(57)【要約】【課題】本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。【解決手段】本発明によれば、第１信号を生成する信号生成部と、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる前記第１信号のパルス数を獲得するサンプリング部と、前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数を用いてモータの速度を算出する演算部とを含むモータ制御装置を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号を生成する信号生成部と、
相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる前記第１信号のパルス数を獲得するサンプリング部と、
前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数を用いてモータの速度を算出する演算部と、
を含む、モータ制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数の平均を計算して、前記モータの速度を算出することを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記サンプリング部は、
前記複数のサンプリング区間の各々に含まれる前記第１信号のパルス数を獲得する複数のパルス検出部と、
前記複数のパルス検出部の動作タイミングを制御するタイマー部とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記演算部が算出した前記モータの速度に基づいて、前記モータの動作を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
所定の基準速度と前記演算部が算出した前記モータの速度とを比較して、前記モータの動作を制御することを特徴とする、請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記複数のサンプリング区間に含まれる少なくとも二つのサンプリング区間は、互いに同じ周期を有することを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
第１信号を検出する検出ステップと、
相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる前記第１信号のパルス数を獲得する獲得ステップと、
前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数に基づいてモータの速度を演算する演算ステップと、
を含む、モータ制御方法。
【請求項８】
前記モータの速度を用いて前記モータの動作を制御する制御ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のモータ制御方法。
【請求項９】
前記制御ステップは、
所定の基準速度と前記モータの速度とを比較して前記モータの動作を制御することを特徴とする、請求項８に記載のモータ制御方法。
【請求項１０】
前記複数のサンプリング区間に含まれる少なくとも二つのサンプリング区間は、互いに同じ周期を有することを特徴とする、請求項７から９の何れか１項に記載のモータ制御方法。
【請求項１１】
前記演算ステップは、
前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数の平均を計算して、前記モータの速度を演算することを特徴とする、請求項７から１０の何れか１項に記載のモータ制御方法。
【請求項１２】
前記演算ステップは、
前記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した前記第１信号のパルス数に加重値を適用して、前記平均を計算することを特徴とする、請求項１１に記載のモータ制御方法。
【請求項１３】
前記演算ステップは、
前記複数のサンプリング区間の各々の周期および開始タイミングのうち少なくとも一つに基づいて、前記複数のサンプリング区間の各々に含まれる前記第１信号のパルス数に前記加重値を異ならせて適用することを特徴とする、請求項１２に記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの速度の検出において、モータの速度を示す第１信号を検出し、所定のサンプリング区間内に含まれる第１信号のパルス数を獲得する。特に、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる第１信号のパルス数を獲得し、獲得したパルス数を用いてモータの速度を演算することにより、サンプリング区間の周期を大幅に延ばさなくてもモータの速度を正確に検出できるモータ制御装置およびモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータが動作する時、回転子の位置と速度などを検出するセンサーの出力信号はパルス形態で生成されることができる。パルス形態で生成されるセンサー信号を用いてモータの速度と回転子の位置などを検出し、それにより、所望の速度でモータを動作させることによってモータを制御することができる。したがって、モータを精密に所望の通りに制御するためには、モータの速度と位置などを正確に検出できなければならない。
【０００３】
モータの回転子が１回転する時、センサー信号に含まれるパルス数をＰＰＲ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｅｒ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ）と定義すると、モータの回転数（ＲＰＭ）は次のように定義することができる。
【０００４】
［数１］
モータの回転数（ＲＰＭ）＝（６０／Ｔｃ）（ｎ／ＰＰＲ）
【０００５】
上記数式において、Ｔｃはセンサー信号に含まれるパルス数を検出するサンプリング周期を意味し、ｎは１回のサンプリング周期内に含まれるパルス数を意味する。
【０００６】
所定のサンプリング周期に含まれるパルス数を検出する時、サンプリング周期とパルスは同期化されない状態であるのでパルス数において誤差が発生し得る。特に、上記の数式１において、ｎ＝１の場合にモータの回転数において最も大きい誤差が発生し、ＰＰＲを上げることにより、より簡単にはＴｃを増加させることでモータ回転数の誤差を減らすことができる。しかし、Ｔｃを増加させると、パルス数を検出するサンプリング周期が長くなり、モータの速度を検出しようとする時点から以前に生成されたパルスまでモータの速度を計算するのに影響を及ぼすようになる。したがって、モータ回転数の誤差を減らすためにＴｃを無制限に増加させることはできないという問題点がある。
【０００７】
引用発明１は、車両用制御装置および信号サンプリング方法に関するものであり、サンプリング周期を調節し、それにより変動速度を検出する内容を開示している。引用発明２は、サーボモータの速度検出装置に関するものであり、サンプリング周期を分周し、その結果に基づいてモータの速度を検出する内容を開示している。しかし、引用発明１、２のいずれも、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間からパルス数を検出し、それによりモータの速度を演算する内容は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本公開特許公報ＪＰ２０１０−０７６５３６
【特許文献２】日本公開特許公報ＪＰ１９９３−１８８０６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであり、複数のパルスを含む第１信号をモータから生成し、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる第１信号のパルス数を算出する。このように算出した第１信号のパルス数からモータの速度を演算することにより、サンプリング区間の周期を大幅に増加させなくてもモータの速度を正確に検出することができ、それにより、モータの速度をより精密に制御することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１技術的な側面によれば、第１信号を生成する信号生成部と、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる上記第１信号のパルス数を獲得するサンプリング部と、上記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した上記第１信号のパルス数を用いてモータの速度を算出する演算部とを含むモータ制御装置を提案する。
【００１１】
また、上記演算部は、上記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した上記第１信号のパルス数の平均を計算して、上記モータの速度を算出するモータ制御装置を提案する。
【００１２】
また、上記サンプリング部は、上記複数のサンプリング区間の各々に含まれる上記第１信号のパルス数を獲得するパルス検出部と、上記パルス検出部の動作タイミングを制御するタイマー部とを含むモータ制御装置を提案する。
【００１３】
また、上記演算部が算出した上記モータの速度に基づいて、上記モータの動作を制御する制御部をさらに含むモータ制御装置を提案する。
【００１４】
また、上記制御部は、所定の基準速度と上記演算部が算出した上記モータの速度とを比較して、上記モータの動作を制御するモータ制御装置を提案する。
【００１５】
また、上記複数のサンプリング区間に含まれる少なくとも二つのサンプリング区間は、互いに同じ周期を有するモータ制御装置を提案する。
【００１６】
一方、本発明の第２技術的な側面によれば、第１信号を検出するステップと、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング区間の各々に含まれる上記第１信号のパルス数を獲得するステップと、上記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した上記第１信号のパルス数に基づいてモータの速度を演算するステップとを含むモータ制御方法を提案する。
【００１７】
また、上記モータの速度を用いて上記モータの動作を制御するステップをさらに含むモータ制御方法を提案する。
【００１８】
また、上記制御ステップは、所定の基準速度と上記モータの速度とを比較して、上記モータの動作を制御するモータ制御方法を提案する。
【００１９】
また、上記複数のサンプリング区間に含まれる少なくとも二つのサンプリング区間は、互いに同じ周期を有するモータ制御方法を提案する。
【００２０】
また、上記演算ステップは、上記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した上記第１信号のパルス数の平均を計算して、上記モータの速度を演算するモータ制御方法を提案する。
【００２１】
また、上記演算ステップは、上記複数のサンプリング区間の各々に対して獲得した上記第１信号のパルス数に加重値を適用して、上記平均を計算するモータ制御方法を提案する。
【００２２】
また、上記演算ステップは、上記複数のサンプリング区間の各々の周期および開始タイミングのうち少なくとも一つに基づいて、上記複数のサンプリング区間の各々に含まれる上記第１信号のパルス数に上記加重値を異ならせて適用するモータ制御方法を提案する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、モータの速度を反映する第１信号を検出し、複数のサンプリング区間の各々に含まれる第１信号のパルス数を検出する。この時、複数のサンプリング区間の開始タイミングに各々ディレイを与えて、相異するタイミングで第１信号のパルス数の検出を開始し、このように検出したパルス数を用いてモータの速度を演算する。したがって、サンプリング区間の周期を大幅に増加させなくてもモータの速度を正確に検出することができ、それにより、モータの動作をより精密に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるモータ制御装置を簡単に示すブロック図である。
【図２】図１に示したサンプリング部の内部構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるモータ制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施形態によるモータ制御方法を説明するのに提供されるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態によるモータ制御装置を簡単に示すブロック図である。
【００２７】
図１を参照すると、本実施形態によるモータ制御装置１００は、信号生成部１１０と、サンプリング部１２０と、演算部１３０と、制御部１４０とを含むことができる。制御部１４０は、モータ１５０の動作を制御し、信号生成部１１０は、モータ１５０から出力される信号を用いてモータ回転子の位置、モータ回転子の速度などを示す第１信号を生成することができる。
【００２８】
信号生成部１１０が出力する第１信号は、モータ回転子の速度と位置などによって決定される信号であって、複数のパルスを含む形態の信号であってもよい。一例として、モータ回転子が速い速度で回転するほど第１信号には多くのパルスが含まれ得、よって、特定時間内に第１信号から検出されるパルス数をカウントしてモータ回転子の速度を測定することができる。
【００２９】
モータ回転子の速度を正確に検出するためには、第１信号のパルス数を検出する時間を最大限に長く延ばした方が良い。例えば、１０ｕｓの間に第１信号に現れるパルス数をカウントする場合に比べて、３０ｕｓの間に第１信号に現れるパルス数をカウントすることが、モータ回転子の速度をより正確に検出することができる。しかし、これは、モータ回転子の速度が大きな変化なしに一定に維持される場合にのみ適用できる方法である。モータ回転子の速度が大きな変動幅を有する場合には、第１信号のパルス数を検出する時間を長く延ばすとしても正確な速度を検出することが困難である。
【００３０】
モータ回転子の速度が大きな変動幅を有する場合には、第１信号のパルス数も大幅に増加または減少するようになる。すなわち、モータ回転子の速度が増加すると、第１信号は同一時間でより多くのパルスを含むようになり、モータ回転子の速度が減少すると、第１信号は同一時間でより少ないパルスを含むようになる。
【００３１】
モータ回転子が非常に速い速度で回転してから速度が急減して、モータ制御装置１００がモータ回転子の速度を検出しようとする特定時点では遅い速度を有する場合を仮定する。この場合、モータ回転子の速度を正確に測定するために第１信号のパルス数を検出する時間を長く設定すると、該当検出時間内にモータ回転子が速い速度で回転した過去のパルスまで含まれて、検出時間内には現在速度に比べて相当に多くのパルスが含まれ得る。したがって、モータ制御装置１００は、現在時点でモータ回転子が動作する実際速度に比べて、モータ回転子の速度がさらに速いと検出し、その結果、モータの動作を正確に制御することができなくなる。
【００３２】
このような問題を解決するために、本実施形態では、複数のサンプリング周期の各々に含まれる第１信号のパルス数をカウントしてモータ１５０の速度を測定する方式を提案する。特に、複数のサンプリング周期を設定する時、各サンプリング周期の開始タイミングが相異するように各サンプリング周期に所定のディレイを設定することによって速度測定の正確度をより高めることができる。
【００３３】
サンプリング部１２０は、ＴＣ１〜ＴＣＮの時間を各々有するＮ個のサンプリング周期を設定し、一番目のサンプリング周期の開始タイミングを基準にして二番目のサンプリング周期の開始タイミングにｄ１だけのディレイを設定する。すなわち、ｍ番目のサンプリング周期（ｍはＮより小さい自然数）に対してｄｍ−１だけのディレイを設定することにより、各サンプリング周期が一定区間だけ重なるように設定することができる。
【００３４】
演算部１３０は、サンプリング部１２０が複数のサンプリング周期に対して算出した第１信号のパルス数を用いてモータ１５０の速度を計算する。簡単には、演算部１３０は、各サンプリング周期に含まれる第１信号のパルス数の平均を計算して、モータ１５０の速度を演算することができる。これについては、図３を参照して後述することにする。
【００３５】
図２は、図１に示したサンプリング部の内部構成の一実施形態を示すブロック図である。
【００３６】
図２を参照すると、本実施形態によるブロック図は、信号生成部１１０が生成する第１信号を受信し、所定のサンプリング周期の間に第１信号に現れるパルス数をカウントする複数のパルス検出部１２１〜１２７を含むことができる。図２には総４個のパルス検出部１２１〜１２７が備えられるものを図示したが、必ずしもこのような形態に限定されるものではなく、４個より少ないか多いパルス検出部１２１〜１２７が含まれてもよい。
【００３７】
各パルス検出部１２１〜１２７は、信号生成部１１０が生成した第１信号を受信する一方、タイマー部１２９が生成する遅延信号ｄ０〜ｄ３を受信する。第１パルス検出部１２１は、所定のサンプリング周期の間に第１信号に現れるパルス数をカウントし、この時、サンプリング周期の開始タイミングに遅延信号ｄ０のディレイを適用する。同様に、第２パルス検出部１２３は、サンプリング周期の開始タイミングに遅延信号ｄ１のディレイを適用して、サンプリング周期の間に第１信号に現れるパルス数をカウントする。
【００３８】
この時、各パルス検出部１２１〜１２７において適用されるサンプリング周期は互いに同じ値を有してもよく、異なる値を有してもよい。但し、サンプリング周期の差が大きくなりすぎると、却ってモータ１５０の速度が不正確に計算され得るため、その差が大きくなりすぎないようにサンプリング周期を各々設定することが好ましい。一例として、図２に示された４個のパルス検出部１２１〜１２７のうち少なくとも２個のパルス検出部が互いに同一時間のサンプリング周期を有するように設定することができる。
【００３９】
各パルス検出部１２１〜１２７は、相異する開始タイミングでパルス検出を開始し、各サンプリング周期に含まれるパルス数を出力信号Ｐ１〜Ｐ４として生成して送る。出力信号Ｐ１〜Ｐ４は演算部１３０に伝えられ、演算部１３０は、各サンプリング周期に含まれるパルス数を示す出力信号Ｐ１〜Ｐ４を用いてモータ１５０の速度を計算することができる。
【００４０】
図３は、本発明の実施形態によるモータ制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【００４１】
図３を参照すると、２つのケースにおいて、モータ１５０から検出された第１信号３１０，３２０が示されている。サンプリング部１２０は、図２に示すように、総４個のパルス検出部１２１〜１２７を含むと仮定し、よって、４個のサンプリング周期ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３、ＴＣ４の間に各々パルス数をカウントするようになる。最も速い開始タイミングを有するサンプリング周期ＴＣ１を基準にし、サンプリング周期ＴＣ２はｄ１だけの遅延時間を有し、サンプリング周期ＴＣ３はｄ２だけの遅延時間を有し、サンプリング周期ＴＣ４はｄ３だけの遅延時間を有する。
【００４２】
図２を参照すると、４個のサンプリング周期ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３、ＴＣ４の各々に含まれる第１信号３１０，３２０のパルス数は、第１ケースおよび第２ケースの各々に対して下記の表のように与えられる。
【００４３】
【表１】
2014117139.tif 000003
【００４４】
第１ケースに対して算術平均方式を適用すると、演算部１３０が計算するモータ１５０の速度としては６．２５が与えられる。また、第２ケースに対して算術平均方式を適用すると、モータ１５０の速度は１２．５と計算される。
【００４５】
このように一つのサンプリング周期の間にただ１回の第１信号のパルスカウントによりモータ１５０の速度を計算せず、相異する開始タイミングを有する複数のサンプリング周期の間に第１信号のパルス数をカウントして速度を計算することによって、誤差を減らすことができる。特に、モータ１５０の速度が相対的に遅くてサンプリング周期の間に少ないパルスがカウントされる場合に１回のカウントだけでモータ１５０の速度を計算すると、大きな誤差が発生し得る。
【００４６】
この時、本実施形態のように複数のサンプリング周期が相異する開始タイミングを有するように遅延時間を各々設定し、それによりモータ１５０の速度を計算することによって誤差を減らすことができる。特に、この方法を適用すると、サンプリング周期を長く設定しなくても、短いサンプリング周期で数回にかけて第１信号のパルスをカウントするため、演算速度が低下することなくモータ１５０の速度を正確に計算することができる。
【００４７】
図４は、本発明の実施形態によるモータ制御方法を説明するのに提供されるフローチャートである。
【００４８】
図４を参照すると、本実施形態によるモータ制御方法は、信号生成部１１０がモータ１５０から第１信号を生成することから始まる（Ｓ４０）。第１信号は複数のパルスを含む信号であり、第１信号に現れるパルスの数、周期などはモータ１５０の速度を反映する。例えば、モータ１５０の回転子が速い速度で回転する場合には、同一の時間内で多くのパルスが現れ、モータ１５０の回転子が相対的に遅い速度で回転する場合には、同一の時間内で少ないパルスが現れる。
【００４９】
信号生成部１１０が生成した第１信号はサンプリング部１２０に伝えられ、サンプリング部１２０に含まれるタイマー部１２９は、複数のパルス検出部１２１〜１２７各々のサンプリング区間に対して相異するディレイを設定する（Ｓ４２）。図２に示したブロック図を参照すると、タイマー部１２９は、第１パルス検出部１２１から第４パルス検出部１２７の各々にｄ０〜ｄ３のディレイを設定することができる。
【００５０】
各サンプリング区間にディレイが設定されると、複数のパルス検出部１２１〜１２７は、ディレイが設定されたサンプリング区間の各々に現れる第１信号のパルス数を獲得する（Ｓ４４）。図３のグラフにおいて、第２ケースの第１信号３２０を参照すると、ディレイが設定されないサンプリング周期ＴＣ１では１２個のパルスが検出される。ディレイがｄ１だけ設定されたサンプリング周期ＴＣ２の間には１３個のパルスが検出され、ｄ２のディレイを有するサンプリング周期ＴＣ３では１３個、最後にｄ３のディレイが適用されたサンプリング周期ＴＣ４では１２個のパルスが検出される。
【００５１】
演算部１３０は、Ｓ４４ステップで各サンプリング周期の間に獲得したパルス数に基づいて、モータ１５０の速度を演算する（Ｓ４６）。前述したようにモータ１５０の速度は簡単な算術平均方式で計算されてもよく、または各サンプリング周期ごとに相異する加重値を適用する加重平均方式で計算されてもよい。
【００５２】
例えば、第１〜第４パルス検出部１２１〜１２７がパルス数を獲得する時に適用されるサンプリング周期が相異する場合、相対的に長いサンプリング周期で獲得したパルス数にさらに高い加重値を適用することができる。または、複数のサンプリング周期で獲得したパルス数のうちの一部が重複してよく現れる場合、該当パルス数に高い加重値を与えることもできる。
【００５３】
図３の第１ケースを参照すると、サンプリング周期ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ４では各々６個ずつの第１信号３１０パルスが検出され、サンプリング周期ＴＣ３では７個の第１信号３１０パルスが検出される。すなわち、６個のパルスが総３回にわたって検出されたため、サンプリング周期ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ４で検出された第１信号３１０パルスにさらに高い加重値を与えることにより、モータ１５０の速度を計算することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００５５】
１１０  信号生成部
１２０  サンプリング部
１３０  演算部
１４０  制御部
１５０  モータ
【図１】
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【図２】
2014117139.tif 000005
【図３】
2014117139.tif 000006
【図４】
2014117139.tif 000007