(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御するモータ制御手段と、
前記モータが所定量回転する度に、所定信号を出力する信号出力手段と、
を備え、前記信号出力手段の出力信号に基づき前記モータを制御して、前記モータが駆動する対象を目標とする状態に移行させるモータ制御装置であって、
前記モータ制御手段は、
前記信号出力手段の出力信号から特定される前記モータの回転速度に基づき、前記モータに入力可能な電流の上限値であって逆起電力による電流低下を加味した電流上限値を推定し、前記推定した電流上限値に対応する操作量を、前記モータに作用させる操作量に決定して、前記モータを制御する第一制御手段と、
前記信号出力手段の出力信号から特定される前記モータの動作量と、当該動作量の目標値とに基づき、前記モータに作用させる操作量を決定して前記モータを制御する第二制御手段と、
を備え、前記モータの駆動初期には、前記第一制御手段によって前記モータを制御し、前記モータの駆動後期には、前記第二制御手段によって前記モータを制御することで、前記対象を目標とする状態に移行させる構成にされ、
前記第二制御手段は、
前記モータ制御手段が前記第二制御手段によるモータ制御へ切り替えたことを契機に、前記信号出力手段の出力信号から特定される当該切替時点における前記モータの動作量に基づき、前記対象が目標とする状態に移行するように、前記切替時点以降の各時点の前記動作量の目標値を設定する手段であって、前記切替時点以降の各時点の動作量の目標値として、前記モータの回転速度が前記信号出力手段の出力信号から特定される前記切替時点での前記モータの回転速度以下となる目標値を設定する目標設定手段
を備え、更に、前記切替時点において前記モータに作用させる操作量を、この切替直前において前記第一制御手段が決定した前記操作量に決定すること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記目標設定手段は、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記切替時点の前記モータの回転速度に基づき、前記切替時点の回転速度で前記モータが定速動作し、その後、前記モータが減速・停止して、前記対象が目標とする停止位置で停止するように、前記切替時点以降の各時点での前記動作量の目標値を設定し、これによって前記モータが駆動する対象を目標とする停止位置で停止させること
を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第二制御手段は、前記目標設定手段に加えて、
前記目標設定手段により設定された前記動作量の目標値と前記信号出力手段の出力信号から特定される前記動作量との偏差に対応したフィードバック操作量を算出するフィードバック制御手段と、
前記目標設定手段により設定された前記モータの動作量の目標値に対応したフィードフォワード操作量を、前記目標値を入力とする所定の伝達関数に従って算出するフィードフォワード制御手段と、
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量との加算値を、前記モータに作用させる操作量に決定する決定手段と、
前記切替時点での前記フィードフォワード操作量が、切替直前において前記第一制御手段が決定した前記操作量に対応した値となるように、前記フィードフォワード操作量の算出に用いられる前記伝達関数のパラメータを調整する調整手段と、
を備え、
前記目標設定手段は、前記切替時点での前記動作量の目標値を、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記切替時点での動作量に一致した値に設定すること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記目標設定手段は、前記対象が目標とする停止位置で停止するように、前記動作量の目標値としての前記モータの回転速度及び回転量の目標値を設定する構成にされ、
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標設定手段により設定された前記回転速度の目標値に対応した操作量を、前記フィードフォワード操作量として算出し、
前記フィードバック制御手段は、前記目標設定手段により設定された前記回転量の目標値と、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記回転量との偏差に対応したフィードバック操作量を所定の伝達関数に従って算出すること
を特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第二制御手段は、積分要素を含む次数が一以上の伝達関数に従って、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記モータの動作量と当該動作量の目標値との偏差に対応する前記操作量を算出する構成にされ、前記切替時点前の各時点において前記第一制御手段により決定された前記操作量を前記第一制御手段から引き継いで、前記伝達関数に従う前記操作量を算出すること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記目標設定手段は、前記切替時点での前記動作量の目標値を、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記切替時点での動作量に一致した値に設定すること
を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項５記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第二制御手段は、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記動作量としての前記モータの回転量と、当該回転量の目標値と、の偏差に対応する前記操作量を算出して前記モータを制御することにより、前記対象を目標とする停止位置で停止させること
を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項５又は請求項６記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記第一制御手段は、逆起電力による電流低下を考慮せずに、前記モータに入力可能な電流の上限値に対応する操作量を、前記モータに作用させる操作量に決定して、前記モータを制御し、所定条件が満足されると、前記信号出力手段の出力信号から特定される前記モータの回転速度に基づき、前記モータに入力可能な電流の上限値であって逆起電力による電流低下を加味した電流上限値を推定し、前記推定した電流上限値に対応する操作量を、前記モータに作用させる操作量に決定して、前記モータを制御すること
を特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動対象が目標とする状態となるようにモータを制御するモータ制御装置としては、駆動対象が目標とする位置で停止するようにモータを制御する装置や、駆動対象が目標とする速度に到達するまでの加速制御を行う装置が知られている。
【０００３】
また、駆動対象を目標とする位置に高速に搬送して停止させるための制御技術としては、バンバン制御が知られている（例えば、特許文献１参照）。バンバン制御は、モータへの制御入力（操作量）を最大又は最小に切り替えて、モータの最大能力で駆動対象を駆動するものであり、駆動対象を目標とする位置に高速に搬送して停止させることができる。
【０００４】
この他、従来知られるモータ制御装置としては、逆起電力による電流低下等を原因として、想定されているモータ駆動電流と実際のモータ駆動電流との間にずれが生じ、これによって制御精度が劣化する問題を解消するために、速度に応じて変化する飽和電流に基づいた制御デューティの最大制限値を設定するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０８６９０４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、バンバン制御については、駆動対象を高速に駆動するのには優れているが、単純な制御手法であるため、駆動対象を高精度に目標とする位置に停止させることはできない。一方、高精度に駆動対象を所望の状態に移行させるための制御技術としては、目標プロファイルに基づいたフィードバック制御が知られている。しかしながら、フィードバック制御に、飽和電流に基づく操作量の制限値を設定する手法を採用しても、高速且つ高精度に駆動対象を制御するには限界がある。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、従来よりも高速且つ高精度に駆動対象を所望状態に移行させることが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するためになされた本発明は、モータを制御するモータ制御手段と、当該モータが所定量回転する度に、所定信号を出力する信号出力手段と、を備え、信号出力手段の出力信号に基づきモータを制御して、モータが駆動する対象を目標とする状態に移行させるモータ制御装置である。そして、本発明のモータ制御装置は、モータ制御手段が、次に説明する第一制御手段及び第二制御手段を備える点で特徴を有する。
【０００９】
第一制御手段は、信号出力手段の出力信号から特定されるモータの回転速度に基づき、モータに入力可能な電流の上限値であって逆起電力による電流低下を加味した電流上限値を推定し、推定した電流上限値に対応する操作量を、モータに作用させる操作量に決定して、モータを制御する。一方、第二制御手段は、信号出力手段の出力信号から特定されるモータの動作量と、当該動作量の目標値とに基づき、モータに作用させる操作量を決定し、モータを制御する。
【００１０】
本発明のモータ制御手段は、モータの駆動初期には、上記第一制御手段によってモータを制御し、モータの駆動後期には、上記第二制御手段によってモータを制御することで、モータが駆動する対象を目標とする状態に高精度且つ高速に移行させる。
【００１１】
このモータ制御装置によれば、駆動初期においては、電流上限値に対応する操作量で、モータを駆動するため、モータの最大出力に対応する出力で駆動対象を駆動することができる。一方、駆動後期においては、信号出力手段の出力信号から特定されるモータの動作量と、当該動作量の目標値とに基づき、操作量を決定し、モータを制御するので、高精度に駆動対象を目標とする状態に移行させることができる。
【００１２】
従って、本発明によれば、高速且つ高精度に駆動対象を所望の状態に移行させることが可能なモータ制御装置を提供することができるのである。例えば、高速且つ高精度に、駆動対象を目標とする位置に停止させたり、駆動対象を目標とする速度に加速させたりすることが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【００１３】
ところで、本発明によれば、駆動対象を目標とする状態に移行させるまでのプロセスにおいて、制御手法を切り替えることになるため、切替態様によっては、制御の不連続性が制御結果に対して好ましくない影響を及ぼす可能性がある。そこで、第二制御手段は、次のように構成されるとよい。
【００１４】
例えば、第二制御手段としては、信号出力手段の出力信号から特定されるモータの動作量と当該動作量の目標値との偏差に対応する操作量を算出する構成が考えられ、偏差から操作量を算出するための伝達関数としては、例えば、積分要素を含む次数が一以上の伝達関数を採用することが考えられる。そして、次数が一以上の伝達関数を採用する場合には、第二制御手段に対し、次数に対応する時間前までの操作量の情報を与える必要がある。
【００１５】
しかしながら、第一制御手段から第二制御手段への切替直後においては、第二制御手段が該当する操作量の情報を持ち合わせていない。このとき、持ち合わせていない操作量がゼロであるとして切替後の制御を行うと、偏差が小さいことが原因で小さな操作量しか得られず、切替前後において、操作量の不連続性が生じる。
【００１６】
そこで、第二制御手段において、積分要素を含む次数が一以上の伝達関数を用いて操作量を算出する場合には、切替時点前の各時点において第一制御手段により決定された操作量を第一制御手段から引き継いで、上記伝達関数に従う操作量を算出するように、第二制御手段を構成するとよい。
【００１７】
また、第二制御手段は、モータ制御手段が第二制御手段によるモータ制御へ切り替えたことを契機に、信号出力手段の出力信号から特定される当該切替時点におけるモータの動作量に基づき、当該切替時点以降の各時点の動作量の目標値を設定する目標設定手段を備える構成にされるとよい。目標設定手段は、切替時点での動作量の目標値を、信号出力手段の出力信号から特定される切替時点での動作量に一致した値に設定する構成にすることができる。
また、目標設定手段は、切替時点以降の各時点の動作量の目標値として、モータの回転速度が信号出力手段の出力信号から特定される切替時点でのモータの回転速度以下となる目標値を設定する構成にすることができる。この他、第二制御手段は、切替時点においてモータに作用させる操作量を、この切替直前において第一制御手段が決定した操作量に決定する構成にすることができる。
【００１８】
偏差から操作量を算出するための伝達関数として、上記積分要素を含む次数が一以上の伝達関数を採用する場合、切替時点の偏差がゼロとなるように動作量の目標値を設定すると、切替直前の操作量に対して一致した又は連続した操作量を、切替後の操作量に決定することができ、切替時にモータに対する操作量が不連続に変化することによる影響を回避することができる。
【００１９】
ところで、駆動対象を目標とする停止位置で停止させるモータ制御を実現する場合、第二制御手段は、信号出力手段の出力信号から特定される上記動作量としてのモータの回転量と、当該回転量の目標値と、の偏差に対応する操作量を算出してモータを制御して、駆動対象を目標とする停止位置で停止させる構成にすることができる。そして、この場合には、偏差から操作量を算出するための伝達関数として、上記積分要素を含む次数が一以上の伝達関数を採用し、切替時点での回転量の目標値を、信号出力手段の出力信号から特定される切替時点での回転量に一致した値に設定するように、第二制御手段を構成することができる。
【００２０】
この他、第二制御手段は、フィードバック制御手段に加えてフィードフォワード制御手段を備えた二自由度制御系として構成することができる。具体的に、第二制御手段は、目標設定手段に加えて、目標設定手段により設定された動作量の目標値と信号出力手段の出力信号から特定される動作量との偏差に対応したフィードバック操作量を、所定の伝達関数に従って算出するフィードバック制御手段と、目標設定手段により設定されたモータの動作量の目標値に対応したフィードフォワード操作量を、目標値を入力とする所定の伝達関数に従って算出するフィードフォワード制御手段と、フィードフォワード操作量とフィードバック操作量との加算値を、モータに作用させる操作量に決定する決定手段と、を備えた構成とすることができる。
【００２１】
但し、このように第二制御手段を構成する場合には、切替時における操作量の不連続な変化を抑えるため、切替時点でのフィードフォワード操作量が、切替直前において第一制御手段が決定した操作量に対応した値となるように、フィードフォワード操作量の算出に用いられる伝達関数のパラメータを調整する調整手段を、第二制御手段に対して設けるのが好ましい。
【００２２】
切替時点でのフィードフォワード操作量が、切替直前の操作量に対応した値となるように、フィードフォワード操作量の算出に用いられる伝達関数のパラメータを調整すれば、フィードフォワード操作量を切替直前の操作量に一致又は近似した値に設定することができる。
【００２３】
一方、フィードバック制御手段は、偏差に対応するフィードバック操作量を算出するものであり、フィードバック操作量を算出するための上記伝達関数が積分要素を含む伝達関数であっても、偏差がゼロ又は小さな値を採る切替直後では、過去のフィードバック操作量が制御開始直後でゼロであるため、フィードバック操作量として大きな値を出力するものではない。また、偏差がゼロ又は小さな値を採ることは、目標設定手段にて、信号出力手段の出力信号から特定される当該切替時点におけるモータの動作量に基づき、切替時点の目標値を設定することにより保証することができる。
【００２４】
従って、このように設定されるフィードバック操作量とフィードフォワード操作量との加算値をモータに作用させる操作量に決定すれば、切替前後での操作量の不連続な変化を抑えることができて、結果として、高精度に駆動対象を目標とする状態に移行させることができる。
【００２５】
更に言えば、このモータ制御装置においては、切替時点での動作量の目標値を、信号出力手段の出力信号から特定される切替時点での動作量に一致した値に設定するように目標設定手段を構成すると好ましい。このように、目標設定手段を構成することで、切替時点でのフィードバック操作量をゼロとすることができ、一層、切替前後での不連続な操作量の変化を抑えることができる。
【００２６】
この他、駆動対象が目標とする停止位置で停止するようにモータ制御装置を構成する場合、具体的に、目標設定手段、フィードバック制御手段及びフィードフォワード制御手段は、次のように構成することができる。
【００２７】
即ち、目標設定手段は、駆動対象が目標とする停止位置で停止するように、動作量の目標値としての上記モータの回転速度及び回転量の目標値を設定し、フィードフォワード制御手段は、目標設定手段により設定された回転速度の目標値に対応した操作量を、フィードフォワード操作量として算出し、フィードバック制御手段は、目標設定手段により設定された回転量の目標値と、信号出力手段の出力信号から特定される回転量との偏差に対応したフィードバック操作量を上記伝達関数に従って算出する構成にすることができる。
【００２８】
特に、目標設定手段は、切替時点での回転量の目標値を、信号出力手段の出力信号から特定される切替時点での回転量に一致した値に設定し、切替時点での回転速度の目標値を、信号出力手段の出力信号から特定される切替時点での回転速度に一致した値に設定する構成にされると好ましい。このように目標値を設定すれば、切替時点のフィードバック操作量をゼロに設定することができる。また、切替時点でのフィードフォワード操作量が、切替直前において第一制御手段が決定した操作量に対応した値となるように、上記パラメータを、切替時点の回転速度の目標値と切替直前の操作量とに基づいて容易に調整することができる。
【００２９】
この他、第一制御手段には、バンバン制御に類似した制御を駆動初期において取り入れてもよい。即ち、第一制御手段は、逆起電力による電流低下を考慮せずに、モータに入力可能な電流の上限値に対応する操作量を、モータに作用させる操作量に決定して、モータを制御し、所定条件が満足されると、信号出力手段の出力信号から特定されるモータの回転速度に基づき、モータに入力可能な電流の上限値であって逆起電力による電流低下を加味した電流上限値を推定し、推定した電流上限値に対応する操作量を、モータに作用させる操作量に決定して、モータを制御する構成にされてもよい。
【００３０】
電流上限値を推定する場合には、推定誤差による影響を考慮して電流上限値を低め推定するのが好ましいが、電流上限値を低めに推定する場合には、電流上限値に対応する操作量をモータに作用させても、モータを最大出力で駆動することができない。一方、逆起電力を考慮せずに電流上限値に対応する操作量を入力する期間では、バンバン制御と同様にモータを最大出力で駆動することができるので、より高速に駆動対象を駆動することが可能である。また、本発明によれば、第一制御手段から第二制御手段にモータ制御を切り替える手前で、逆起電力を加味した電流上限値に基づきモータ制御を行うので、第一制御手段から第二制御手段への切替時に、制御が不安定になるのを抑えることができ、安定した制御を実現することができる。
【００３１】
この他、駆動対象を目標とする停止位置に停止させるモータ制御装置においては、次のように第二制御手段を構成されると好ましい。即ち、第二制御手段は、モータ制御手段が第二制御手段によるモータ制御へ切り替えたことを契機に、信号出力手段の出力信号から特定される当該切替時点のモータの回転速度に基づき、当該切替時点の回転速度でモータが定速動作し、その後、モータが減速・停止して、駆動対象が目標とする停止位置で停止するように、切替時点以降の各時点での動作量の目標値を設定することにより、モータが駆動する対象を目標とする停止位置で停止させる構成にされると好ましい。このような制御によれば、定速区間を経て減速させるので、第一制御手段から第二制御手段への切替後、制御が安定してから、減速・停止に移行することができ、より高精度に駆動対象を目標とする停止位置に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一実施例の制御システム１の構成を表すブロック図である。
【図２】プリンタ１００が備える用紙搬送機構の構成を表す図である。
【図３】電流上限値Ｕｍａｘを算出する関数Ｕｍ（ω）についての説明図である。
【図４】第一実施例の目標指令生成部８１が実行する処理を表すフローチャート（ａ）及びゲイン設定部８９が実行する処理を表すフローチャート（ｂ）である。
【図５】第一実施例におけるモータ制御の態様を表すタイムチャートである。
【図６】第一実施例の切替ユニット９０の処理動作を表すフローチャートである。
【図７】第二実施例の第一制御ユニット７１の構成を表すブロック図である。
【図８】第一制御ユニット７１が備える切替器７１５の処理動作を表すフローチャートである。
【図９】第二実施例におけるモータ制御の態様を表すタイムチャートである。
【図１０】第三実施例の第二制御ユニット８０１の構成を表すブロック図である。
【図１１】第三実施例におけるモータ制御の態様を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に本発明の実施例について図面と共に説明する。
［第一実施例］
本実施例の制御システム１は、図１に示すように、駆動対象１０を駆動するモータ（直流モータ）２０と、モータドライバ３０と、モータ２０の回転軸に接続されたロータリエンコーダ４０と、ロータリエンコーダ４０の出力信号に基づき、モータ２０の回転位置（換言すれば初期位置からのモータ２０の回転量）Ｘを検出する位置検出器５０と、モータ２０の回転速度ωを検出する速度検出器５５と、モータ２０に対する操作量である電流指令値Ｕを算出するモータ制御ユニット６０と、を備えるものである。
【００３４】
この制御システム１は、画像形成装置等の電気的装置に組み込まれ、電気的装置のメインマイコン等から入力される指令に従うモータ制御を行う。具体的に、駆動対象１０としては、画像形成装置が備える用紙搬送機構を挙げることができる。図２には、駆動対象１０として想定されるインクジェットプリンタ１００の用紙搬送機構の構成を示す。
【００３５】
このインクジェットプリンタ１００は、プラテン１０１の上流地点に、搬送ローラ１１１及びピンチローラ１１３からなるローラ対を備え、搬送ローラ１１１とピンチローラ１１３との間で上流から供給された用紙Ｐを挟持する。そして、搬送ローラ１１１の回転により、用紙Ｐを、記録ヘッド１３１によるインク液滴の吐出位置に搬送する。尚、記録ヘッド１３１はプラテン１０１上に位置し、インク液滴の吐出はプラテン１０１上で実行される。
【００３６】
具体的に、インクジェットプリンタ１００は、外部から印刷指令を受信すると、印刷指令にて指定された印刷対象の画像データに基づく画像を用紙Ｐに形成するために、制御システム１に対してモータ２０を所定量δＸ回転させるように指令入力する。これによって、搬送ローラ１１１を所定量回転させる。インクジェットプリンタ１００は、このような処理を繰返し実行して、用紙Ｐを所定量ずつ記録ヘッド１３１による画像形成位置に送り出すように間欠搬送する。そして、用紙Ｐを所定量ずつ送り出しては、用紙Ｐの搬送方向とは直交する主走査方向（図２紙面法線方向）に、記録ヘッド１３１を搭載したキャリッジ１３５を搬送し、搬送過程では、記録ヘッド１３１に印刷対象の画像データに基づくインク液滴の吐出動作を実行させることにより、用紙Ｐに印刷対象の画像データに基づく画像を所定量ずつ段階的に形成する。
【００３７】
尚、この種のインクジェットプリンタ１００では、上記手法で段階的に画像を形成するため、高精度に用紙Ｐを所定量ずつ搬送しないと、用紙Ｐに形成される画像の品質が劣化するが、本実施例の制御システム１によれば、後述する理由により、用紙Ｐを高精度に所定量ずつ送り出すことができるため、良好な品質の画像を用紙Ｐに形成することができる。また、本実施例の制御システム１によれば、後述する理由により、高精度且つ高速に、用紙Ｐを所定量送り出すことができる。このため、インクジェットプリンタ１００の用紙搬送機構に、本実施例の制御システム１を適用すると、画質が劣化するのを抑えつつ、高速に用紙Ｐを搬送することができ、結果として、画像形成に係る一連の処理のスループットを向上させることができる。
【００３８】
続いて、このような利点を有する本実施例の制御システム１の詳細構成について説明する。図１に示す本実施例の制御システム１が備えるモータドライバ３０は、モータ制御ユニット６０から入力される電流指令値Ｕに従って、電流指令値Ｕに対応する駆動電流をモータ２０に入力してモータ２０を駆動する。
【００３９】
また、ロータリエンコーダ４０は、モータ２０の回転軸に接続されて、モータ２０が所定量回転する度にパルス信号を出力するものである。具体的に、ロータリエンコーダ４０は、パルス信号として、位相がπ／２異なるＡ相信号及びＢ相信号を出力する。位置検出器５０は、このロータリエンコーダ４０から出力されるＡ相信号及びＢ相信号に基づき、モータ２０の回転位置（初期位置からの回転量）を検出する。そして、検出した回転位置Ｘの情報をモータ制御ユニット６０に入力する。また、速度検出器５５は、このロータリエンコーダ４０から出力されるＡ相信号及びＢ相信号に基づき、モータ２０の回転速度ωを検出し、この情報をモータ制御ユニット６０に入力する。
【００４０】
この他、モータ制御ユニット６０は、第一制御ユニット７０、第二制御ユニット８０及び切替ユニット９０を備える。切替ユニット９０は、第一制御ユニット７０により算出される電流指令値Ｕ１及び第二制御ユニット８０により算出される電流指令値Ｕ２のいずれか一方を、モータ制御に用いる電流指令値Ｕに決定し、これをモータドライバ３０に入力する。
【００４１】
ここで、モータ制御ユニット６０の処理動作について、概略を説明すると、本実施例のモータ制御ユニット６０は、モータ２０を所定量δＸ回転させてδＸ進んだ位置でモータ２０を停止させる制御を、制御システム１が組み込まれる電気的装置のメインマイコンからの指令に従って実行するものである。そして、この制御プロセスにおいては、まず、第一制御ユニット７０から出力される電流指令値Ｕ１を、モータドライバ３０に入力して、第一制御ユニット７０による制御で、モータ２０を駆動し、その後、所定条件でモータドライバ３０に入力する電流指令値Ｕを、第二制御ユニット８０から出力される電流指令値Ｕ２に切り替える。この動作によって、制御プロセス後期においては、第二制御ユニット８０による制御で、モータ２０を駆動する。
【００４２】
第一制御ユニット７０は、モータ２０に入力可能な電流上限値Ｕｍａｘを推定して、この電流上限値Ｕｍａｘに対応した電流指令値Ｕ１を出力する構成にされており、モータ２０の駆動初期においては、この第一制御ユニット７０を介してモータ２０を駆動することによって、モータ２０の能力を最大限発揮させて、モータ２０を回転させる。但し、このような制御では、モータ２０を目標とする停止位置（δＸ進んだ位置）で正確に停止させることが難しいので、駆動後期においては、フィードフォワード制御器８５及びフィードバック制御器８３を含む二自由度制御系で構成される第二制御ユニット８０を介してモータ２０を駆動することにより、モータ２０が目標とする停止位置（δＸ進んだ位置）に高精度で停止するように制御を行う。
【００４３】
このような制御により本実施例の制御システム１では、高精度且つ高速に、モータ２０を所定量δＸずつ回転させることができる。
詳述すると、モータ制御ユニット６０が備える第一制御ユニット７０は、次のような構成にされている。即ち、第一制御ユニット７０は、速度検出器５５から入力されるモータ２０の回転速度ωの情報に基づき、この回転速度ωでの逆起電力による電流低下を加味した電流量であってモータ２０に入力可能な電流上限値Ｕｍａｘを、所定の演算式Ｕｍ（ω）により算出し、モータ２０に対する電流指令値Ｕ１を、電流上限値Ｕｍａｘ＝Ｕｍ（ω）に一致する電流指令値Ｕ１＝Ｕｍａｘに決定して、これを切替ユニット９０に入力する。
【００４４】
この演算式Ｕｍ（ω）は、予め設計段階で理論又は実験により定められて、第一制御ユニット７０に設定される。具体的に、設計者は、理論により演算式Ｕｍ（ω）を定める場合、演算式Ｕｍ（ω）を、モータ２０の定格電圧Ｖｍａｘ、モータ２０の起電力係数Ｋｅ、電機子抵抗Ｒａに基づき、次式により定めることができる。
【００４５】
【数１】
0005273117.tif 000002
【００４６】
また、実験結果に基づいて定める場合には、図３に示すように、逆起電力による影響がない状態においてモータ２０に入力可能な最大電流量Ｉｍａｘ、即ち、モータ２０の回転速度がゼロであるときに入力可能な最大電流量Ｉｍａｘで、モータ２０を駆動して得られるモータ２０の最大回転速度ωｍａｘと、その時点でモータ２０に流れる駆動電流の上記最大電流量Ｉｍａｘからの電流低下分Ｉｄと、に基づき、演算式Ｕｍ（ω）を次式により定めることができる。
【００４７】
【数２】
0005273117.tif 000003
【００４８】
演算式Ｕｍ（ω）を理論及び実験のいずれに基づいて定めるかは、設計者の自由であるが、理論により演算式Ｕｍ（ω）を求める場合には、カタログ値の誤差による影響を受けて、電流上限値Ｕｍａｘを演算式Ｕｍ（ω）に基づき正確に算出することができない可能性があるので、実験により演算式Ｕｍ（ω）を求めるのが好ましい。
【００４９】
また、第二制御ユニット８０は、上述したように、二自由度制御系により構成されており、位置検出器５０から得られるモータ２０の回転位置Ｘと、その目標位置Ｘｒとに基づき、モータ２０に対する電流指令値Ｕ２を算出し、これを切替ユニット９０に入力する構成にされている。具体的に、第二制御ユニット８０は、目標指令生成部８１と、フィードバック制御器８３と、フィードフォワード制御器８５と、加算器８７と、ゲイン設定部８９と、を備える。
【００５０】
目標指令生成部８１は、切替ユニット９０から出力される電流指令値Ｕが電流指令値Ｕ１から電流指令値Ｕ２に切り替えられる時点で、位置検出器５０により検出されたモータ２０の回転位置Ｘ及びモータ２０の回転速度ωの情報に基づき、切替時点以降の各時刻の目標位置軌跡、目標速度軌跡、及び目標加速度軌跡を定めた目標プロファイルを生成し、この目標プロファイルに従って、切替時点以降の各時刻の目標位置Ｘｒ、目標速度ωｒ、及び、目標加速度Ａｒを、フィードバック制御器８３及びフィードフォワード制御器８５に入力するものである。
【００５１】
具体的に、目標指令生成部８１は、切替ユニット９０から切替通知が入力されると（Ｓ１１０でＹｅｓ）、図４（ａ）に示すように、切替時点の目標位置Ｘｒを、位置検出器５０により現在検出されているモータ２０の回転位置Ｘ（後述する切替位置Ｘｃ）に定め、切替時点の目標速度ωｒを、速度検出器５５により現在検出されているモータ２０の回転速度ωに定め、切替時点の目標加速度Ａｒをゼロに定めて、上記目標プロファイルを生成する（Ｓ１２０）。尚、図５第一段には、切替時点以降の各時刻の目標位置Ｘｒを示し、図５第二段には、切替時点以降の各時刻の目標速度ωｒを示す。
【００５２】
詳述すると、目標指令生成部８１は、切替時点からモータ２０を所定量α、定速回転させ、その後、所定の回転量βでモータ２０を減速・停止させるように、各時刻の目標位置Ｘｒ及び目標速度ωｒを定めた目標プロファイルを生成する。勿論、本実施例の制御システム１は、モータ２０を所定量δＸ回転させて停止させることが目的であるので、目標位置軌跡の最終位置が、制御プロセス開始時の位置Ｘ０からδＸ進んだ位置Ｘｅとなるように目標プロファイルを生成する。また、目標速度軌跡については、切替時点からモータ２０が所定量α回転するまで、当該切替時点の目標速度ωｒで変化せず、その後、減速を開始し所定量β回転した時点で目標速度ωｒがゼロとなるような軌跡を定める。特に、減速区間の目標速度軌跡については、減速開始時及び終了時の時間微分がゼロとなり、滑らかに単調減少する軌跡に定める。このような軌跡は、例えば、位相０からπのコサイン関数を用いて定めることが可能である。尚、目標加速度軌跡については、目標速度軌跡の時間微分に一致するように定め、目標位置軌跡については、目標速度軌跡の時間積分に一致するように定める。
【００５３】
目標指令生成部８１は、このようなルールで生成した目標プロファイルに従って、切替時点以降の各時刻で、対応する時刻の目標位置Ｘｒ、目標速度ωｒ及び目標加速度Ａｒを出力する（Ｓ１３０）。そして、目標プロファイルに従って終点までの目標位置Ｘｒ、目標速度ωｒ及び目標加速度Ａｒを出力すると、目標位置Ｘｒ、目標速度ωｒ及び目標加速度Ａｒの出力を終了する。
【００５４】
また、フィードバック制御器８３は、このような構成の目標プロファイルを生成する目標指令生成部８１から入力される目標位置Ｘｒと、位置検出器５０から入力されるモータ２０の回転位置Ｘとの偏差Ｅ＝Ｘｒ−Ｘを、予め設計段階で定められた所定の伝達関数Ｇに入力して、図５第三段に実線でその例を示すような偏差Ｅに対応したフィードバック操作量Ｕｆｂ（電流指令値Ｕｆｂ）を算出し、これを加算器８７に入力する。
【００５５】
尚、このフィードバック制御器８３は、上記切替時点以降に目標指令生成部８１から入力される目標位置Ｘｒと、位置検出器５０から入力されるモータ２０の回転位置Ｘとの偏差Ｅに基づいて、例えば、上記伝達関数Ｇとして、積分要素を含む伝達関数を用いて、フィードバック操作量Ｕｆｂを算出する構成にすることができるが、切替時点で不足する次数に対応する時間前までの操作量についてはゼロであるものとして、フィードバック操作量Ｕｆｂを算出する。即ち、モータ制御ユニット６０によるモータ制御は、切替時点前から開始されているが、フィードバック制御器８３は、切替時点から起動し、過去の操作量についての情報を用いずに、これをゼロと取り扱って、フィードバック操作量Ｕｆｂを算出する。
【００５６】
また、フィードフォワード制御器８５は、目標指令生成部８１から入力される目標速度ωｒ及び目標加速度Ａｒに基づき、加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａ（電流指令値Ｕｆｆａ）及び速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖ（電流指令値Ｕｆｆｖ）を算出し、これらを加算器８７に出力するものである。
【００５７】
このフィードフォワード制御器８５は、加速度フィードフォワード制御器８５１及び速度フィードフォワード制御器８５２を備え、加速度フィードフォワード制御器８５１が、目標指令生成部８１から入力される目標加速度Ａｒに従って、加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａを算出し、速度フィードフォワード制御器８５２が、目標指令生成部８１から入力される目標速度ωｒに従って、速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖを算出する。
【００５８】
具体的に、加速度フィードフォワード制御器８５１は、目標加速度Ａｒに所定の加速度ゲインＫｆｆａを作用させて、加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａ＝Ｋｆｆａ・Ａｒを算出する。同様に、速度フィードフォワード制御器８５２は、目標速度ωｒに速度ゲインＫｆｆｖを作用させて、速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖ＝Ｋｆｆｖ・ωｒを算出する。ちなみに、加速度ゲインＫｆｆａは、設計段階で固定値に定められるが、速度ゲインＫｆｆｖは、ゲイン設定部８９により調整される。
【００５９】
ゲイン設定部８９は、切替ユニット９０が出力する電流指令値Ｕを電流指令値Ｕ２に切り替える際に、速度ゲインＫｆｆｖを調整することで、その切替前後で電流指令値Ｕが大きく変化しないようにし、電流指令値Ｕが大きく変化することにより、モータ制御が不安定になるのを回避する。
【００６０】
具体的に、ゲイン設定部８９は、図４（ｂ）に示すように切替ユニット９０から切替通知が入力されると（Ｓ２１０でＹｅｓ）、切替直前において切替ユニット９０が出力した電流指令値Ｕ＝Ｕｃ（換言すれば、切替直前において第一制御ユニット７０が出力した電流指令値Ｕ１）と、切替時点において速度検出器５５により検出された速度ω＝ωｃとに基づき、速度ゲインＫｆｆｖを、Ｋｆｆｖ＝Ｕｃ／ωｃに調整する（Ｓ２２０）。
【００６１】
上述したように、本実施例では目標指令生成部８１が、切替時点の目標速度ωｒを、その時点で速度検出器５５により検出された速度ωに設定することから、このように速度ゲインＫｆｆｖを調整すると、切替時点の速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖは、切替直前の電流指令値Ｕｃに一致する。また、本実施例では目標指令生成部８１が切替時点の目標加速度Ａｒをゼロに定めるため、切替時点の加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａは、ゼロである。この他、切替時点のフィードバック操作量Ｕｆｂについては、目標指令生成部８１が、切替時点の目標位置Ｘｒを、その時点で位置検出器５０により検出された位置Ｘに定めることから、偏差Ｅ＝０であり、Ｕｆｂ＝０である。
【００６２】
そして、第二制御ユニット８０では、上記電流指令値Ｕ２として、加算器８７にて算出した加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａと、速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖと、フィードバック操作量Ｕｆｂとの加算値（Ｕｆｆａ＋Ｕｆｆｖ＋Ｕｆｂ）を、切替ユニット９０に入力する。
【００６３】
このため、上記速度ゲインＫｆｆｖの調整により、切替後の電流指令値Ｕは、Ｕ＝Ｕ２＝Ｕｆｆｖ＝Ｕｃとなり、切替前後での電流指令値Ｕが一致することになる。本実施例では、このようにして、切替前後での電流指令値Ｕが不連続に変化しないようにし、切替後において制御が不安定になるのを回避する。
【００６４】
尚、図５第三段には、速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖの一例を点線で示し、加速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆａの一例を二点鎖線で示す。また、図５第四段には、切替前後において切替ユニット９０から出力される電流指令値Ｕの例を示す。同図に示すように、本実施例によれば、切替前後において電流指令値Ｕは連続的に変化する。
【００６５】
ここで、切替ユニット９０の処理動作について、図６を用いて説明する。本実施例の切替ユニット９０は、モータ２０を所定量δＸ回転させて停止させる制御プロセスを開始すると最初に、第一制御ユニット７０を起動して、電流指令値Ｕとして、第一制御ユニット７０から入力される電流指令値Ｕ１をモータドライバ３０に出力する処理を開始する（Ｓ３１０）。これにより、モータドライバ３０に電流指令値Ｕ＝Ｕ１に対応する電流量でモータ２０を駆動させる。換言すれば、モータ２０を最大出力に近い状態で動作させる。
【００６６】
その後、切替ユニット９０は、位置検出器５０により検出されるモータ２０の回転位置Ｘに基づき、モータ２０が今回の制御プロセス開始時の地点から所定量γ進んだ切替位置Ｘｃまで回転したか否かを判断する（Ｓ３２０）。尚、所定量γは、例えば、回転量δＸから減速に必要な回転量β及び定速区間の回転量α分減算した値（δＸ−αーβ）に定められる。
【００６７】
そして、モータ２０が切替位置Ｘｃまで回転したと判断すると（Ｓ３２０でＹｅｓ）、上述の切替通知を、モータ制御ユニット６０内の各部に入力して電流指令値Ｕの切替を通知した後（Ｓ３３０）、第二制御ユニット８０を起動して、モータドライバ３０に対して出力する電流指令値Ｕを、第一制御ユニット７０から入力される電流指令値Ｕ１から第二制御ユニット８０から入力される電流指令値Ｕ２に切り替える。このようにして、切替ユニット９０は、モータ２０が切替位置Ｘｃまで回転すると、以後、第二制御ユニット８０から入力される電流指令値Ｕ２をモータドライバ３０に入力して、この電流指令値Ｕ２に基づくモータ２０の駆動が実現されるようにする。その後、図６に示す処理を終了する。
【００６８】
以上、第一実施例の制御システム１について説明したが、本実施例によれば、モータ２０を所定量δＸ回転させて停止させる制御プロセスの初期においては、電流上限値Ｕｍａｘでモータ２０を駆動するため、モータ２０の最大出力に近い出力でモータ２０（更には搬送ローラ１１１）を駆動することができる。一方、制御プロセスの後期においては、ロータリエンコーダ４０の出力信号から特定されるモータ２０の位置Ｘ及び目標位置Ｘｒに基づいたフィードバック制御、並びに、目標速度ωｒ及び目標加速度Ａｒに基づいたフィードフォワード制御により、モータ２０を制御するため、高精度にモータ２０を所定地点で停止させることができる。
【００６９】
従って、この制御システム１を、インクジェットプリンタ１００等の用紙搬送に用いれば、搬送ローラ１１１を所定量δＸずつ搬送する処理を、高精度且つ高速に実行することができ、画像の品質が劣化するのを抑えつつ、画像形成に係る処理のスループットを向上させることができる。
【００７０】
特に、本実施例によれば、制御の切替時に、上記した手法により、切替ユニット９０から出力される電流指令値Ｕが不連続に変化しないようにしたので、切替によって制御が不安定になるのを抑えることができ、良好に第一制御ユニット７０及び第二制御ユニット８０に基づいたモータ２０の駆動制御を実現することができる。
【００７１】
また、本実施例によれば、切替後において、定速区間を挟んだ後、減速制御に移るので、切替後の定速区間において制御を安定にすることができ、ただちに減速制御に移るよりも、高精度にモータ２０を所定地点に停止させることができる。
【００７２】
尚、本実施例における第一制御ユニット７０は、本発明の第一制御手段の一例に対応し、第二制御ユニット８０は、本発明の第二制御手段の一例に対応する。また、第二制御ユニット８０が備える目標指令生成部８１は、本発明の目標設定手段の一例に対応し、フィードバック制御器８３は、本発明のフィードバック制御手段の一連に対応し、フィードフォワード制御器８５（特に速度フィードフォワード制御器８５２）は、本発明のフィードフォワード制御手段の一例に対応する。また、加算器８７は、本発明の決定手段の一例に対応し、ゲイン設定部８９は、本発明の調整手段の一例に対応する。
【００７３】
ところで、上記実施例では、切替時においてフィードバック操作量Ｕｆｂがゼロとなるようにしたが、この処置は、切替前後において電流指令値Ｕが不連続に変化するのを回避するためのものであるので、切替時においてフィードバック操作量Ｕｆｂが小さい値となれば、ゼロとならなくても問題ない。また、フィードフォワード制御器８５についても上記の構成に限定されず、速度フィードフォワード操作量Ｕｆｆｖを、切替直前の電流指令値Ｕｃに一致させる動作は、電流指令値Ｕ２が切替直前の電流指令値Ｕｃ又はこれに近似する値となるように、速度ゲイン等の制御パラメータを調整する思想に上位概念化することができる。
【００７４】
尚、上記実施例において、電流上限値Ｕｍａｘを推定する構成としたのは、電流指令値Ｕが飽和電流を超えて、制御系にて想定されているモータ２０の駆動電流（電流指令値Ｕ）と実際の駆動電流との間にずれが生じ、これが原因で制御誤差が生じるのを回避するためである。しかしながら、このような目的を達成するためには、装置毎のばらつきを考慮して、電流上限値Ｕｍａｘを低く見積もり、個体差によっても、推定した電流上限値Ｕｍａｘが飽和電流を超えないようにする必要がある。そして、このように電流上限値Ｕｍａｘを低く見積もれば、最大出力でモータ２０を駆動することができないので、低く見積もった分、高速性が劣化することになる。
【００７５】
そこで、上記制御システム１において、第一制御ユニット７０は、次のような構成に変更されると好ましい（第二実施例）。
［第二実施例］
続いて、第二実施例について説明する。第二実施例の制御システムは、第一制御ユニット７０以外の構成を、上記第一実施例の制御システム１と同じくするものあり、第一実施例の第一制御ユニット７０に代えて、図７に示す構成の第一制御ユニット７１を備えるものである。
【００７６】
第二実施例の制御システムが備える第一制御ユニット７１は、最大電流出力器７１１と、電流上限値出力器７１３と、切替器７１５と、を備える。
最大電流出力器７１１は、上述した最大電流量Ｉｍａｘ、即ち、逆起電力による電流低下を考慮しない場合の（モータ２０の回転速度ゼロであるときの）最大電流量Ｉｍａｘを、電流指令値Ｕ１１として出力するものである。一方、電流上限値出力器７１３は、第一実施例の第一制御ユニット７０と同様に、速度検出器５５により検出されたモータ２０の回転速度ωに応じて逆起電力による電圧低下を加味した電流上限値Ｕｍａｘを、上記演算式Ｕｍ（ω）により算出し、この電流上限値Ｕｍａｘ＝Ｕｍ（ω）を、電流指令値Ｕ１２として出力するものである。
【００７７】
そして、切替器７１５は、最大電流出力器７１１から入力される電流指令値Ｕ１１及び電流上限値出力器７１３から入力される電流指令値Ｕ１２のいずれか一方を、第一制御ユニット７１の電流指令値Ｕ１として選択的に、切替ユニット９０に入力するものである。
【００７８】
具体的に、切替器７１５は、図８に示す処理を実行して、電流指令値Ｕ１１及び電流指令値Ｕ１２を切り替えて出力する。
即ち、切替器７１５は、モータ２０を所定量δＸ回転させる制御プロセスの開始初期において、まず切替ユニット９０に入力する電流指令値Ｕ１として、最大電流出力器７１１から入力される電流指令値Ｕ１１を選択し、この電流指令値Ｕ１１の切替ユニット９０に向けて出力する動作を開始する（Ｓ４１０）。その後、位置検出器５０により検出されたモータ２０の回転位置Ｘに基づき、モータ２０が先行切替位置Ｘｃ０まで回転したか否かを判断する（Ｓ４２０）。尚、先行切替位置Ｘｃ０は、切替ユニット９０が電流指令値Ｕを電流指令値Ｕ１から電流指令値Ｕ２に切り替える上記切替位置Ｘｃよりも所定量手前の位置に設定される。
【００７９】
そして、モータ２０が先行切替位置Ｘｃ０まで回転していない場合には、モータ２０が先行切替位置Ｘｃ０まで回転するまで待機し（Ｓ４２０でＮｏ）、モータ２０が先行切替位置Ｘｃ０まで回転すると（Ｓ４２０でＹｅｓ）、切替ユニット９０に向けて出力する電流指令値Ｕ１を、最大電流出力器７１１から入力される電流指令値Ｕ１１から電流上限値出力器７１３が入力する電流指令値Ｕ１２に切り替え、電流指令値Ｕ１２を切替ユニット９０に向けて出力する動作を開始する（Ｓ４３０）。その後、図８に示す処理を終了する。
【００８０】
尚、図９第三段には、このような切替器７１５の処理によって切替ユニット９０から出力される電流指令値Ｕの変化を示す。また、第三段には、電流指令値Ｕに対応したモータ２０の実駆動電流を点線で示す。点線が見えない部分については、電流指令値Ｕとモータ２０の実駆動電流が略一致することを示す。また、図９には、このような電流指令値Ｕの軌跡と共に、モータ２０の回転位置（実位置）Ｘの軌跡及び目標位置Ｘｒの軌跡を第一段に示し、モータ２０の回転速度（実速度）ωの軌跡及び目標速度Ｖｒの軌跡を第二段に示す。
【００８１】
このように第二実施例では、モータ２０が切替位置Ｘｃまで回転するまでの期間を、更に二つの領域に分けて、初期領域では、最大電流量Ｉｍａｘでモータ２０を駆動するようにし、後期領域では、電流上限値Ｕｍａｘでモータ２０を駆動する。
【００８２】
このように構成された第二実施例の制御システム１によれば、次の利点がある。即ち、モータ２０の回転位置Ｘが先行切替位置Ｘｃ０に到達するまでは、最大出力でモータ２０を駆動することができ、モータ２０を第一実施例よりも速く回転させることができる。従って、本実施例によれば、用紙Ｐを所定量搬送する動作を高速に実行できる。
【００８３】
但し、最大電流量Ｉｍａｘでモータ２０を駆動すると、電流指令値Ｕ１が飽和電流を超えることになり、このまま第二制御ユニット８０によるモータ制御に移行すると、電流指令値Ｕが飽和電流を超えたまま、第二制御ユニット８０による制御が行われることになって好ましくない。そこで、本実施例では、第二制御ユニット８０に制御を切り替える前に、電流上限値Ｕｍａｘに基づく制御を行うことにより、電流指令値Ｕが飽和電流を超えないようにして、切替位置Ｘｃ到達以降では、電流指令値Ｕが飽和電流を超えずに、適切な制御を行うことができるようにする。
【００８４】
従って、本実施例によれば、第一実施例よりも高速にモータ２０を所定量δＸ回転させて停止させることができると共に、その際に制御精度が劣化するのを抑えることができ、精度及び高速性の両面で優れたモータ制御を実現することができる。
【００８５】
また、第一実施例及び第二実施例では、第二制御ユニット８０として二自由度制御系を用いたが、第二制御ユニット８０は、フィードバック制御系のみの構成としてもよい（第三実施例）。
［第三実施例］
続いて、第三実施例について説明する。第三実施例の制御システムは、第二制御ユニットの構成が、第一実施例又は第二実施例と異なる以外は、第一実施例又は第二実施例の制御システムと同一構成にされたものである。従って、以下では、第三実施例のモータ制御ユニット６０が備える第二制御ユニット８０１の構成について、図１０及び図１１を用いて選択的に説明する。
【００８６】
第三実施例のモータ制御ユニット６０が備える第二制御ユニット８０１は、図１０に示すように、目標指令生成部８１１と、フィードバック制御器８３１と、を備える。目標指令生成部８１１は、第一実施例の目標指令生成部８１と同様の構成にされるが、第一実施例と比較してフィードフォワード制御器がない関係上、目標値として、目標位置Ｘｒのみを出力する構成にされている点で異なる。
【００８７】
フィードバック制御器８３１は、このように目標指令生成部８１１から入力される目標位置Ｘｒと、位置検出器５０から入力されるモータ２０の回転位置Ｘとの情報に基づき、その偏差Ｅ＝Ｘｒ−Ｘに対応した電流指令値Ｕ２を算出する。具体的に偏差Ｅから電流指令値Ｕ２を算出する制御器は、ＰＩ制御器として構成されている。
【００８８】
即ち、フィードバック制御器８３１は、図１０に示すように、偏差Ｅを算出する加算器８３２と、偏差Ｅを比例ゲインＫｐで増幅出力する増幅器８３３と、偏差Ｅを積分ゲインＫｉで増幅出力する増幅器８３４と、一単位時間前に切替ユニット９０から出力された電流指令値Ｕを記憶保持する遅延器８３５と、遅延器８３５が記憶保持する電流指令値Ｕと、増幅器８３４の出力Ｋｉ・Ｅとを加算出力する加算器８３６と、加算器８３６の出力と増幅器８３３の出力Ｋｐ・Ｅとを加算して、この加算値を、電流指令値Ｕ２として出力する加算器８３７とを、備えた構成にされている。
【００８９】
換言すると、このフィードバック制御器８３１は、次数が１の積分要素を含む伝達関数に従って、偏差Ｅから電流指令値Ｕ２を算出する構成にされている。このような第二制御ユニット８０１は、偏差Ｅがゼロの時、一単位時間前に切替ユニット９０から出力された電流指令値Ｕと同一の値を、電流指令値Ｕ２として出力することになる。
【００９０】
即ち、第二制御ユニット８０１は、モータ２０が切替位置Ｘｃまで回転して、第一制御ユニット７０によるモータ制御から第二制御ユニット８０１によるモータ制御に切り替わると、その切替時点で、切替直前の切替ユニット９０の電流指令値Ｕｃと一致した電流指令値Ｕ２を出力する。
【００９１】
尚、図１１第三段には、本実施例の切替ユニット９０から出力される電流指令値Ｕの変化を示す。また、図１１には、モータ２０の回転位置（実位置）Ｘの軌跡及び目標位置Ｘｒの軌跡を第一段に示し、モータ２０の回転速度（実速度）ωの軌跡及び目標速度ωｒの軌跡を第二段に示す。
【００９２】
第二制御ユニット８０１がこのように構成された制御システム１では、第一制御ユニット７０によるモータ制御から第二制御ユニット８０１によるモータ制御に切り替わる時点で、切替ユニット９０が出力する電流指令値Ｕが不連続とならないので、電流上限値Ｕｍａｘによるモータ制御からフィードバック制御に適切に切り替えることができる。従って、本実施例によれば、切替によって制御が不安定になるのを回避しつつ、高速且つ高精度に、モータ２０の所定量δＸの回転動作を実現することができ、その結果として、第一実施例及び第二実施例と同様、用紙搬送を良好に行うことができる。
【００９３】
尚、第三実施例では、フィードバック制御器８３１として、簡単なＰＩ制御器を採用したが、その他の制御器により、偏差Ｅから電流指令値Ｕ２を算出するように、フィードバック制御器８３１は構成されてもよい。尚、偏差Ｅから電流指令値Ｕ２を算出する伝達関数として、次数が一以上の伝達関数を採用する場合には、次数に対応する時間分の電流指令値Ｕ（切替ユニット９０の出力）を記憶保持するように第二制御ユニット８０１を構成して、第一制御ユニット７０から第二制御ユニット８０１へのモータ制御切替時に、第二制御ユニット８０が第一制御ユニット７０により算出された電流指令値Ｕ１を、引き継げるようにする。このように第二制御ユニット８０１を構成すれば、切替により切替ユニット９０の出力（電流指令値Ｕ）に不連続な変化が生じるのを抑えることができて、結果として切替による悪影響を抑えることができる。
【００９４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明が、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができることは言うまでもない。
例えば、本発明の思想は、モータ２０による駆動対象を、所定速度に加速させる制御システムに応用することができる。例えば、インクジェットプリンタ１００では、インク液滴をムラなく吐出するために、キャリッジ１３５を主走査方向に定速搬送することが行われている。この場合には、キャリッジ１３５を速度ゼロから定速搬送時の速度に加速させることになるが、このような加速時の制御に対しても本発明は適用することができる。
【００９５】
この場合、切替ユニット９０は、速度検出器５５から出力される速度ωが所定速度となった時点で、切替通知を行い、モータドライバ３０に対して出力する電流指令値Ｕを第二制御ユニット８０から入力される電流指令値Ｕ２に切り替える構成にすることができる。
【００９６】
また、上記実施例では、フィードバック制御器８３にて、位置制御を行い、フィードフォワード制御器８５にて、速度制御及び加速度制御を行うように制御システム１を構成したが、制御システム１は、フィードバック制御器８３とフィードフォワード制御器８５とが、位置制御を行う構成にされてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…制御システム、１０…駆動対象、２０…モータ、３０…モータドライバ、４０…ロータリエンコーダ、５０…位置検出器、５５…速度検出器、６０…モータ制御ユニット、７０，７１…第一制御ユニット、７１１…最大電流出力器、７１３…電流上限値出力器、７１５…切替器、８０，８０１…第二制御ユニット、８１，８１１…目標指令生成部、８３，８３１…フィードバック制御器、８５…フィードフォワード制御器、８５１…加速度フィードフォワード制御器、８５２…速度フィードフォワード制御器、８７，８３２，８３６，８３７…加算器、８９…ゲイン設定部、９０…切替ユニット、１００…インクジェットプリンタ、１０１…プラテン、１１１…搬送ローラ、１１３…ピンチローラ、１３１…記録ヘッド、１３５…キャリッジ、８３３，８３４…増幅器、８３５…遅延器
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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