 inputs the output signal q of the flip-flop 35 of the speed detector 3 and waits for the signal q to become “H”. That is, it is monitored that the speed detector 3 detects the (half) cycle of the AC signal a and outputs a new digital signal b. (18) When q becomes "H", the digital signal b of the speed detector 3 is read and converted into the speed detector S (digital value) corresponding to the digital signal b, and the reset signal r is kept at "H" for a predetermined time. Then, the counter 34 and the flip-flop 35 of the speed detector 3 are reset. (19) The speed detection value S is subtracted from the predetermined reference value Sref (E 0 = Sref-S), and the value E 0 is multiplied by R (E = R · E 0 ),
The current rotation error E of the motor 1 is calculated (rotation error detection unit 7A). (20) The variable I is incremented each time a new speed detection value S is obtained with Nx · L as the mod (modulus) (count unit 7B). (21) The latest calculated value V [Px] (first memory output value) calculated by the calculated value calculation unit 7E (memory output means) described later and the current rotation error E are added at a D: 1 ratio. They are combined (0.25 ≦ D ≦ 0.5) and the control signal value Y is calculated (control signal creation unit 7C). That is, Y = E + D · V [Px]. (22) The control signal value Y is output to the D / A converter 7 and converted into a DC voltage (control signal) corresponding to the value of Y. (23) Old calculated value V calculated by the calculated value calculation unit 7E (memory output means) described later.
〔0〕(第2のメモリ出
力値)と現時点の回転誤差Eを1:1の比率にて加算合成
して更新値を計算し、カウント手段のカウント値Iに対
応したラム領域内のディジタル値M〔I〕を更新し(M
〔I〕=E+V[0] (second memory output value) and the current rotation error E are added and combined at a ratio of 1: 1 to calculate an updated value, and a digital value in the ram area corresponding to the count value I of the counting means. Update M [I] (M
[I] = E + V
〔0〕)、次の更新時まで格納保存する
(更新保存部7D)。 (24) NxLをmodとしてカウント変数Iに1+Px+Qf
(Pxは1以上で5以下の整数であり、Qfは2以上の整
数)を足した整数Jを計算する〔J=I+1+Px+Qx
(mod NxL)〕。レジスタ変数X〔m+1〕の内容をX
〔m〕に順番に転送し(m=0,1,2,………,2Qf−1)、
ラム領域内のNx個のディジタル値群M〔J−nL(mod Nx
L〕(n=1,………,Nx)を次式によって計算した加算値
をX〔2Qf〕に入れる。 ここに、Wnの値は、(4),(15)式および(6)式を
満たしている。すなわち、X〔2Qf〕からX[0]), and stores and saves until the next update (update saver 7D). (24) 1 + Px + Qf for count variable I with NxL as mod
(Px is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 5 and Qf is an integer greater than or equal to 2) to calculate an integer J [J = I + 1 + Px + Qx
(Mod NxL)]. The contents of the register variable X [m + 1] are X
Transfer to [m] in order (m = 0,1,2, ..., 2Qf-1),
Nx digital value group M [J−nL (mod Nx
L] (n = 1, ..., Nx) is calculated by the following formula, and the added value is put in X [2Qf]. Here, the value of Wn satisfies the equations (4), (15) and (6). That is, from X [2Qf] to X
〔0〕に連
続する2Qf+1個の加算値(Mx個のディジタル値から求
めた加算値)を得ている。次に、レジスタ変数V〔m+
1〕の内容をV〔m〕に順番に転送した後に(m=0,1,
……,Px−1),X〔m〕(m=0,1,………,2Qf)を掛け
た値を加算合成した最新の算出値を得てV〔Px〕に入れ
る(算出値計算部7E〔メモリ出力手段〕)。すなわち、
V〔Px〕からV2Qf + 1 addition values (addition values obtained from Mx digital values) consecutive to [0] are obtained. Next, register variable V [m +
After the contents of 1] are sequentially transferred to V [m] (m = 0, 1,
, Px-1), X [m] (m = 0,1, ..., 2Qf) is added and synthesized to obtain the latest calculated value and put it in V [Px] (calculated value calculation Part 7E [memory output means]). That is,
From V [Px] to V
〔0〕に連続するPx+1個の算出値を得
ている。ここに、比率Cmには(12),(13)式の関係が
ある。その後に、(21)の動作に復帰する。 このとき、実質的にV〔Px〕(第1のメモリ出力値)を
計算する時の(15)式中の整数JをJ1とし、実質的にV
Px + 1 calculated values consecutive to [0] are obtained. Here, the ratio Cm has a relationship of equations (12) and (13). Then, the operation returns to (21). At this time, the integer J in the equation (15) when calculating V [Px] (first memory output value) is substantially J1,
〔0〕(第2のメモリ出力値)を計算する時の(15)式
中の整数JをJ2とすると、J1=J2+Pxの関係がある。す
なわち、V〔Px〕とVWhen the integer J in the equation (15) when calculating [0] (second memory output value) is J2, there is a relationship of J1 = J2 + Px. That is, V [Px] and V
〔0〕の間には整数Pxに対応した
ズルがある。すでに説明したように、新しい速度検出値
Sを得てカウント部7Bのカウント値Iをインクリメント
しれ後に、V〔Px〕(第1のメモリ出力値)は制御信号
作成部7Cにおいて使用され、VA gap corresponding to the integer Px exists between [0]. As described above, V [Px] (first memory output value) is used in the control signal generating unit 7C after the new speed detection value S is obtained and the count value I of the counting unit 7B is incremented.
〔0〕(第2のメモリ出
力値)は更新保存部7Dにおいて使用される。 本実施例のように、算出値計算部7Eに加重平均を取る演
算および複数個の算出値を準備する演算を挿入し、制御
信号作成部7Cにおいて使用する算出値計算部7E(メモリ
出力手段)の第1の算出値(第1のメモリ出力値)と更
新保存部7Dにおいて使用する算出値計算部7E(メモリ出
力手段)の第2の算出値(第2のメモリ出力値)の間に
所定のズレを設けておくと、前述のごとき良好な制御特
性が得られると共に、制御系全体の動作も安向になる
(ナイキストの安定条件を満足する)。この場合も、制
御系の安定性を確保しながら演算を簡単にするには、Qf
=3,Px=3,L>Qf+Pxにすると良い。 なお、比率WnやCmによる演算は上記の形に限られるもの
ではなく、上記のプログラムの内容を実現するものであ
ればよく、各種の等価的な式変形が可能であることは言
うまでもない。また、新しい回転誤差が得られた時に、
最初に制御信号作成部による新しい制御信号の出力動作
を行い、その後に、算出値計算部(メモリ出力手段)に
よって次のサンプリング時点で使用する算出値を計算す
るようになすならば、算出値計算部の演算時間を長くと
れると共に、制御信号の出力までの時間遅れを短くでき
るので、制御系の安定性を確保し易い。 前述の各実施例では、速度検出器によってモータの回転
速度のみを検出するようにしたが、これ以外にモータの
回転位相を周知の位相検出器によって検出し、その両者
を合成して回転誤差としてもよく、本発明に含まれるこ
とは言うまでもない。また、補償器の出力をディジタル
信号やPWM信号(パルス幅変調信号)にしたり、電力増
幅器の出力信号をPWM信号にしてもよい。また、モータ
にブラシレス直流モータを用いても良い。さらに、補償
器を完全なハードウェアによって構成し、前述のプログ
ラムによる動作と同じ動作をおこなわせるようにしても
よい。その他、本発明の主旨を変えずして種々の変更が
可能である。 発明の効果 本発明のモータの速度制御装置は、特定の周波数に於て
極めて良好な制御特性を有し、かつ、その他の周波数に
おいても従来の制御特性とほぼ同じであり、全体として
負荷トルクの変動による回転速度の変動が大幅に低減さ
れている。従って、本発明に基づき、ビデオテープレコ
ーダのキャプスタンモータを構成するならば、磁気テー
プの走行速度を極めて正確に制御でき、ワウ・フラッタ
の少ない高性能のビデオテープレコーダを得ることがで
きる。[0] (second memory output value) is used in the update storage unit 7D. As in the present embodiment, the calculated value calculation unit 7E is inserted with the calculation for taking the weighted average and the calculation for preparing a plurality of calculated values, and the calculated value calculation unit 7E (memory output means) used in the control signal generation unit 7C is used. Between the first calculated value (first memory output value) and the second calculated value (second memory output value) of the calculated value calculation unit 7E (memory output means) used in the update storage unit 7D. If such a deviation is provided, good control characteristics as described above can be obtained, and the operation of the entire control system becomes cheaper (the Nyquist stability condition is satisfied). In this case, too, to ensure the stability of the control system and simplify the calculation, Qf
= 3, Px = 3, L > Qf + Px. It is needless to say that the calculation by the ratios Wn and Cm is not limited to the above-mentioned form, but may be any one that realizes the contents of the above-mentioned program, and various equivalent formula modifications are possible. Also, when a new rotation error is obtained,
First, if the control signal generation unit performs a new control signal output operation, and then the calculated value calculation unit (memory output unit) calculates the calculated value to be used at the next sampling time, the calculated value calculation is performed. Since it is possible to lengthen the calculation time of the part and shorten the time delay until the output of the control signal, it is easy to ensure the stability of the control system. In each of the above-described embodiments, the speed detector detects only the rotation speed of the motor, but in addition to this, the rotation phase of the motor is detected by a well-known phase detector, and both are combined to generate a rotation error. Needless to say, it is included in the present invention. Further, the output of the compensator may be a digital signal or a PWM signal (pulse width modulation signal), or the output signal of the power amplifier may be a PWM signal. A brushless DC motor may be used as the motor. Further, the compensator may be configured with complete hardware so that the compensator can perform the same operation as the above program. Besides, various modifications can be made without changing the gist of the present invention. Effects of the Invention The motor speed control device of the present invention has extremely good control characteristics at a specific frequency, and is substantially the same as the conventional control characteristics at other frequencies as well. The fluctuation of the rotation speed due to the fluctuation is significantly reduced. Therefore, if the capstan motor of the video tape recorder is constructed based on the present invention, the running speed of the magnetic tape can be controlled extremely accurately and a high performance video tape recorder with less wow and flutter can be obtained.
第1図は第2図の補償器の内蔵プログラムの一例を表す
フロー図、第2図は本発明の実施例の全体の構成を表す
構成図、第3図は第2図の速度検出器の具体的な構成例
を表す構成図、第4図は本発明の実施例の制御ブロック
を表すブロック図、第5図は周波数伝達関数|H(jω)
|の特性例を表す特性図、第6図は本発明の補償器の内
蔵プログラムの他の例を表すフロー図、第7図は本発明
の補償器の内蔵プログラムの他の例を表すフロー図、第
8図は従来例の構成を表す図、第9図は従来例の制御ブ
ロックを表すブロック図、第10図は従来例の制御特性|G
(jω)|を表す特性図である。 1……モータ、2……回転センサ、3……速度検出器、
4……補償器、5……演算器、6……メモリ、7……D/
A変換器、8……電力増幅器、10……負荷。FIG. 1 is a flow chart showing an example of a built-in program of the compensator shown in FIG. 2, FIG. 2 is a block diagram showing the entire constitution of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the speed detector shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a control block of an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a frequency transfer function | H (jω).
6 is a characteristic diagram showing a characteristic example of |, FIG. 6 is a flowchart showing another example of a built-in program of the compensator of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart showing another example of a built-in program of the compensator of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional example, FIG. 9 is a block diagram showing a control block of the conventional example, and FIG. 10 is a control characteristic | G of the conventional example.
It is a characteristic view showing (jω) |. 1 ... motor, 2 ... rotation sensor, 3 ... speed detector,
4 ... Compensator, 5 ... Calculator, 6 ... Memory, 7 ... D /
A converter, 8 ... power amplifier, 10 ... load.
Claims (1)
号を生じる回転センサと、前記回転センサの交流信号に
より前記モータの1回転当たり複数回の検出を行う速度
検出手段と、前記速度検出手段の検出信号にもとづき演
算・記憶して制御信号を作り出す補償手段と、前記補償
手段の制御信号に応動した電力を前記モータに供給する
電力増幅手段を具備し、 前記補償手段は、前記速度検出手段の検出信号に応動し
た回転誤差を得る回転誤差検出手段と、Nx L個(ここ
に、Lは4以上の整数、Nxは正の整数)のメモリ値群M
[0]からM[Nx L−1]を格納保存するメモリ手段
と、前記メモリ手段のNx個のメモリ値M[J−nL(mod
Nx L)](n=1,……,Nx)(ここに、Jは整数)を使
ってメモリ出力値を複数個得るメモリ出力手段と、前記
メモリ出力手段の第2のメモリ出力値と前記回転誤差検
出手段の回転誤差を演算合成した更新値によって前記メ
モリ手段のメモリ値をM[0],M[1],……,M[Nx L
−1]の順番に更新保存する更新保存手段と、前記メモ
リ出力手段の第1のメモリ出力値と前記回転誤差検出手
段の回転誤差を演算合成して前記制御信号を作り出す制
御信号作成手段を含んで構成され、 さらに、前記制御信号作成手段の前記制御信号における
前記回転誤差から前記制御信号への直接伝達経路での信
号の比率を1とし、前記メモリ手段と前記更新保存手段
と前記メモリ出力手段を経由した前記回転誤差から前記
制御信号への間接伝達経路の信号の比率をDとすると
き、0.25≦D≦0.5とし、 さらに、前記メモリ出力手段は、少なくとも2個の前記
メモリ出力値を得るように構成され、前記制御信号作成
手段において利用される前記第1のメモリ出力値は前記
メモリ手段のNx個のメモリ値M[J1−nL(mod Nx
L)](n=1,‥‥‥,Nx)(ここに、J1は整数)を用い
て得られ、前記更新保存手段において利用させる前記第
2のメモリ出力値は前記メモリ手段のNx個のメモリ値M
[J2−nL(mod Nx L)](n=1,‥‥‥,Nx)(ここ
に、J2は整数)を用いて得られ、前記整数J1とJ2をJ1=
J2+Px(mod Nx L)(ここに、Pxは1以上で5以下の整
数)となる構成にしたことを特徴とするモータの速度制
御装置。1. A rotation sensor for generating an AC signal having a cycle in response to a rotation speed of a motor, speed detection means for detecting a plurality of times per rotation of the motor by the AC signal of the rotation sensor, and the speed detection means. Compensation means for calculating / storing a control signal based on the detection signal of (1) and power amplification means for supplying electric power in response to the control signal of the compensation means to the motor, wherein the compensation means is the speed detection means. Error detection means for obtaining a rotation error in response to the detection signal of N, and Nx L memory value groups M (where L is an integer of 4 or more and Nx is a positive integer).
Memory means for storing and saving [0] to M [Nx L-1], and Nx memory values M [J-nL (mod
Nx L)] (n = 1, ..., Nx) (where J is an integer), and a memory output means for obtaining a plurality of memory output values; a second memory output value of the memory output means; The memory value of the memory means is M [0], M [1], ..., M [Nx L by the updated value obtained by arithmetically combining the rotation error of the rotation error detecting means.
-1] in order of updating and storing, and a control signal generating means for generating the control signal by arithmetically combining the first memory output value of the memory output means and the rotation error of the rotation error detecting means. Further, the ratio of the signal in the direct transmission path from the rotation error in the control signal of the control signal generating means to the control signal is 1, and the memory means, the update storage means and the memory output means When the ratio of the signal in the indirect transmission path from the rotation error via the control signal to the control signal is D, 0.25 ≦ D ≦ 0.5, and the memory output means obtains at least two memory output values. And the first memory output value used in the control signal generating means is Nx memory values M [J1-nL (mod Nx
L)] (n = 1, ..., Nx) (where J1 is an integer), and the second memory output value to be used in the update storing means is Nx pieces of the memory means. Memory value M
[J2-nL (mod Nx L)] (n = 1, ..., Nx) (where J2 is an integer), and the integers J1 and J2 are J1 =
A motor speed control device characterized by having a configuration of J2 + Px (mod Nx L) (where Px is an integer of 1 or more and 5 or less).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229144A JPH0734667B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Motor speed controller |
| US06/917,498 US4821168A (en) | 1985-10-15 | 1986-10-10 | Control system with improved robustness to disturbances |
| EP86308010A EP0219355B1 (en) | 1985-10-15 | 1986-10-15 | Control system with improved robustness to disturbances |
| DE8686308010T DE3687395T2 (en) | 1985-10-15 | 1986-10-15 | CONTROL SYSTEM WITH ROBUSTNESS TO FAILURES. |
| KR1019860008636A KR900005685B1 (en) | 1985-10-15 | 1986-10-15 | controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229144A JPH0734667B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Motor speed controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289488A JPS6289488A (en) | 1987-04-23 |
| JPH0734667B2 true JPH0734667B2 (en) | 1995-04-12 |
Family
ID=16887453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229144A Expired - Lifetime JPH0734667B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Motor speed controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734667B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5377295A (en) * | 1990-11-07 | 1994-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speed controller of motor |
| JPH04208083A (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor speed control device |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60229144A patent/JPH0734667B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289488A (en) | 1987-04-23 |
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Legal Events
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