(57)【要約】      （修正有）【課題】モータが目標停止位置に対してオーバーランすることを防止し、モータをより安定的に目標位置に停止させる。【解決手段】モータ停止制御方法は演算制御部、検出部を備える。演算制御部は、モータを停止させる目標位置Ｐｔより所定の角度手前から停止制御を開始する停止開始位置Ｐｓを有し、検出部の検出値に基づき停止開始位置Ｐｓのモータの回転速度を算出し、モータの回転速度の変化を表す減速ライン、モータの回転速度及び所定の角度に基づき停止開始位置Ｐｓからモータの回転速度がゼロになる停止時間を算出し、減速ラインから制御周期毎のモータの回転速度目標値を算出し、回転速度目標値と制御周期とを乗じてモータの減速区間を算出し、減速区間と停止開始位置の和から仮目標位置を算出してこれを制御目標値とし、検出部の検出値から定まるモータの現在位置と制御目標値の差から駆動指令を演算してモータに出力する。【選択図】図３
2018117494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御する演算制御部と、前記モータの回転状態を検出可能な検出部と、を備えるモータ停止制御方法であって、
前記演算制御部は、前記モータを停止させる目標位置よりも所定の角度手前から停止制御を開始する停止開始位置を有し、
前記検出部によって検出された検出値から前記停止開始位置における前記モータの回転速度を算出する回転速度算出工程と、
前記演算制御部が、前記モータの回転速度の変化を表す減速ライン、前記回転速度及び前記所定の角度に基づき、前記停止開始位置から前記モータの回転速度がゼロになるまでの停止時間を算出する停止時間算出工程と、
前記演算制御部が、前記停止時間及び前記モータを制御する制御周期から、前記制御周期の経過ごとにおける前記モータの回転速度目標値を算出する回転速度目標値算出工程と、
前記演算制御部が、算出された前記回転速度目標値と前記制御周期とを乗じて前記モータの減速区間を算出する減速区間算出工程と、
前記演算制御部が、前記減速区間と前記停止開始位置との和から仮目標位置を算出する仮目標位置算出工程と、
前記演算制御部が、前記仮目標位置を制御目標値とし、前記検出部によって検出された検出値から前記モータの現在位置を定め、前記モータの現在位置と前記制御目標値との差によって、駆動指令を演算する駆動指令演算工程と、
前記演算制御部が、前記駆動指令を前記モータに対して出力する命令工程と、を有する、
ことを特徴とするモータ停止制御方法。
【請求項２】
前記演算制御部が、前記停止開始位置から所定の制御周期を経過した時刻から、前記目標位置において前記モータが停止するまでの新規停止時間を算出する減速ライン算出工程と、をさらに備え、
前記回転速度目標値算出工程は、前記停止開始位置から所定の制御周期を経過した時刻における前記モータの回転速度、前記新規停止時間及び前記制御周期から、前記制御周期の経過ごとにおける前記モータの回転速度目標値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ停止制御方法。
【請求項３】
前記所定の角度は、
前記演算制御部が、前記目標位置よりも手前の位置から前記モータをショートブレーキによって制動し、前記モータの回転速度が前記目標位置においてゼロになるショートブレーキ停止角度よりも、大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ停止制御方法。
【請求項４】
前記減速ラインは、前記停止時間に近づくに従って前記減速ラインの傾きが小さくなる二次関数で表される、
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ停止制御方法。
【請求項５】
前記検出部は、前記モータの位置を検出可能な位置センサであり、
前記回転速度算出工程は、前記位置センサの検出信号に基づき、前記回転速度を算出する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ停止制御方法。
【請求項６】
モータを制御する演算制御部と、
前記モータの回転状態を検出可能な検出部と、を備え、
前記演算制御部は、
前記モータを停止させる目標位置よりも所定の角度手前から停止制御を開始する停止開始位置を有し、
前記検出部の検出値に基づいて前記停止開始位置における前記モータの回転速度を算出する回転速度算出部と、
前記回転速度及び前記所定の角度に基づき、前記停止開始位置から前記モータの回転速度がゼロになるまでの停止時間を算出する停止時間算出部と、
前記回転速度、前記停止時間及び前記モータを制御する制御周期から、前記制御周期の経過ごとにおける前記モータの回転速度目標値を算出させる回転速度目標値算出部と、
算出された前記回転速度目標値と前記制御周期とを乗じて前記モータの減速区間を算出させる減速区間算出部と、
前記減速区間と前記停止開始位置との和から仮目標位置を算出させる仮目標位置算出部と、
前記仮目標位置を制御目標値とし、前記検出部によって検出された検出値から前記モータの現在位置を定め、前記モータの現在位置と前記制御目標値との差から、駆動指令を演算させる駆動指令演算部と、
前記駆動指令を前記モータに対して出力させる命令部と、を有する、
ことを特徴とするモータ停止制御装置。
【請求項７】
前記所定の角度は、
前記演算制御部が、前記目標位置よりも手前の位置から前記モータをショートブレーキによって制動し、前記モータの回転速度が前記目標位置においてゼロになるショートブレーキ停止角度よりも、大きい
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ停止制御装置。
【請求項８】
前記モータは、回転可能なシャフトを有し、
前記シャフトには、出力ギアが設けられ、
前記検出部は、位置センサを有し、
前記位置センサは、前記出力ギアの角度を検出し、
前記回転速度算出部は、前記位置センサによって検出された角度に基づいて前記モータの回転速度を算出する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のモータ停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ停止制御方法及びモータ停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを目標位置で停止させる方法として、例えば、特許文献１には、モータの目標速度値を制御目標値として定め、モータの現在速度と制御目標値との差をゼロにする速度制御方法がある。
【０００３】
この特許文献１に記載のモータ停止制御方法は、モータの停止制御の開始から停止までのサンプリング間隔毎の予め計算した目標速度値を、メモリに記憶しておく。そして、モータの作動を制御する演算制御部が、サンプリング間隔毎に速度検出部で検出されたモータの現在速度とメモリに記憶された目標速度値との差を計算し、比例制御によってこの差に比例した制御量を算出する。そして、演算制御部は、この制御量に基づいてモータの現在速度を目標速度値に追従させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４２１２４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１に記載のモータ停止制御方法は、サンプリング間隔毎にモータの速度および角速度を検出し、予め保持する被制御体の目標速度値との差に基づいて計算される制御値に、目標速度値または該現在の速度および角速度もとに求めたオフセット値を加えた制御目標値を計算する。そして、当該制御目標値によって、モータは停止制御される。この場合、予め保持する（プロファイルに記録された）停止開始における目標速度値に、モータの現在速度が満たしていない場合、挙動が安定しない虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、モータが目標停止位置に対してオーバーランすることを防止し、モータがより安定的に目標位置に停止可能なモータ停止制御方法及びモータ停止制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の例示的な第１発明は、モータを制御する演算制御部と、前記モータの回転状態を検出可能な検出部と、を備えるモータ停止制御方法であって、前記演算制御部は、前記モータを停止させる目標位置よりも所定の角度手前から停止制御を開始する停止開始位置を有し、前記検出部によって検出される検出値から前記停止開始位置における前記モータの回転速度を算出する回転速度算出工程と、前記演算制御部が、前記モータの回転速度の変化を表す減速ライン、前記回転速度及び前記所定の角度に基づき、前記停止開始位置から前記モータの回転速度がゼロになるまでの停止時間を算出する停止時間算出工程と、前記演算制御部が、前記回転速度、前記停止時間及び前記モータを制御する制御周期から、前記制御周期の経過ごとにおける前記モータの回転速度目標値を算出する回転速度目標値算出工程と、前記演算制御部が、算出された前記回転速度目標値と前記制御周期とを乗じて前記モータの減速区間を算出する減速区間算出工程と、前記演算制御部が、前記減速区間と前記停止開始位置との和から仮目標位置を算出する仮目標位置算出工程と、前記演算制御部が、前記仮目標位置を制御目標値とし、前記検出部によって検出される前記モータの現在位置と前記制御目標値との差によって、駆動指令を演算する駆動指令演算工程と、前記演算制御部が、前記駆動指令を前記モータに対して出力する命令工程と、を有する、ことを特徴とするモータ停止制御方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本願の例示的な第１発明によれば、モータが目標停止位置に対してオーバーランすることを防止し、モータがより安定的に目標位置に停止可能なモータ停止制御方法及びモータ停止制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ停止制御装置を模式的に示した図である。
【図２】モータ停止制御装置の演算制御部を説明するための図である。
【図３】モータ停止制御時における経過時間に対するモータの角度の関係を示したグラフである。
【図４】モータの速度がゼロになる到達時間の算出方法を説明するためグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係るモータ停止制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るモータ停止制御方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載される又は図面に示される構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位する状態も表すものとする。例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在する状態も表すものとする。例えば、四角形状及び円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部及び面取り部等を含む形状も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００１１】
（第１実施形態）
【００１２】
先ず、本実施形態に係るモータ停止制御方法を説明する前に、このモータ停止制御方法を実施するモータ停止制御装置について説明する。なお、本実施形態では、モータ停止制御装置を、ラジコン及びホビーロボット用サーボモジュール製品等に適用する場合について説明する。
【００１３】
モータ停止制御装置１は、図１に示すように、モータＭを制御する演算制御部１０と、モータＭの回転状態を検出可能な検出部５０と、を備える。図１に示した実施形態では、モータ停止制御装置１は、ドライバ６０及びメモリ６３を更に備える。
【００１４】
演算制御部１０は、図３に示すように、モータＭを停止させる目標位置Ｐｔよりも所定の角度θ手前から停止制御を開始する停止開始位置Ｐｓを有する。停止開始位置Ｐｓは、目標位置Ｐｔよりも手前側の位置であり、この手前側の位置からモータＭの停止制御を行った場合に、目標位置ＰｔでモータＭを停止させることができる位置である。停止開始位置Ｐｓは、メモリ６３に記憶される。停止開始位置Ｐｓの詳細については、後述する。
【００１５】
演算制御部１０は、図２に示すように、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度を算出する回転速度算出部１１と、モータＭの回転速度の変化を表す減速ラインＬ０、回転速度及び所定の角度に基づき、停止開始位置ＰｓからモータＭの回転速度がゼロになるまでの停止時間を算出する停止時間算出部１３とを有する。また、演算制御部１０は、停止時間及びモータＭを制御する制御周期に基づき、制御周期の経過ごとにおけるモータＭの回転速度目標値を算出する回転速度目標値算出部１５と、算出された回転速度目標値と制御周期とを乗じてモータＭの減速区間を算出する減速区間算出部１７とを有する。さらに、演算制御部１０は、減速区間と停止開始位置Ｐｓとの和から仮目標位置を算出する仮目標位置算出部１９と、仮目標位置を制御目標値とし、検出部５０によって検出された検出値からモータＭの現在位置を定め、モータＭの現在位置と制御目標値との差から、駆動指令を演算する駆動指令演算部２１と、駆動指令をモータＭに対して出力する命令部２３と、を有する。
【００１６】
図２に示した実施形態では、演算制御部１０は、停止制御開始判断部２５と制御周期判断部２７とカウンタ部２９と目標位置到達判断部３１と、を更に有する。
【００１７】
回転速度算出部１１は、モータＭの位置が停止開始位置Ｐｓに移動すると、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度を算出する。モータＭの回転速度の算出については後述する。モータＭの位置が停止開始位置Ｐｓに移動したか否かの判断は、停止制御開始判断部２５によって行われる。
【００１８】
検出部５０は、モータＭの回転状態を検出可能な機器である。本実施形態では、検出部５０は、例えば、モータＭの回転角度（位置）を検出可能なポテンショメータである。ポテンショメータは、モータＭの回転角を電圧に変換する機器であり、ポテンショメータで検出された電圧からモータＭの回転角（位置）を検出することができる。また、ポテンショメータによってモータＭの回転速度を検出する場合には、モータＭの回転角（位置）の変化率に対応した電圧の変化率、又はポテンショメータの信号を微分して速度情報に基づいて、モータＭの回転速度を検出する。
【００１９】
停止時間算出部１３は、停止開始位置ＰｓからモータＭの停止制御を開始したときに、停止開始位置ＰｓからモータＭの回転速度がゼロになるまでの停止時間Ｔを算出する。停止時間Ｔの算出方法について、図４を参照しながら説明する。図４の縦軸はモータＭの回転速度Ｖを示し、図４の横軸は時間ｔを示す。より具体的には、図４は、停止制御を開始した時点の回転速度、即ち、制御切り替え時の回転速度Ｖ０から時間ｔの経過とともに回転速度Ｖが減少してゼロになるまでの関係を表す。本実施形態では、回転速度Ｖの減速ラインＬ０は一次関数で表される。ここで、モータＭの回転による移動量は、モータＭの回転速度と時間とを乗算した値であるので、図４では減速ラインＬ０と縦軸と横軸とで囲まれた斜線で示す領域Ｓの面積Ａが、モータＭの回転による移動量を表す。言い換えると、減速ラインＬ０を始点から終点までの定積分した値が、モータＭの回転による移動量を表す。ここで、領域Ｓの面積Ａは、目標位置Ｐｔから停止開始位置Ｐｓを減算することで求められる。したがって、面積Ａは、所定の角度θとして、求められる。
【００２０】
本実施形態では、停止時間算出部１３は、面積Ａ（所定の角度θ）および制御切り替え時の回転速度Ｖ０に基づいて、停止時間Ｔを算出する。例えば、減速ラインＬ０が一次関数であるとき、停止時間Ｔは、停止時間Ｔ＝（面積Ａ/制御切り替え時の回転速度Ｖ０）×２とすることで求められる。なお、減速ラインＬ０は、１次式のラインに限定されるものではない。減速ラインＬ０は、２次以上のラインでもよく、また１次式のラインと２次式以上のラインとを組み合わせたラインでもよい。したがって、停止時間算出部１３は、減速ラインＬ０に応じて、面積Ａ（所定の角度θ）および制御切り替え時の回転速度Ｖ０に基づき、停止時間Ｔを算出する。すなわち、演算制御部１０が、モータの回転速度の変化を表す減速ラインＬ０、回転速度Ｖ０及び所定の角度θに基づき、停止開始位置からモータの回転速度がゼロになるまでの停止時間を算出する。
【００２１】
制御周期判断部２７は、図２に示すように、停止制御の開始後の経過時間ΔｔがモータＭの制御周期を超えたか否かを判断する。ここで、モータＭの制御周期は複数回存在するため、制御周期判断部２７は、モータＭの制御周期ごとに制御周期を超えたか否かを判断する。制御周期判断部２７は、モータＭの制御周期を超えたと判断した場合には、その旨の信号を回転速度目標値算出部１５に伝達する。
【００２２】
回転速度目標値算出部１５は、減速ラインＬ０に基づいて、回転速度Ｖ０、停止時間Ｔ及び制御周期Δｔｎから、制御周期Δｔの経過ごとにおけるモータＭの回転速度目標値を算出する。図４に示した実施形態では、減速ラインＬ０を一次関数とし、回転速度目標値算出部１５は、制御周期をΔｔｎと表す。この場合には、回転速度目標値算出部１５は、回転速度Ｖ０を停止時間Ｔで除算し制御周期Δｔｎを乗算した値を回転速度Ｖ０から、減算することで、ΔｔｎにおけるモータＭの回転目標速度Ｖｎが算出される。そして、回転速度目標値算出部１５は、制御周期Δｔｎごとに算出された回転速度Ｖｎが略ゼロになると、速度の算出を終了する。算出された回転速度Ｖ１〜Ｖｎはメモリ６３に記憶される。
【００２３】
減速区間算出部１７は、算出された回転速度目標値Ｖｎ−１と制御周期Δｔｎとを乗じて算出される値を減速区間Ｘｎとする。例えば、減速区間Ｘ１は、Ｘ１＝Ｖ０×Δｔ１で算出される。このため、減速区間Ｘｎの一般式は、次式（１）より算出される。
【数１】
2018117494.tif 000003
【００２４】
仮目標位置算出部１９は、減速区間Ｘｎと停止開始位置Ｐｓとの和から仮目標位置ＰＸｎを算出する。例えば、Δｔ1における仮目標位置ＰＸ１は、仮目標位置ＰＸ１＝Ｐｓ＋Ｘ１で算出される。このため、仮目標位置ＰＸｎの一般式は、次式（２）より算出される。よって、仮目標位置ＰＸｎは、図３に示すように、停止開始位置Ｐｓから目標位置Ｐｔに向かって制御周期毎に設けられる。
【数２】
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【００２５】
駆動指令演算部２１は、仮目標位置ＰＸｎを制御目標値とし、検出部５０によって検出された検出値からモータＭの現在位置を定め、モータＭの現在位置と制御目標値との差から、駆動指令を演算する。本実施形態では、駆動指令演算部２１は、駆動指令における操作量を、現在位置と制御目標値との差の大きさに比例した値にして調整する比例制御を行う。なお、駆動指令演算部２１は、比例動作と積分動作を加えたＰＩ制御を行っても良い。
【００２６】
命令部２３は、駆動指令をモータＭに対して出力する。本実施形態では、命令部２３から出力される駆動指令は、ドライバ６０を介してモータＭに出力される。ドライバ６０は、駆動指令に基づいて、モータＭに流す電流量、方向、タイミングなどを制御する。
【００２７】
カウンタ部２９は、モータＭの制御周期の繰り返し回数を計測する。カウンタ部２９の作動内容の詳細は、後述する。目標位置到達判断部３１は、検出部５０によって検出される現在位置が目標位置に到達したか否かを判断する。
【００２８】
次に、本実施形態に係るモータ停止制御装置１において、モータＭを停止制御する場合の動作について、図２、図３、図５、図６を参照しながら説明する。先ず、図６に示すように、ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００では、検出部５０によってモータＭの回転角度（位置）を検出する。そして、Ｓ１０１において、停止制御開始判断部２５が、検出部５０によって検出されたモータＭの回転角度（位置）に基づいて、モータＭの制御切り替え角度に到達したか否かを判断する。
【００２９】
モータ停止制御装置１は、モータＭの回転角度が制御切り替え角度に到達した場合には、Ｓ１０２に移行する。
【００３０】
Ｓ１０２では、回転速度算出部１１は、検出部５０で検出された検出値から停止開始位置Ｐｓにおけるモータの回転速度Ｖ０を算出する。検出された回転速度は停止時間算出部１３に送られる。そして、停止時間算出部１３は、Ｓ１０３において、回転速度Ｖ０及び所定の角度θに基づき、停止開始位置ＰｓからモータＭの回転速度がゼロになるまでの停止時間Ｔを算出する。
【００３１】
そして、カウンタ部２９は、Ｓ１０４において、モータＭの制御周期の繰り返し回数ｎを、初期値の１とする。そして、カウンタ部２９は、Ｓ１０５において、モータＭの制御周期Δｔを、Δｔ×１として設定する。
【００３２】
そして、制御周期判断部２７は、Ｓ１０６において、モータＭの停止制御の開始時からの経過時間がモータの制御周期Δｔを経過しているか否かを判断する。
【００３３】
モータ停止制御装置１は、モータＭの停止制御の開始時からの経過時間がモータの制御周期Δｔを経過していれば、Ｓ１０７に移行する。Ｓ１０７では、図４に示すように、回転速度目標値算出部１５は、減速ラインＬ０に基づき、停止時間及びモータＭを制御する制御周期から、制御周期の経過ごとにおけるモータＭの回転速度目標値Ｖｎを算出する。図示した実施形態では、回転速度目標値算出部１５は、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４等を算出する。
【００３４】
そして、Ｓ１０８では、減速区間算出部１７によって、算出された回転速度目標値Ｖｎと制御周期Δｔｎとを乗じてモータＭの減速区間Ｘｎを算出する。そして、Ｓ１０９において、仮目標位置算出部１９は、減速区間Ｘｎの総和と停止開始位置Ｐｓとの和から仮目標位置ＰＸｎを算出する。そして、Ｓ１１０において、駆動指令演算部２１は、仮目標位置ＰＸｎを制御目標値とし、検出部５０によって検出された検出値からモータＭの現在位置を定め、このモータＭの現在位置と制御目標値との差から、駆動指令を演算する。そして、Ｓ１１１において、命令部２３は、駆動指令をモータＭに対して出力する。したがって、モータＭは、制御開始位置から仮目標位置ＰＸｎに移動する。
【００３５】
そして、Ｓ１１２では、目標位置到達判断部３１によって、検出部５０で検出される回転角度が目標角度に到達したか否かが判断される。目標位置到達判断部３１は、回転角度が目標角度に到達した場合には、モータＭが目標位置に到達したと判断する。
【００３６】
このように、本実施形態のモータ停止制御装置１は、モータＭが停止開始位置Ｐｓに移動すると、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度が算出される。また、モータＭの制御周期ごとのモータＭの回転速度は、演算制御部１０によって減速ラインＬ０に基づき算出される。そして、演算制御部１０は、モータＭの制御周期ごとの回転速度に基づき、制御周期ごとの仮目標位置を算出する。このため、本実施形態のモータ停止制御装置１では、停止開始位置Ｐｓにおける回転速度を検出した後に、位置フィードバックによる停止制御を行う。そのため、本実施形態のモータ停止制御装置１は、停止開始位置Ｐｓの回転速度がどのような値であっても、目標停止位置をオーバーランしないように停止制御することができる。
【００３７】
また、本実施形態のモータ停止制御装置１では、検出部５０はポテンショメータである。そのため、検出部５０は、モータＭの回転状態を検出可能である。ここで、モータＭの回転状態とは、モータＭの位置（回転角度）であってもよく、モータＭの回転速度であってもよい。本実施形態において、ポテンショメータは、モータＭの位置を検出する。また、演算制御部１０は、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度を算出する。そのため、制御周期ごとにモータＭの回転速度を算出する必要がなく、別途、速度センサを用いる必要がない。また、位置センサの位置検出値を用いて、モータＭの回転速度を制御周期ごとに算出する場合と比較すると、本実施形態のモータ停止制御装置１は、停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの速度演算だけで済む。よって、演算負荷及び演算誤差が大きくなる虞を抑制することができるとともに、モータＭを目標位置に停止可能なモータ停止制御装置１を実現できる。
【００３８】
また、幾つかの実施形態では、所定の角度θは、演算制御部１０が、目標位置Ｐｔよりも手前の位置からモータＭをショートブレーキによって制動し、モータＭの回転速度が目標位置Ｐｔにおいてゼロになるショートブレーキ停止角度よりも、大きくしてもよい。
【００３９】
ここで、モータＭの回転中にモータＭの端子をショートさせると、モータＭが回転中に発生する誘導起電力が短絡されて、電機子巻き線に電流が流れる。このときの電流の方向は、回転中の方向と逆の方向になるので、モータＭにはブレーキ力が加わり、モータの停止時間を早くすることができる。このブレーキ力がショートブレーキである。
【００４０】
したがって、モータ停止制御装置１によってモータＭの回転を制御しても、目標位置ＰｔでモータＭの速度をゼロにすることができない虞が生じた場合には、モータＭにショートブレーキを作動させることで、目標位置ＰｔにおいてモータＭの速度を確実にゼロにすることができる。なお、ショートブレーキの作動は所定時間内において連続して作動させたり、複数回に分けて作動させたりしてもよい。このように、幾つかの実施形態では、所定の角度θをショートブレーキ停止角度よりも大きくすることで、ショートブレーキによる制動よりも目標位置Ｐｔよりも手前においてなだらかにモータが制動させることができる。そのため、モータが目標位置をオーバーランすることを防ぐことができる。
【００４１】
また、幾つかの実施形態では、モータＭは、回転可能なシャフトを有し、シャフトには、出力ギアが設けられ、検出部５０は、位置センサを有し、位置センサは、出力ギアの角度を検出し、回転速度算出部１１は、位置センサによって検出された角度に基づいて回転速度を算出するようにしてもよい。
【００４２】
この場合、出力ギアは、１又は２以上のギアを有してなる。シャフトに出力ギアを設けることで、モータのトルクを増大することができる。位置センサは、前述したように、例えば、ポテンショメータである。ポテンショメータは、回転角度の変化を抵抗値の変化として検出する。このポテンショメータの検出値からモータの回転速度を算出する場合には、例えば、抵抗値の変化率からモータＭの回転速度を算出したり、ポテンショメータの信号を微分して回転速度を算出したりしてもよい。
【００４３】
このように、幾つかの実施形態では、位置センサによって出力ギアの位置（角度）を検出してもよい。すなわち、本開示のモータ停止制御装置１は、モータＭのロータの回転角度を制御することに限定されず、モータＭのシャフトに取り付けられた出力ギアの回転角度を制御してもよい。
【００４４】
また、幾つかの実施形態では、モータＭを制御する演算制御部１０と、モータＭの回転状態を検出可能な検出部５０と、を備えるモータ停止制御方法であって、演算制御部１０は、モータＭを停止させる目標位置Ｐｔよりも所定の角度手前から停止制御を開始する停止開始位置Ｐｓを有し、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度を算出する回転速度算出工程と、演算制御部１０が、モータＭの回転速度の変化を表す減速ライン、回転速度及び所定の角度に基づき、停止開始位置ＰｓからモータＭの回転速度がゼロになるまでの停止時間を停止時間算出工程と、演算制御部１０が、減速ラインＬ０に基づき、停止時間及びモータを制御する制御周期から、制御周期の経過ごとにおけるモータＭの回転速度目標値を算出する回転速度目標値算出工程と、演算制御部１０が、算出された回転速度目標値と制御周期とを乗じてモータＭの減速区間を算出する減速区間算出工程と、演算制御部１０が、減速区間と停止開始位置Ｐｓとの和から仮目標位置を算出する仮目標位置算出工程と、演算制御部１０が、仮目標位置を制御目標値とし、検出部５０によって検出された検出値からモータＭの現在位置を定め、モータＭの現在位置と制御目標値との差によって、駆動指令を演算する駆動指令演算工程と、演算制御部１０が、駆動指令をモータＭに対して出力する命令工程と、を有するようにしてもよい。
【００４５】
本実施形態のモータ停止制御方法は、前述したモータ停止制御装置１の動作と略同様である。このため、モータ停止制御方法に関しては、モータ停止制御装置１の動作と相違する点について図５を参照しながら説明する。
【００４６】
回転速度算出工程は、図５に記載したＳ１０２の回転速度の算出に該当する。停止時間算出工程は、図５に記載したＳ１０３の停止時間に該当する。回転速度目標値算出工程は、図５に記載したＳ１０７の回転速度目標値の算出に該当する。減速区間算出工程は、図５に記載したＳ１０８の減速区間の算出に該当する。仮目標位置算出工程は、図５に記載したＳ１０９の仮目標位置の算出に該当する。駆動指令演算工程は、図５に記載したＳ１１０の駆動指令の演算に該当する。命令工程は、図５に記載したＳ１１１の駆動指令の出力に該当する。
【００４７】
このように、本実施形態のモータ停止制御方法は、モータＭが停止開始位置Ｐｓに移動すると、検出部５０によって検出された検出値から停止開始位置ＰｓにおけるモータＭの回転速度を算出する。また、モータＭの制御周期ごとのモータＭの回転速度は、演算制御部１０によって減速ラインＬ０に基づいて算出される。つまり、本実施形態のモータ停止制御方法では、停止開始位置Ｐｓにおける回転速度を検出した後に、位置フィードバックによる停止制御を行う。そのため、本実施形態のモータ停止制御方法は、停止開始位置Ｐｓの回転速度がどのような値であっても、目標停止位置をオーバーランしないように停止制御することができる。
【００４８】
また、幾つかの実施形態では、減速ラインＬ０は、停止時間Ｔに近づくに従って減速ラインＬ０の傾きが小さくなる二次関数で表されてもよい。
【００４９】
減速ラインＬ０が停止時間Ｔに近づくに従って減速ラインＬ０の傾きが小さくなる二次関数で表すことで、モータＭの位置が停止時間Ｔに接近するにしたがってモータＭの回転速度を、減速ラインＬ０が一次関数で表される場合と比較して、遅くすることができる。このため、図３において破線で示したように、モータＭが停止位置でオーバシュートする虞を抑制することができる。
【００５０】
なお、減速ラインＬ０は、停止制御の開始から所定時間までが一次関数で表され、所定時間を超えて停止時間Ｔまでが前述した二次関数で表されてもよい。このようにすると、一次関数で表される減速ラインに沿ってモータＭの回転速度を一律に早く落とすことができ、停止位置の近傍ではモータＭの回転速度を遅くして、停止位置においてモータＭを正確に停止させることができる。
【００５１】
また、幾つかの実施形態では、検出部５０は、モータＭの位置を検出可能な位置センサであり、回転速度検出工程は、位置センサの検出信号に基づき、回転速度を算出するようにしてもよい。
【００５２】
位置センサ及び位置センサの検出信号から回転速度を算出する方法については、前述したのでその説明は省略する。このように、位置センサの検出値に基づいてモータＭの回転数を算出可能にすることで、回転速度目標値を算出するためのモータＭの回転速度を検出する速度検出器が不要となる。また、位置センサの信号を微分して速度情報として用いて速度フィードバックを行う構成では、微分による演算誤差が大きくなる虞がある。しかしながら、本実施形態では、所定の停止開始位置Ｐｓにおける速度演算だけであるので、演算負荷及び演算誤差が大きくなる虞を抑制することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、前述した第１実施形態と相違する点について説明し、第１実施形態と同一態様部分については同一符号を附してその説明を省略する。
【００５４】
図６は、本発明の第２実施形態に係るモータ停止制御方法を説明するための図である。
【００５５】
第２実施形態に係るモータ停止制御方法は、図２及び図６に示すように、第１実施形態に係るモータ停止制御方法に対して、演算制御部１０が、減速ライン算出工程と、算出された減速ラインに基づいて回転速度目標値算出工程と、を有する点が異なる。本実施形態に係るモータ停止制御方法は、演算制御部１０が、停止開始位置Ｐｓから所定の制御周期を経過した時刻（Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４・・・）から、目標位置Ｐｕにおいてモータが停止するまでの新規停止時間Ｔ１を算出する減速ライン算出工程と、をさらに備える。そして、回転速度目標値算出工程は、停止開始位置Ｐｕから所定の制御周期を経過した時刻におけるモータの回転速度Ｖ１、新規停止時間Ｔ１及び制御周期から、制御周期の経過ごとにおける前記モータの回転速度目標値を算出する。
【００５６】
図６に示すように、検出部５０は、停止開始位Ｐｓから制御周期Δｔの経過（Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４・・・）後のモータＭの位置Ｐｕを検出する。また、回転速度算出部は、モータＭの位置Ｐｕにおける回転速度Ｖ１を算出する。そして、減速ライン算出工程では、演算制御部１０が、停止開始位置Ｐｓから制御周期Δｔの経過した時点のモータＭの位置Ｐｕから、目標位置ＰｔにおいてモータＭの回転速度がゼロになるまでの停止時間Ｔ１を算出しなおす。ここで、停止時間Ｔ１＝２（Ｐｔ−Ｐｓ）/Ｖ１で求められる。そして、同様に、演算制御部１０は、第一実施形態と同様に、モータＭの回転速度Ｖ１、停止時間Ｔ１、制御周期Δｔに基づき、順次、回転目標速度、減速区間算、仮目標位置の算出を行う。
【００５７】
モータＭの停止制御では、モータＭの制御周期を経過するごとに、モータＭの角度は目標位置Ｐｔに接近する。このため、制御周期ごとにモータＭの位置及び回転速度は変わる。したがって、停止開始位置Ｐｔにおいて算出したモータ回転速度Ｖ０に基づいた回転速度目標値から差が生じる虞がある。このとき、再度、回転目標速度、減速区間算、仮目標位置を算出しなおすことにより、演算負荷を抑制しつつ、より精度よく停止制御を行うことができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５９】
例えば、第一実施形態において、減速ラインＬ０が一次関数を採用した場合において、停止時間Ｔの算出方法は述べたが、減速ラインＬ０が二次関数等を採用する場合、停止時間算出部１３は、面積Ａ（所定の角度θ）および制御切り替え時の回転速度Ｖ０に基づき、停止時間Ｔを算出する。
【００６０】
例えば、第一実施形態において、検出部５０は、ポテンショメータであり、モータＭの位置（角度）を検出したが、これに限られない。検出部５０は、エンコーダのような速度センサであってもよい。この場合、回転速度算出工程は、エンコーダによって検出された検出値から停止開始位置におけるモータの回転速度を算出する。こととき、演算制御部１０は、エンコーダの検出値を積分することにより、モータＭの位置を算出してもよい。位置センサの位置情報を制御周期ごとに微分してモータＭの回転速度を算出する制御方法と比較すると、演算負荷を少なく、回転速度の情報がばらつくことを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６１】
１    モータ停止制御装置
１０  演算制御部
１１  回転速度算出部
１３  停止時間算出部
１５  回転速度目標値算出部
１７  減速区間算出部
１９  仮目標位置算出部
２１  駆動指令演算部
２３  命令部
５０  検出部
Ｌ０  減速ライン
Ｍ    モータ
Ｐｓ  停止開始位置
Ｐｔ  目標位置
Ｔ    停止時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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