特開 2023-178872 モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178872

(43)【公開日】2023-12-18

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/08 20160101AFI20231211BHJP

【ＦＩ】

H02P6/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091830

(22)【出願日】2022-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】杉田 和彦

【テーマコード（参考）】

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H560BB04

5H560RR06

5H560SS01

5H560TT12

5H560TT15

5H560XA12

(57)【要約】

【課題】外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータの安定した回転動作を維持する。
【解決手段】モータ駆動制御装置２０は、モータ１０の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ１０を駆動するモータ駆動部３００と、ＰＷＭ信号Ｓｃ１に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成して出力する制御部２００と、ＰＷＭ信号Ｓｃ１を制御部２００に出力するＰＷＭ出力回路１００と、を備え、制御部２００は、ＰＷＭ信号Ｓｃ１に含まれる動作指令を目標速度指令値Ｓ２に変換する指令値変換処理部２１０と、指令値変換処理部２１０から取得した目標速度指令値Ｓ２が変化した場合に、取得した目標速度指令値Ｓ２の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値Ｓ３に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する追従駆動制御信号生成部２２０とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの駆動を制御するための駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルに電圧を印加して前記モータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータの動作指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成して前記モータ駆動部に出力する制御部と、
外部から駆動指令信号を入力して、前記動作指令信号を前記制御部に出力する動作指令信号出力回路と、を備え、
前記制御部は、
前記動作指令信号に含まれる動作指令を目標指令値に変換する指令値変換処理部と、
前記指令値変換処理部から前記目標指令値を取得し、取得した前記目標指令値が変化した場合に、取得した前記目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する追従駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記追従駆動制御信号生成部は、
前回の追従指令値である現在速度指令値と新しく取得した目標指令値である目標速度指令値とに差異がある場合に取得した前記目標速度指令値が変化したと判断して、前記現在速度指令値が前記目標速度指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する速度指令追従処理部と、
前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記追従駆動制御信号生成部は、
前回の追従指令値である現在速度指令値と新しく取得した目標指令値である目標速度指令値とに差異がある場合に取得した前記目標速度指令値が変化したと判断して、前記現在速度指令値が前記目標速度指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に前記差異に応じて決定される値だけ前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する速度指令追従処理部と、
前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載のモータ駆動制御装置において、
前記速度指令追従処理部は、前記差異が小さくなるに従って、前記所定の追従処理間隔を小さい値に設定するとともに、前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づける値を大きい値に設定する、
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記追従駆動制御信号生成部は、
前回の追従指令値である現在位置指令値と新しく取得した目標指令値である目標位置指令値とに差異がある場合に取得した前記目標位置指令値が変化したと判断して、前記現在位置指令値が前記目標位置指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ前記現在位置指令値を前記目標位置指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する位置指令追従処理部と、
前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項6】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記追従駆動制御信号生成部は、
前回の追従指令値である現在位置指令値と新しく取得した目標指令値である目標位置指令値とに差異がある場合に取得した前記目標位置指令値が変化したと判断して、前記現在位置指令値が前記目標位置指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に前記差異に応じて決定される値だけ前記現在位置指令値を前記目標位置指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する位置指令追従処理部と、
前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
前記モータと、を備える
モータユニット。

【請求項8】

モータの駆動を制御するための駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルに電圧を印加して前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの動作指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成して前記モータ駆動部に出力する制御部と、外部から駆動指令信号を入力して、前記動作指令信号を前記制御部に出力する動作指令信号出力回路とを備えるモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、
前記制御部が、
前記動作指令信号に含まれる動作指令を目標指令値に変換する指令値変換処理ステップと、
前記指令値変換処理ステップで変換した前記目標指令値が変化した場合に、取得した前記目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する追従駆動制御信号生成ステップとを含む、
モータ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータの目標回転数に対応するデューティ比を有するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を外部から取り込むモータ駆動制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１のモータの駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）には、ＰＷＭ信号をフィルタ回路で平滑化して取り込む構成が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２２６２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のように、外部から目標速度指令としてのＰＷＭ信号を取り込む際に、何らかの要因でノイズなどの障害が発生すると、その障害の影響によりＰＷＭ信号のデューティ比が比較的大きく変化してしまうことがある。その結果、目標速度指令値が不安定となり、目標速度指令値が正しい値とならず、モータの回転数が目標回転数とはならなくなるという問題が生じる。
また、外部から取り込む駆動指令が目標速度指令ではなく、目標位置指令である場合にも外部からの目標位置指令値が急激に変化すると、目標速度指令値が不安定になるのと同様に目標位置指令値が不安定となる問題がある。例えば、回転トルクが高い場合、回転始動時の負荷が高いのですぐにモータが回らず、モータ駆動出力が大きくなってから回り出すため、容易に目標位置指令値を超えてしまい、逆回転させる必要が生じることがある。

【0005】

そこで、本願発明者は、外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータの安定した回転動作を維持することができる新たなモータ駆動制御技術が必要であると考えた。

【0006】

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータの安定した回転動作を維持することが可能なモータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法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】

【0007】

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、モータの駆動を制御するための駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルに電圧を印加して前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの動作指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成して前記モータ駆動部に出力する制御部と、外部から駆動指令信号を入力して、前記動作指令信号を前記制御部に出力する動作指令信号出力回路と、を備え、前記制御部は、前記動作指令信号に含まれる動作指令を目標指令値に変換する指令値変換処理部と、前記指令値変換処理部から前記目標指令値を取得し、取得した前記目標指令値が変化した場合に、取得した前記目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する追従駆動制御信号生成部とを有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータの安定した回転動作を維持することが可能なモータ駆動制御装置、モータユニット、およびモータ駆動制御方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０を備えたモータユニット１の構成の具体例を示す図である。

【図2】第１の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０の制御部２００の内部構成を示すブロック図である。

【図3A】目標速度指令値Ｓ２が変更された場合における追従指令値Ｓ３の変化の一例を示す図である。

【図3B】目標速度指令値Ｓ２が変更された場合における追従指令値Ｓ３の変化の他の例を示す図である。

【図4】第１の実施の形態に係る速度指令追従処理部２２１による追従処理のフローチャートである。

【図5】制御部２００内の各構成部間の信号波形の一例を説明するための図である。

【図6A】速度指令値の変更時における、第１の実施の形態の追従処理による指令値を、従来の移動平均処理による指令値と比較して示す図である。

【図6B】図６Ａの指令値の変化を視覚的に示した図である。

【図7A】ノイズ重畳時における、第１の実施の形態の追従処理による指令値を、従来の移動平均処理による指令値と比較して示す図である。

【図7B】図７Ａの指令値の変化を視覚的に示した図である。

【図8】第２の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０Ａを備えたモータユニット１Ａの構成の具体例を示す図である。

【図9】第２の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０Ａの制御部２００Ａの内部構成を示すブロック図である。

【図10】第２の実施の形態に係る追従処理のフローチャートである。

【図11A】従来のモータ駆動制御装置において目標位置指令値が変更された場合における回転位置の変化（現在位置）の一例を示す図である。

【図11B】第２の実施形態のモータ駆動制御装置２０Ａにおいて目標位置指令値Ｓ２ａが変更された場合における追従指令値Ｓ３ａの変化と回転位置の変化（現在位置）の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0011】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（２０，２０Ａ）は、モータ（１０）の駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）に基づいて、前記モータのコイルに電圧を印加して前記モータを駆動するモータ駆動部（３００）と、前記モータの動作指令信号（Ｓｃ１，Ｓｃ２）に基づいて前記駆動制御信号（Ｓｄ）を生成して前記モータ駆動部に出力する制御部（２００，２００Ａ）と、外部から駆動指令信号（ＰＷＭ，ＳＴＭＰ）を入力して、前記動作指令信号を前記制御部に出力する動作指令信号出力回路（１００，１００Ａ）と、を備え、前記制御部は、前記動作指令信号に含まれる動作指令を目標指令値（Ｓ２，Ｓ２ａ）に変換する指令値変換処理部（２１０，２１０Ａ）と、前記指令値変換処理部から前記目標指令値を取得し、取得した前記目標指令値が変化した場合に、取得した前記目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値（Ｓ３，Ｓ３ａ）に基づいて前記駆動制御信号を生成する追従駆動制御信号生成部（２２０，２２０Ａ）とを有する。

【0012】

〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記追従駆動制御信号生成部は、前回の追従指令値である現在速度指令値と新しく取得した目標指令値である目標速度指令値とに差異がある場合に取得した前記目標速度指令値が変化したと判断して、前記現在速度指令値が前記目標速度指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する速度指令追従処理部と、前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有することとしてもよい。

【0013】

〔３〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記追従駆動制御信号生成部は、前回の追従指令値である現在速度指令値と新しく取得した目標指令値である目標速度指令値とに差異がある場合に取得した前記目標速度指令値が変化したと判断して、前記現在速度指令値が前記目標速度指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に前記差異に応じて決定される値だけ前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する速度指令追従処理部と、前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有することとしてもよい。

【0014】

〔４〕上記〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記速度指令追従処理部は、前記差異が小さくなるに従って、前記所定の追従処理間隔を小さい値に設定するとともに、前記現在速度指令値を前記目標速度指令値に近づける値を大きい値に設定することとしてもよい。

【0015】

〔５〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記追従駆動制御信号生成部は、前回の追従指令値である現在位置指令値と新しく取得した目標指令値である目標位置指令値とに差異がある場合に取得した前記目標位置指令値が変化したと判断して、前記現在位置指令値が前記目標位置指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ前記現在位置指令値を前記目標位置指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する位置指令追従処理部と、前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有することとしてもよい。

【0016】

〔６〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記追従駆動制御信号生成部は、前回の追従指令値である現在位置指令値と新しく取得した目標指令値である目標位置指令値とに差異がある場合に取得した前記目標位置指令値が変化したと判断して、前記現在位置指令値が前記目標位置指令値に到達するまで所定の追従処理間隔毎に前記差異に応じて決定される値だけ前記現在位置指令値を前記目標位置指令値に近づけた値を新たな追従指令値とする追従処理を実行する位置指令追従処理部と、前記新たな追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部とを有することとしてもよい。

【0017】

〔７〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニットは、上記〔１〕から〔６〕のいずれか１つに記載のモータ駆動制御装置と、前記モータと、を備える。

【0018】

〔８〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御方法は、モータの駆動を制御するための駆動制御信号に基づいて、前記モータのコイルに電圧を印加して前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの動作指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成して前記モータ駆動部に出力する制御部と、外部から駆動指令信号を入力して、前記動作指令信号を前記制御部に出力する動作指令信号出力回路とを備えるモータ駆動制御装置によるモータ駆動制御方法であって、前記制御部が、前記動作指令信号に含まれる動作指令を目標指令値に変換する指令値変換処理ステップと、前記指令値変換処理ステップで変換した前記目標指令値が変化した場合に、取得した前記目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値に基づいて前記駆動制御信号を生成する追従駆動制御信号生成ステップとを含む。

【0019】

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0020】

≪第１の実施の形態≫
図１は、第１の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０を備えたモータユニット１の構成の具体例を示す図である。

【0021】

図１に示されるモータユニット１は、モータ１０と、モータ駆動制御装置２０とを備えている。

【0022】

モータ１０は、少なくとも１つのコイルを有するモータである。例えば、モータ１０は、３相（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）のコイル（巻線）Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するブラシレスＤＣモータである。

【0023】

モータ駆動制御装置２０は、モータ１０の駆動を制御する装置である。モータ駆動制御装置２０は、例えば、上位装置２からＰＷＭ信号（駆動指令信号の一例）ＰＷＭに含まれる回転速度指令（駆動指令）に基づいてモータ１０の駆動を行う。

【0024】

具体的には、モータ駆動制御装置２０は、ＰＷＭ出力回路（動作指令信号出力回路の一例）１００と、制御部２００と、モータ駆動部３００とを備えている。モータ駆動制御装置２０は、外部の直流電源（不図示）から直流電圧の供給を受ける。直流電圧は、例えば、保護回路等を介してモータ駆動制御装置２０内の電源ライン（不図示）に供給され、電源ラインを介してＰＷＭ出力回路１００と、制御部２００と、モータ駆動部３００とにそれぞれ入力される。

【0025】

モータ駆動部３００は、後述する制御部２００から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ１０を駆動する回路である。駆動制御信号Ｓｄは、モータ１０の駆動を制御するための信号である。例えば、駆動制御信号Ｓｄは、モータ１０を駆動するためのＰＷＭ信号である。

【0026】

モータ駆動部３００は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて電源電圧とグラウンド電位との間でモータ１０のコイルの接続先を切り替えることにより、コイル電流の向きを切り替えてモータ１０を回転させる。

【0027】

制御部２００は、モータ駆動制御装置２０の動作を統括的に制御するための回路である。第１の実施の形態において、制御部２００は、例えば、図１に示すように、インプットキャプチャ機能を有するタイマ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、クロック生成回路、プロセッサ（ＣＰＵ等）、入出力Ｉ／Ｆ回路がバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置である。例えば、制御部２００は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。制御部２００は、その他にも、フラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタとしてのタイマ、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、その他の周辺回路なども含んでいてもよい。

【0028】

なお、制御部２００とモータ駆動部３００とは、一つの半導体集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、個別の集積回路として夫々パッケージ化されて回路基板に実装され、回路基板上で互いに電気的に接続された構成であってもよい。

【0029】

ＰＷＭ出力回路１００は、外部（例えば、上位装置２）からＰＷＭ信号（駆動指令信号の一例）ＰＷＭを入力して、モータ１０の動作（本実施の形態では回転速度）に関する目標値を指示する動作指令を含むＰＷＭ信号（動作指令信号の一例）Ｓｃ１を生成して、制御部２００に出力する回路である。

【0030】

制御部２００は、駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動部３００に与えることにより、モータ１０の通電制御を行う基本機能を有している。具体的に、制御部２００は、入力されたＰＷＭ信号Ｓｃ１に基づいて、モータ１０がＰＷＭ信号Ｓｃ１に含まれる動作指令で指定された動作状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動部３００に与える。

【0031】

また、制御部２００は、上記基本機能に加えて、ＰＷＭ信号Ｓｃ１に含まれる動作指令で指定された目標指令値（本実施の形態では目標速度指令値）が変化した場合に、目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値に応じた駆動制御信号Ｓｄを生成する機能（以下、「追従処理機能」とも称する。）を有する。

【0032】

図２は、第１の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０の制御部２００の内部構成を示すブロック図である。
図２に示すように、制御部２００は、上述した各機能を実現するための機能部として、例えば、デューティ比較部２１１と速度指令変換部２１２とを有する指令値変換処理部２１０と、速度指令追従処理部２２１と駆動制御信号生成部２２２とを有する追従駆動制御信号生成部２２０と、記憶部２３０とを有している。

【0033】

制御部２００の上述した各機能部は、例えば、制御部２００としてのＭＣＵのプログラム処理によって実現される。具体的には、制御部２００としてのＭＣＵを構成するプロセッサが、メモリに格納されたプログラムにしたがって各種の演算を行ってＭＣＵを構成する各種周辺回路を制御することにより、上述した各機能部が実現される。

【0034】

指令値変換処理部２１０は、ＰＷＭ出力回路１００から入力されたＰＷＭ信号Ｓｃ１を受信する。ＰＷＭ信号Ｓｃ１は、モータ１０の動作に関する目標値を指示する信号であって、例えば、モータ１０の目標回転速度を指示する信号を含んでいる。

【0035】

指令値変換処理部２１０は、ＰＷＭ信号Ｓｃ１によって指定された目標回転速度を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度の情報を目標速度指令値Ｓ２として出力する。具体例として、入力されたＰＷＭ信号Ｓｃ１が目標回転速度に対応するデューティ比を有するＰＷＭ信号である場合、指令値変換処理部２１０において、デューティ比較部２１１は、内部クロック信号ＣＬＫのタイミングでＰＷＭ信号Ｓｃ１として入力されたＰＷＭ信号をキャプチャして、ＰＷＭ信号のデューティ比を示すデューティ比信号Ｓ１として速度指令変換部２１２に出力する。速度指令変換部２１２は、デューティ比信号Ｓ１を受け取ると、ＰＷＭ信号Ｓｃ１のデューティ比に対応する回転速度の情報を目標速度指令値Ｓ２として出力する。

【0036】

追従駆動制御信号生成部２２０は、指令値変換処理部２１０から取得した目標速度指令値Ｓ２が変化した場合に、取得した目標速度指令値Ｓ２の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値Ｓ３に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、速度指令追従処理部２２１が、追従処理により追従指令値Ｓ３を算出し、駆動制御信号生成部２２２がモータ１０の回転速度が追従指令値Ｓ３で特定される回転速度に一致するようにモータ１０の操作量を算出し、算出した操作量に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する。なお、追従駆動制御信号生成部２２０の機能のうち追従処理の詳細については、後述する。

【0037】

記憶部２３０は、追従処理において参照される加減算単位値や加減算間隔を記憶している。加減算単位値は、目標速度指令値Ｓ２の変化量の所定割合として加算または減算される速度の大きさであり、モータ１０やモータ駆動部３００の仕様によって設定される。加減算間隔は、目標速度指令値Ｓ２の変化量の所定割合を変化させる（加算または減算する）時間間隔（以下、「追従処理間隔」ともいう。）であり、モータ１０やモータ駆動部３００の仕様によって設定される。

【0038】

速度指令追従処理部２２１は、指令値変換処理部２１０から取得した目標速度指令値Ｓ２が変化した場合に、記憶部２３０に記憶されている加減算単位値や加減算間隔を必要に応じて参照して追従処理を実行して追従指令値Ｓ３を算出し、駆動制御信号生成部２２２に出力する。速度指令追従処理部２２１は、指令値変換処理部２１０から取得した目標速度指令値Ｓ２が変化しない場合には、以前と同じ速度指令値を追従指令値Ｓ３として駆動制御信号生成部２２２に出力する。

【0039】

駆動制御信号生成部２２２は、速度指令追従処理部２２１から受け取った追従指令値Ｓ３で指定される回転速度および追従処理間隔に基づいてモータ１０の操作量を算出し、算出した操作量に基づいて決定されるＰＷＭ周期とオン期間を有するＰＷＭ信号を駆動制御信号Ｓｄとして生成し、モータ駆動部３００に出力する。

【0040】

モータ駆動部３００は、制御部２００の駆動制御信号生成部２２２から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ１０を駆動する回路である。駆動制御信号Ｓｄは、追従指令値Ｓ３である回転速度に対応したＰＷＭ周期とオン期間を有するＰＷＭ信号である。モータ駆動部３００は、駆動制御信号ＳｄのＰＷＭ信号に基づいて電源電圧とグラウンド電位との間でモータ１０のコイルの接続先を切り替えることにより、コイル電流の向きを切り替えてモータ１０を追従指令値Ｓ３である回転速度で回転させることができる。

【0041】

ここで、速度指令追従処理部２２１が、追従処理により追従指令値Ｓ３を算出する手法について、さらに説明する。

【0042】

図３Ａは、目標速度指令値Ｓ２が変更された場合における追従指令値Ｓ３の変化の一例を示す図である。
図３Ｂは、目標速度指令値Ｓ２が変更された場合における追従指令値Ｓ３の変化の他の例を示す図である。

【0043】

速度指令追従処理部２２１は、指令値変換処理部２１０（速度指令変換部２１２）から取得した目標速度指令値Ｓ２が変化した場合に、追従処理を実行する。追従処理は、目標速度指令値Ｓ２が変化しても目標速度指令値Ｓ２の変化量を一度に変化させずに、取得した目標速度指令値Ｓ２の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するようにした値である追従指令値Ｓ３を新たな追従指令値Ｓ３として駆動制御信号生成部２２２に出力する処理である。

【0044】

速度指令追従処理部２２１は、具体的には、前回の追従指令値Ｓ３である現在速度指令値と新しく取得した指令値である目標速度指令値Ｓ２とに差異がある場合に取得した目標速度指令値Ｓ２が変化したと判断して、追従処理を実行する。

【0045】

速度指令追従処理部２２１は、追従処理として、具体的には、目標速度指令値Ｓ２に対して図３Ａまたは図３Ｂに示すように変化する追従指令値Ｓ３を算出し、駆動制御信号生成部２２２に出力する。

【0046】

図３Ａに示す追従処理では、速度指令追従処理部２２１は、前回の追従指令値Ｓ３である現在速度指令値が目標速度指令値Ｓ２に到達するまで、所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ現在速度指令値を目標速度指令値Ｓ２に近づけた値を新たな追従指令値Ｓ３としている。

【0047】

図３Ｂに示す追従処理では、速度指令追従処理部２２１は、前回の追従指令値Ｓ３である現在速度指令値が目標速度指令値Ｓ２に到達するまで、所定の追従処理間隔毎に現在速度指令値と目標速度指令値Ｓ２との差異に応じて決定される値だけ現在速度指令値を目標速度指令値Ｓ２に近づけた値を新たな追従指令値Ｓ３としている。

【0048】

図３Ａおよび図３Ｂにおいては、縦軸が速度指令値における回転速度を示し、横軸が速度指令値を追従処理する時間の経過を示している。図３Ａに示す例では、所定の追従処理間隔は一定の時間であり、予め設定した値は、具体例として、１０００ｒｐｍとしている。この場合、追従指令値Ｓ３は、直線的に変化していることが判る。

【0049】

図３Ｂに示す例では、目標速度指令値Ｓ２に近づくに従って（現在速度指令値と目標速度指令値Ｓ２との差異が小さくなるに従って）、所定の追従処理間隔は小さくなる値となり、現在速度指令値と目標速度指令値Ｓ２との差異に応じて決定される値（前記現在速度指令値を前記目標速度指令値Ｓ２に近づける値）は、大きくなる値としている。この場合、追従指令値Ｓ３は、曲線的に変化していることが判る。

【0050】

このように、第１の実施形態における追従処理では、図３Ａに示すように、速度指令値における回転速度と追従処理間隔との片方を変化させてもよいし、図３Ｂに示すように、速度指令値における回転速度と追従処理間隔との両方を変化させてもよい。回転速度と追従処理間隔との両方を変化させることによって、追従処理における回転速度の変化の度合いを調整できる。

【0051】

次に、上述したモータ駆動制御装置２０の速度指令追従処理部２２１による追従処理の流れについて説明する。

【0052】

図４は、第１の実施の形態に係る速度指令追従処理部２２１による追従処理のフローチャートである。

【0053】

まず、速度指令追従処理部２２１が、目標速度指令値Ｓ２を取得する（ステップＳ１０１）と、取得した目標速度指令値Ｓ２と現在の速度指令値である前回の追従指令値Ｓ３とを比較して、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値（前回の追従指令値Ｓ３）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

【0054】

ステップＳ１０２において、速度指令追従処理部２２１は、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値（前回の追従指令値Ｓ３）よりも大きくないと判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）は、さらに、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値（前回の追従指令値Ｓ３）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

【0055】

ステップＳ１０３において、速度指令追従処理部２２１は、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値（前回の追従指令値Ｓ３）よりも小さくないと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）は、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値（前回の追従指令値Ｓ３）と等しいので、処理を終了する。

【0056】

一方で、ステップＳ１０２において、速度指令追従処理部２２１は、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）は、記憶部２３０に記憶された加減算単位値や加減算間隔を参照して加算単位値と加算間隔とを設定する（ステップＳ１０４）。

【0057】

速度指令追従処理部２２１は、ステップＳ１０４において設定した加算単位値と加算間隔に基づいて回転速度および追従処理間隔を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、現在の追従指令値Ｓ３によって指定されている回転速度および追従処理間隔に対して加算単位値だけ回転速度を大きくするとともに加算間隔だけ追従処理間隔を大きくする。

【0058】

速度指令追従処理部２２１は、ステップＳ１０５において算出された回転速度および追従処理間隔を指定するように追従指令値Ｓ３を変更する（ステップＳ１０６）。
一方で、ステップＳ１０３において、速度指令追従処理部２２１は、取得した目標速度指令値Ｓ２が現在の速度指令値よりも小さいと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）は、記憶部２３０に記憶された加減算単位値や加減算間隔を参照して減算単位値と減算間隔とを設定する（ステップＳ１０７）。

【0059】

速度指令追従処理部２２１は、ステップＳ１０７において設定した減算単位値と減算間隔に基づいて回転速度および追従処理間隔を算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、現在の追従指令値Ｓ３によって指定されている回転速度および追従処理間隔に対して減算単位値だけ回転速度を小さくするとともに減算間隔だけ追従処理間隔を小さくする。

【0060】

速度指令追従処理部２２１は、ステップＳ１０８において算出された回転速度および追従処理間隔を指定するように追従指令値Ｓ３を変更する（ステップＳ１０６）。

【0061】

速度指令追従処理部２２１は、ステップＳ１０６の処理が終了すると、再びステップＳ１０１の処理に戻る。

【0062】

以上の追従処理によって変更された追従指令値Ｓ３に基づいて駆動制御信号生成部２２２が駆動制御信号Ｓｄを生成することによって、モータ１０の回転速度が目標回転速度に至るまで徐々に変更される。

【0063】

図５は、制御部２００内の各構成部間の信号波形の一例を説明するための図である。

【0064】

図５には、制御部２００がＰＷＭ信号Ｓｃ１として受け取っている目標速度指令値Ｓ２が、一定デューティの場合と、デューティが変化した場合と、ノイズが重畳した場合とが示されている。

【0065】

ＰＷＭ信号Ｓｃ１が一定デューティの場合は、デューティ比較部２１１は、図５の左側のグラフに示すように、例えば、一定のデューティ比４０％を示すデューティ比信号Ｓ１を速度指令変換部２１２に出力し、速度指令変換部２１２は、一定のデューティ比４０％に対応する一定の目標速度指令値Ｓ２は、例えば、１６０００ｒｐｍとして速度指令追従処理部２２１に出力する。この場合、速度指令追従処理部２２１は、目標速度指令値Ｓ２である１６０００ｒｐｍと同じ一定の追従指令値Ｓ３として１６０００ｒｐｍを出力し続けることとなる。

【0066】

ＰＷＭ信号Ｓｃ１のデューティが変化した場合は、デューティ比較部２１１は、図５の中央のグラフに示すように、デューティ比が、例えば、４０％から８０％に変化したことを示すデューティ比信号Ｓ１を速度指令変換部２１２に出力する。速度指令変換部２１２は、デューティ比が４０％から８０％に変化したタイミングでデューティ比に対応する目標速度指令値Ｓ２として、例えば、３２０００ｒｐｍを速度指令追従処理部２２１に出力する。この場合、速度指令追従処理部２２１は、現在速度指令値１６０００ｒｐｍに対する目標速度指令値Ｓ２の変化量１６０００ｒｐｍを所定割合で所定回数にわたって変化するように設定した回転速度（１６０００＋α）ｒｐｍ（αは次第に１６０００まで増加する値）を追従指令値Ｓ３として出力することとなる。

【0067】

ＰＷＭ信号Ｓｃ１にノイズが重畳した場合は、デューティ比較部２１１は、図５の右側のグラフに示すように、デューティ比が、例えば、４０％から０％に変化したことを示すデューティ比信号Ｓ１を速度指令変換部２１２に出力する。速度指令変換部２１２は、デューティ比が４０％から０％に変化したタイミングでデューティ比に対応する目標速度指令値Ｓ２として０ｒｐｍを速度指令追従処理部２２１に出力する。この場合、速度指令追従処理部２２１は、現在速度指令値１６０００ｒｐｍに対する目標速度指令値Ｓ２の変化量１６０００ｒｐｍを所定割合で所定回数にわたって変化するように設定した回転速度（１６０００＋α）ｒｐｍ（αは次第に０まで減少する値）を追従指令値Ｓ３として出力することとなる。しかしながら、この変化はノイズによるものなので一時的に変化した後に元の値に復帰する。回転速度は一時的に変化するものの急激には変化しないため、モータ１０の回転が不安定になることがない。すなわち、第１の実施形態の追従処理によればモータ１０の安定した回転動作を維持することができる。

【0068】

第１の実施形態の追従処理によるモータ１０の安定した回転動作の維持について、従来の移動平均処理と比較してさらに説明する。

【0069】

図６Ａは、速度指令値変更時における、従来の移動平均処理による指令値と第１の実施の形態の追従処理による指令値とを比較して示す図である。
図６Ｂは、図６Ａの指令値の変化を視覚的にグラフで示した図である。

【0070】

図７Ａは、ノイズ重畳時における、従来の移動平均処理による指令値と第１の実施の形態の追従処理による指令値とを比較して示す図である。
図７Ｂは、図７Ａの指令値の変化を視覚的にグラフで示した図である。

【0071】

図６Ａから図７Ｂでは、速度指令追従処理部２２１は、図３Ａと同様に、前回の追従指令値Ｓ３である現在速度指令値が目標速度指令値Ｓ２に到達するまで一定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ現在速度指令値を目標速度指令値Ｓ２に近づけた値を新たな追従指令値Ｓ３とする追従処理を実行している。この例では、追従処理において予め設定した値（分解能）は５００ｒｐｍであり、移動平均は４ステップ分の移動平均処理をした値を用いている。

【0072】

（１）速度指令値変更時
図６Ａにおいて、停止状態（目標速度指令値Ｓ２が０ｒｐｍ）から目標速度指令値Ｓ２が１００００ｒｐｍに変化した時について考える。目標速度指令値Ｓ２が変化してから１ステップ目は、追従処理によって得られる追従指令値Ｓ３は５００ｒｐｍとなるが、移動平均処理によって得られる移動平均値は、現在の指令回転速度Ｖａ０と３ステップ前までの指令回転速度（３ステップ前の指令回転速度Ｖａ―３，２ステップ前の指令回転速度Ｖａ－２,１ステップ前の指令回転速度Ｖａ－１）の平均値であることから、２５００ｒｐｍとなる。同様に、２ステップ目では、追従指令値Ｓ３は１０００ｒｐｍとなるが、移動平均値は５０００ｒｐｍとなる。この結果、移動平均処理の場合、４ステップ目で移動平均値が１００００ｒｐｍとなるが、追従処理の場合、追従指令値Ｓ３は２０ステップ目で１００００ｒｐｍとなる。

【0073】

図６Ｂに示すように、移動平均値は４ステップで目標速度指令値Ｓ２に到達し、追従指令値Ｓ３も、２０ステップで目標速度指令値Ｓ２に到達する。
また、２１ステップ目に目標速度指令値Ｓ２が５０００ｒｐｍに変化したとき、移動平均処理の場合、２４ステップ目で移動平均値が５０００ｒｐｍとなるのに対し、追従処理の場合、追従指令値Ｓ３は３０ステップ目で５０００ｒｐｍとなる。
すなわち、移動平均処理と追従処理のいずれの処理でも、目標速度指令値Ｓ２に到達することができることが判る。上記のように、本実施の形態に係る追従処理は、従来の移動平均処理よりも目標速度指令値Ｓ２に到達するまでに遅延が生じるが、その遅延は無視できる程度の時間である。

【0074】

（２）ノイズ重畳時
図７Ａに示すように、目標速度指令値Ｓ２が１００００ｒｐｍのときにノイズが重畳されて一時的に（Ｎ４ステップからＮ９ステップまで）目標速度指令値Ｓ２が０ｒｐｍに変化した時について考える。目標速度指令値Ｓ２が変化してから１ステップ目（Ｎ４ステップ）は、追従処理によって得られる追従指令値Ｓ３は９５００ｒｐｍとなるが、移動平均処理によって得られる移動平均値は７５００ｒｐｍとなる。同様に、２ステップ目（Ｎ５ステップ）では、追従指令値Ｓ３は９０００ｒｐｍとなるが、移動平均値は５０００ｒｐｍとなる。この結果、移動平均処理の場合、４ステップ目（Ｎ７ステップ）で移動平均値が０ｒｐｍとなるが、追従処理の場合は、ノイズの影響を受ける最後のステップである６ステップ目（Ｎ９ステップ）でも追従指令値Ｓ３は７０００ｒｐｍであり、０ｒｐｍとはならない。

【0075】

図７Ｂに示すように、移動平均処理の場合は目標速度指令値Ｓ２が変化したステップ（Ｎ４ステップ）を含めて４ステップ（Ｎ７ステップ）でノイズの影響を完全にうけて移動平均値が０ｒｐｍに到達してしまい、影響がなくなると、再度、４ステップで元に戻るため、モータ１０の回転動作が安定しないことが判る。一方で、追従処理の場合は、ノイズの影響をわずかに受けるだけでノイズによる追従指令値Ｓ３の変化が大きくならないため、モータ１０の安定した回転動作の維持ができることが判る。

【0076】

以上説明した第１の実施の形態のモータ駆動制御装置２０によれば、外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータ１０の安定した回転動作を維持することが可能となる。

【0077】

≪第２の実施の形態≫
次に、第２の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０Ａについて説明する。

【0078】

図８は、第２の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０Ａを備えたモータユニット１Ａの構成の具体例を示す図である。
図８に示すように、モータ駆動制御装置２０Ａは、パルス出力回路（動作指令信号出力回路の一例）１００Ａと、制御部２００Ａと、モータ駆動部３００とを備えている。
また、図９は、第２の実施の形態に係るモータ駆動制御装置２０Ａの制御部２００Ａの内部構成を示すブロック図である。

【0079】

第１の実施の形態のモータ駆動制御装置２０では、モータ１０の駆動に関する目標速度を指示する駆動指令信号としてＰＷＭ信号ＰＷＭが上位装置２から入力される態様であるが、第２の実施の形態のモータ駆動制御装置２０Ａでは、モータ１０の駆動に関する目標値を目標回転位置として指示する駆動指令を含む駆動指令信号としてパルス信号（駆動指令信号の一例）ＳＴＭＰおよび回転方向を示す信号（以下、「回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷ」ともいう。）が上位装置２Ａから入力される。第１の実施の形態のモータ駆動制御装置２０では、ＰＷＭ出力回路１００にて上位装置２からのＰＷＭ信号ＰＷＭをもとにＰＷＭ信号（動作指令信号の一例）Ｓｃ１を生成し、指令値変換処理部２１０で目標速度指令値Ｓ２に変換していた。これに対し、第２の実施の形態のモータ駆動制御装置２０Ａでは、パルス信号ＳＴＭＰを入力してパルス信号（動作指令信号の一例）Ｓｃ２を生成して出力するパルス出力回路（動作指令信号出力回路の一例）１００Ａと、入力されたパルス信号Ｓｃ２および回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷとを目標位置指令値Ｓ２ａに変換する指令値変換処理部２１０Ａの構成を有する点で異なる。その他は、第１の実施の形態のモータ駆動制御装置２０と同じ構成であるので、その説明は省略する。

【0080】

制御部２００Ａは、モータ駆動制御装置２０Ａの動作を統括的に制御するための回路である。第２の実施の形態において、制御部２００Ａは、例えば、図８に示すように、インプットキャプチャ機能を有するタイマ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、クロック生成回路、プロセッサ（ＣＰＵ等）、入出力Ｉ／Ｆ回路がバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置である。例えば、制御部２００Ａは、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。制御部２００Ａは、その他にも、フラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタとしてのタイマ、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、その他の周辺回路なども含んでいてもよい。

【0081】

なお、制御部２００Ａとモータ駆動部３００とは、一つの半導体集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、個別の集積回路として夫々パッケージ化されて回路基板に実装され、回路基板上で互いに電気的に接続された構成であってもよい。

【0082】

パルス出力回路１００Ａは、外部（例えば、上位装置２Ａ）から入力されたパルス信号ＳＴＭＰをもとにパルス信号Ｓｃ２を生成して、制御部２００Ａに入力する回路である。パルス出力回路１００Ａは、例えばダンピング抵抗とプルダウン抵抗とによって構成することができる。
制御部２００Ａは、駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動部３００に与えることにより、モータ１０の通電制御を行う基本機能を有している。具体的に、制御部２００Ａは、入力された動作指令信号であるパルス信号Ｓｃ２および回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷに基づいて、モータ１０がパルス信号Ｓｃ２に含まれる動作指令（本実施の形態では回転位置指令）で指定された動作状態となるように駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動部３００に与える。第２の実施の形態では、パルス信号Ｓｃ２によってモータ１０のステップの数を指定し、回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷによってモータ１０の回転方向を指定することによってモータ１０の目標回転位置を指定している。

【0083】

また、制御部２００Ａは、上記基本機能に加えて、パルス信号Ｓｃ２に含まれる動作指令で指定された目標指令値が変化した場合に、目標指令値の変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値に応じた駆動制御信号Ｓｄを生成する追従処理機能を有する。

【0084】

図９に示すように、制御部２００Ａは、上述した各機能を実現するための機能部として、例えば、割り込み回路部２１１Ａと方向判定部２１２Ａとカウンタ２１３Ａとを有する指令値変換処理部２１０Ａと、位置指令追従処理部２２１Ａと駆動制御信号生成部２２２Ａとを有する追従駆動制御信号生成部２２０Ａと、記憶部２３０Ａとを有している。

【0085】

制御部２００Ａの上述した各機能部は、例えば、制御部２００ＡとしてのＭＣＵのプログラム処理によって実現される。具体的には、制御部２００ＡとしてのＭＣＵを構成するプロセッサが、メモリに格納されたプログラムにしたがって各種の演算を行ってＭＣＵを構成する各種周辺回路を制御することにより、上述した各機能部が実現される。

【0086】

指令値変換処理部２１０Ａは、例えば、パルス出力回路１００Ａを入力されたパルス信号Ｓｃ２と回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷとを受信する。パルス信号Ｓｃ２および回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷは、動作指令信号として機能する信号であって、モータ１０の動作に関する目標値を指示する信号である。パルス信号Ｓｃ２および回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷは、例えば、モータ１０の目標回転位置を指示する信号を含んでいる。

【0087】

指令値変換処理部２１０Ａは、動作指令信号（パルス信号Ｓｃ２および回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷ）によって指定されたステップ数と回転方向を解析し、そのステップ数と回転方向に対応する回転位置の情報を目標位置指令値Ｓ２ａとして出力する。具体的には、例えば、指令値変換処理部２１０Ａにおいて、割り込み回路部２１１Ａは、パルス信号Ｓｃ２から解析した目標位置に到達するまでのステップ数Ｓ１ａをカウンタ２１３Ａに出力し、方向判定部２１２Ａは回転方向信号ＣＷ／ＣＣＷから正回転ＣＷか逆回転ＣＣＷかの情報である回転方向指示信号Ｓ１ｂをカウンタ２１３Ａに出力する。指令値変換処理部２１０Ａにおいて、カウンタ２１３Ａは、回転方向が正回転ＣＷの場合はステップ数Ｓ１ａをカウント値に加算し、回転方向が逆回転ＣＣＷの場合はステップ数Ｓ１ａをカウント値に減算する。カウンタ２１３Ａは算出したカウント値を目標位置指令値Ｓ２ａとして出力する。

【0088】

追従駆動制御信号生成部２２０Ａは、指令値変換処理部２１０Ａから取得した目標位置指令値Ｓ２ａが変化した場合に、取得した目標位置指令値Ｓ２ａの変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するように追従処理した指令値である追従指令値Ｓ３ａに基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する。具体的には、位置指令追従処理部２２１Ａが、追従処理により追従指令値Ｓ３ａを算出し、駆動制御信号生成部２２２Ａがモータ１０の回転位置が追従指令値Ｓ３ａで特定される回転位置に一致するようにモータ１０の操作量を算出し、算出した操作量に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する。なお、追従駆動制御信号生成部２２０Ａの機能のうち追従処理の詳細については、後述する。

【0089】

記憶部２３０Ａは、追従処理において参照される加減算単位値や加減算間隔を記憶している。加減算単位値は、目標位置指令値Ｓ２ａの変化量の所定割合として加算または減算される位置を示すステップ数の大きさであり、モータ１０やモータ駆動部３００の仕様によって設定される。加減算間隔は、目標位置指令値Ｓ２ａの変化量の所定割合を変化させる（加算または減算する）時間間隔（以下、「追従処理間隔」ともいう。）であり、モータ１０やモータ駆動部３００の仕様によって設定される。

【0090】

位置指令追従処理部２２１Ａは、指令値変換処理部２１０Ａから取得した目標位置指令値Ｓ２ａが変化した場合に、記憶部２３０Ａに記憶されている加減算単位値や加減算間隔を必要に応じて参照して追従処理を実行して追従指令値Ｓ３ａを算出し、駆動制御信号生成部２２２Ａに出力する。位置指令追従処理部２２１Ａは、指令値変換処理部２１０Ａから取得した目標位置指令値Ｓ２ａが変化しない場合には、以前と同じ位置指令値を追従指令値Ｓ３ａとして駆動制御信号生成部２２２Ａに出力する。

【0091】

駆動制御信号生成部２２２Ａは、位置指令追従処理部２２１Ａから受け取った追従指令値Ｓ３ａで指定される回転位置および追従処理間隔に基づいてモータ１０の操作量を算出し、算出した操作量に基づいて決定されるＰＷＭ周期とオン期間を有するＰＷＭ信号を駆動制御信号Ｓｄとして生成し、モータ駆動部３００に出力する。

【0092】

次に、上述したモータ駆動制御装置２０Ａの位置指令追従処理部２２１Ａによる追従処理の流れについて説明する。

【0093】

図１０は、第２の実施の形態に係る位置指令追従処理部２２１Ａによる追従処理のフローチャートである。
まず、位置指令追従処理部２２１Ａが、目標位置指令値Ｓ２ａを取得する（ステップＳ２０１）と、取得した目標位置指令値Ｓ２ａと現在の位置指令値である前回の追従指令値Ｓ３ａとを比較して、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値（前回の追従指令値Ｓ３ａ）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0094】

ステップＳ２０２において、位置指令追従処理部２２１Ａは、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値（前回の追従指令値Ｓ３ａ）よりも大きくないと判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）は、さらに、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値（前回の追従指令値Ｓ３ａ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

【0095】

ステップＳ２０３において、位置指令追従処理部２２１Ａは、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値（前回の追従指令値Ｓ３ａ）よりも小さくないと判定した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）は、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値（前回の追従指令値Ｓ３ａ）と等しいので、処理を終了する。

【0096】

一方で、ステップＳ２０２において、位置指令追従処理部２２１Ａは、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）は、記憶部２３０Ａに記憶された加減算単位値や加減算間隔を参照して加算単位値と加算間隔とを設定する（ステップＳ２０４）。

【0097】

位置指令追従処理部２２１Ａは、ステップＳ２０４において設定した加算単位値と加算間隔に基づいて回転位置および追従処理間隔を算出する（ステップＳ２０５）。具体的には、現在の追従指令値Ｓ３ａによって指定されている回転位置および追従処理間隔に対して加算単位値だけ回転位置を大きくするとともに加算間隔だけ追従処理間隔を大きくする。

【0098】

位置指令追従処理部２２１Ａは、ステップＳ２０５において算出された回転位置および追従処理間隔を指定するように追従指令値Ｓ３ａを変更する（ステップＳ２０６）。
一方で、ステップＳ２０３において、位置指令追従処理部２２１Ａは、取得した目標位置指令値Ｓ２ａが現在の位置指令値よりも小さいと判定した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）は、記憶部２３０Ａに記憶された加減算単位値や加減算間隔を参照して減算単位値と減算間隔とを設定する（ステップＳ２０７）。

【0099】

位置指令追従処理部２２１Ａは、ステップＳ２０７において設定した減算単位値と減算間隔に基づいて回転位置および追従処理間隔を算出する（ステップＳ２０８）。具体的には、現在の追従指令値Ｓ３ａによって指定されている回転位置および追従処理間隔に対して減算単位値だけ回転位置を戻すとともに減算間隔だけ追従処理間隔を小さくする。

【0100】

位置指令追従処理部２２１Ａは、ステップＳ２０８において算出された回転位置および追従処理間隔を指定するように追従指令値Ｓ３ａを変更する（ステップＳ２０６）。

【0101】

位置指令追従処理部２２１Ａは、ステップＳ２０６の処理が終了すると、再びステップＳ２０１に戻る。

【0102】

以上の追従処理によって変更された追従指令値Ｓ３ａに基づいて駆動制御信号生成部２２２Ａが駆動制御信号Ｓｄを生成することによって、モータ１０の回転位置が目標回転位置に至るまで徐々に変更される。

【0103】

ここで、位置指令追従処理部２２１Ａが、追従処理により追従指令値Ｓ３ａを算出する手法について、追従処理をしない従来のモータ駆動制御装置と比較して、さらに説明する。

【0104】

図１１Ａは、従来のモータ駆動制御装置において目標位置指令値が変更された場合における回転位置の変化（現在位置）の一例を示す図である。

【0105】

従来のモータ駆動制御装置では、駆動制御信号生成部は、目標回転位置指令値に基づいて駆動制御信号を生成し、モータ駆動部がモータを駆動している。しかしながら、例えば、プリンタやコピー機でパスポートなどの厚い紙を印刷した場合には、負荷が大きいためすぐにモータは回転しない。このため、モータ駆動部のモータ駆動出力が大きくなってから回り出す。モータ駆動出力が大きい状態で回転するので、その結果、図１１Ａに示すように、目標位置指令値を超えて回転してしまうので、逆回転して目標位置指令値で指定された位置に復帰する必要があることが判る。

【0106】

図１１Ｂは、第２の実施形態のモータ駆動制御装置２０Ａにおいて目標位置指令値Ｓ２ａが変更された場合における追従指令値Ｓ３ａの変化と回転位置の変化（現在位置）の一例を示す図である。

【0107】

位置指令追従処理部２２１Ａは、指令値変換処理部２１０Ａから取得した目標位置指令値Ｓ２ａが変化した場合に、追従処理を実行する。追従処理は、目標位置指令値Ｓ２ａが変化しても目標位置指令値Ｓ２ａの変化量を一度に変化させずに、取得した目標位置指令値Ｓ２ａの変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するようにした値である追従指令値Ｓ３ａを新たな追従指令値Ｓ３ａとして駆動制御信号生成部２２２Ａに出力する処理である。

【0108】

位置指令追従処理部２２１Ａは、具体的には、前回の追従指令値Ｓ３ａである現在位置指令値と新しく取得した指令値である目標位置指令値Ｓ２ａとに差異がある場合に取得した目標位置指令値Ｓ２ａが変化したと判断して、追従処理を実行する。

【0109】

位置指令追従処理部２２１Ａは、追従処理として、具体的には、目標位置指令値Ｓ２ａの変化量を一度に変化させずに、取得した目標位置指令値Ｓ２ａの変化量の所定割合で所定回数にわたって変化するようにした値である追従指令値Ｓ３ａを、新たな追従指令値Ｓ３ａとして駆動制御信号生成部２２２Ａに出力する。

【0110】

図１１Ｂに示す追従処理では、位置指令追従処理部２２１Ａは、前回の追従指令値Ｓ３ａである現在位置指令値が目標位置指令値Ｓ２ａに到達するまで所定の追従処理間隔毎に予め設定した値だけ現在位置指令値を目標位置指令値Ｓ２ａに近づけた値を新たな追従指令値Ｓ３ａとしている。この追従指令値Ｓ３ａは、図１１Ｂに示すように目標位置指令値Ｓ２ａの変化よりも緩やかにモータ１０の回転位置を変化させるので、目標位置指令値Ｓ２ａ付近で停止することができることが判る。

【0111】

また、他の追従処理として、位置指令追従処理部２２１Ａは、前回の追従指令値Ｓ３ａである現在位置指令値が目標位置指令値Ｓ２ａに到達するまで所定の追従処理間隔毎に現在位置指令値と目標位置指令値Ｓ２ａとの差異に応じて決定される値だけ現在位置指令値を目標位置指令値Ｓ２ａに近づけた値を新たな追従指令値Ｓ３ａとしてもよい。

【0112】

さらに、他の追従処理として、位置指令追従処理部２２１Ａは、目標位置指令値Ｓ２ａに近づくに従って（現在位置指令値と目標位置指令値Ｓ２ａとの差異が小さくなるに従って）、所定の追従処理間隔は小さくなる値となり、現在位置指令値と目標位置指令値Ｓ２ａとの差異に応じて決定される値（現在位置指令値を目標位置指令値Ｓ２ａに近づける値）は、大きくなる値となるようにしてもよい。この場合、追従指令値Ｓ３ａは、曲線的に変化することになる。

【0113】

このように、第２の実施形態における追従処理でも、目標位置指令値Ｓ２ａにおける回転速度と追従処理間隔との片方を変化させてもよいし、目標位置指令値Ｓ２ａにおける回転位置と追従処理間隔との両方を変化させてもよい。回転位置と追従処理間隔との両方を変化させることによって、追従処理における回転位置の変化の度合いを調整できる。

【0114】

以上で説明した第２の実施の形態のモータ駆動制御装置２０Ａによれば、外部からの駆動指令が急激に変化しても、モータ１０の安定した回転動作を維持することが可能となる。

【0115】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0116】

例えば、上記の実施の形態では、モータ１０として、３相（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）のコイル（巻線）Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するブラシレスＤＣモータである場合を例に挙げて説明したが、モータの相数やモータの種類はこれらに限定されない。

【0117】

また、上位装置から入力される信号が、第１の実施の形態ではＰＷＭ信号である場合、第２の実施の形態ではパルス信号である場合がそれぞれ例に挙げられているが、これに限定されない。上位装置から入力される信号は、例えば、レベル変化信号などであってもよい。レベル変化信号の場合は、ＰＷＭ出力回路やパルス出力回路の代わりに、ＡＤ変換器を有するレベル変化信号出力回路を用いることができる。

【0118】

なお、以上説明したモータ駆動制御装置２０は、フィードバック制御機能を有していないが、例えば、モータ１０の回転位置を検出して位置検出信号として出力する位置検出器を設けることによって、モータ駆動制御装置２０にフィードバック制御機能を持たせることもできる。この場合、駆動制御信号生成部２２２は、位置検出信号に基づいてモータ１０の実回転速度を算出し、算出した実回転速度が追従指令値Ｓ３で指定された回転速度に一致するように、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）などの制御演算処理を行って、モータ１０の操作量（ＰＷＭ周期およびオン期間）を算出してもよい。この場合、位置検出器としては、例えば、ホール素子、ホールＩＣ、エンコーダ、レゾルバなどを用いることができる。

【0119】

また、上述のフローチャートは一例であって、これらに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。

【符号の説明】

【0120】

１，１Ａ…モータユニット、２，２Ａ…上位装置、１０…モータ、２０，２０Ａ…モータ駆動制御装置、１００…ＰＷＭ出力回路（動作指令信号出力回路の一例）、１００Ａ…パルス出力回路（動作指令信号出力回路の一例）、２００，２００Ａ…制御部、２１０，２１０Ａ…指令値変換処理部、２１１…デューティ比較部、２１２…速度指令変換部、２１１Ａ…割り込み回路部、２１２Ａ…方向判定部、２１３Ａ…カウンタ、２２０，２２０Ａ…追従駆動制御信号生成部、２２１…速度指令追従処理部、２２１Ａ…位置指令追従処理部、２２２，２２２Ａ…駆動制御信号生成部、２３０…記憶部、３００…モータ駆動部、Ｓ１…デューティ比信号、Ｓ１ａ…ステップ数、Ｓ１ｂ…回転方向指示信号、Ｓ２…目標速度指令値、Ｓ２ａ…目標位置指令値、Ｓ３，Ｓ３ａ…追従指令値、ＰＷＭ…ＰＷＭ信号（駆動指令信号の一例）、ＳＴＭＰ…パルス信号（駆動指令信号の一例）、Ｓｃ１…ＰＷＭ信号（動作指令信号の一例）、Ｓｃ２…パルス信号（動作指令信号の一例）、Ｓｄ…駆動制御信号、ＣＷ／ＣＣＷ…回転方向信号

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】