專利名稱：旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制，特別是涉及對(duì)VCR中使用的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的干擾進(jìn)行推斷和補(bǔ)償以便提高速度控制特性的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置。
在馬達(dá)的速度控制中，環(huán)境狀況是使控制量變動(dòng)的要因。此要因稱為干擾，因之難以得到正確的速度控制。若因干擾產(chǎn)生控制誤差，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的VCR就不能正確工作。從而，去除干擾的影響就可以得到良好的速度控制特性。因此，用觀測(cè)器推斷馬達(dá)干擾的方式消除了干擾。一直在研究抑制此干擾的控制理論，

圖1顯示其一例。
圖1是表示已有的具有干擾的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置的框圖。圖1的裝置公開在“用轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器對(duì)直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)自動(dòng)補(bǔ)償”(“Autocompensation of Torque Ripple of Direct Motor by Torque Obserber”byNobuyuki Matsui，Tatsui Makino，and Hirokazu Satoh，IEEE Trans.onIndustry Application，Vol.29，No.1，January/February 1993，pp187～194)中。在圖1，加法器A1接收由速度命令而來(lái)的基準(zhǔn)角速度ω*m和從馬達(dá)15反饋的角度ωm而求其差(ω*m－ωm)。此差(ω*m－ωm)輸入到速度控制器11中。根據(jù)輸入的差(ω*m－ωm)，速度控制器11輸出電流命令iv*，以便控制馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度。此電流命令iv*輸入到加法器A2中。加法器A2把從速度控制器11加進(jìn)來(lái)的電流命令iv*和干擾消除命令iL*相加而得到修正了的電流命令i*。把從接收馬達(dá)15反饋的角速度ωm及實(shí)際電流i的轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器17輸出的已推斷干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩
與傳達(dá)函數(shù)K-1T相乘則可得到干擾消除命令iL*。在這里，沒有上標(biāo)*的值是實(shí)際值，有上標(biāo)*的值是命令值。另一方面，已修正電流命令i*輸入到電流控制器13中。以傳達(dá)函數(shù)KT表示的電流控制器13為了響應(yīng)已修正電流命令i*而控制馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)速度，把轉(zhuǎn)矩命令τ*提供給馬達(dá)15。馬達(dá)15以與電流控制器13的轉(zhuǎn)矩命令τ*相應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)。
對(duì)加到馬達(dá)的實(shí)際干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩τL進(jìn)行推斷的轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器17，在干擾充分緩慢變化的假設(shè)下，根據(jù)下式(1)計(jì)算已推斷干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩
在這里，Jn，Dn及Ktn是對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，阻尼數(shù)D及轉(zhuǎn)矩常數(shù)KT的指定值，L是其值小于零的觀測(cè)器增益，ε是假設(shè)變量，
是觀測(cè)器輸出，Ts是抽樣周期。
上述式(1)可以再定義成下式(2)。τ^L(S)=11+STτL(S)----(2)]]>在這里τL是實(shí)際干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，
是已推斷干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，S是拉普拉斯算符。在此情形下，T＝-Ts/ln(1＋LTs/Jn)，1/(1＋ST)起低通濾波器的作用。沒有下標(biāo)n的值是實(shí)際值，有下標(biāo)n的值是按與實(shí)際值相類似的方式設(shè)計(jì)的指定值。從而，若實(shí)際若干負(fù)荷轉(zhuǎn)矩τL緩慢變化，因其變得與已推斷干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩
相近，可以完全消除干擾。
正如前述，根據(jù)馬達(dá)的干擾負(fù)荷轉(zhuǎn)矩的推斷來(lái)消除干擾的原有方法，因其公式復(fù)雜計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因而用硬件實(shí)現(xiàn)有實(shí)質(zhì)性的困難。
另外，在最近倍受矚目的D-VCR技術(shù)中，以小型馬達(dá)尋求高精度的穩(wěn)速控制，但由嵌齒轉(zhuǎn)矩和軸承摩擦產(chǎn)生的自身干擾因素過(guò)大，此自身干擾的頻率較高。從而為了跟蹤迅速變化的干擾，具有1/(1＋ST)特性的低通濾波器的帶寬就應(yīng)變大，其結(jié)果觀測(cè)器增益L就應(yīng)變大。但是，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)上，不能無(wú)限地增大觀測(cè)器增益，根據(jù)時(shí)間對(duì)干擾進(jìn)行推斷。其結(jié)果，在為進(jìn)行旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制的閉循環(huán)運(yùn)行期間，應(yīng)持續(xù)進(jìn)行推斷工作，從而其運(yùn)算量變得過(guò)大。從而，不僅難以用硬件實(shí)現(xiàn)，而且用這樣的干擾推斷及補(bǔ)償無(wú)法去除馬達(dá)自身產(chǎn)生的高頻干擾。
本發(fā)明是為了解決上述缺點(diǎn)而被研究出來(lái)的，其目的是提供一種通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)補(bǔ)償用角速度和角位移的函數(shù)表示的干擾的影響，隨反復(fù)學(xué)習(xí)次數(shù)的增加可以消除累積高頻噪音的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)速度控制裝置的一個(gè)實(shí)施例，包括以與轉(zhuǎn)矩命令相應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)、輸出馬達(dá)的當(dāng)前角位移和當(dāng)前角速度的馬達(dá)；求表示輸入基準(zhǔn)角速度和當(dāng)前角速度差的速度誤差的速度檢測(cè)設(shè)備；接受上述速度誤差、輸出電流命令以控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的速度控制器；通過(guò)采用輸入的基準(zhǔn)角速度、上述速度檢測(cè)設(shè)備的速度誤差和從速度控制器輸出的電流命令中的一個(gè)、馬達(dá)的當(dāng)前角速度的反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程，修正用馬達(dá)的角位移和角速度的函數(shù)表示的干擾的影響，通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程消除發(fā)生的高頻噪音，輸出從其結(jié)果得到的干擾修正值的學(xué)習(xí)補(bǔ)償器；通過(guò)把從上述速度控制器輸出的電流命令的值和從上述學(xué)習(xí)補(bǔ)償器求得的干擾修正值相加求修正的電流命令的速度命令補(bǔ)償部件；接受修正的電流命令向馬達(dá)輸出端轉(zhuǎn)矩命令的電流控制器。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置的另一實(shí)施例，包括以與轉(zhuǎn)矩命令相應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生因馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而帶來(lái)的脈沖信號(hào)及高頻信號(hào)的馬達(dá)；存儲(chǔ)與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)一周相關(guān)的干擾修正值的存儲(chǔ)部件；把由外加的電流命令產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩命令輸出到馬達(dá)的電流控制器；用上述馬達(dá)的脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)、存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)部件的干擾修正值，產(chǎn)生與上述馬達(dá)的當(dāng)前角位移相對(duì)應(yīng)的修正的電流命令，把產(chǎn)生的修正的電流命令提供給上述電流控制器的控制設(shè)備；其中，上述控制設(shè)備，進(jìn)行如下步驟(a)用上述馬達(dá)的脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)，求馬達(dá)的現(xiàn)在角位移及與其相應(yīng)的電流命令的步驟；(b)通過(guò)采用上述馬達(dá)的基準(zhǔn)角速度、求得的當(dāng)前角位移及對(duì)應(yīng)電流命令的反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程修正用馬達(dá)的角位移及角速度的函數(shù)表示的干擾的影響，經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生消除了產(chǎn)生的高頻噪音的干擾修正值，使產(chǎn)生的干擾修正值存儲(chǔ)到與上述存儲(chǔ)部件內(nèi)的當(dāng)前角位移相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置的步驟；(c)通過(guò)把上述求得的電流命令的值和上述產(chǎn)生的干擾修正值相加而加到上述電流控制器的修正的電流命令的步驟。
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。其中圖1是表示具有干擾的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的已有速度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的具有干擾的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有干擾的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是表示學(xué)習(xí)補(bǔ)償器的詳細(xì)圖；圖5是表示用硬件實(shí)現(xiàn)圖2至圖3系統(tǒng)的裝置的圖；圖6是為說(shuō)明圖5裝置工作的流程圖；圖7A及圖7B是相關(guān)于圖6的詳細(xì)流程圖。
圖2表示的本發(fā)明的最佳實(shí)施例，雖然與在圖1中表示的已有裝置相類似，但正如圖2所示，替代轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器17使用了學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27。學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27的結(jié)構(gòu)是，接受由速度命令而來(lái)的基準(zhǔn)角度ω*、速度控制器21的輸出iv*及從馬達(dá)反饋的角位移θ，產(chǎn)生為修正干擾影響的i*LK(θ)。
如圖3所示的表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的系統(tǒng)，與圖2所示系統(tǒng)相似，但學(xué)習(xí)補(bǔ)償器37接受從第一加法器A3輸出的速度誤差ωe以取代從速度控制器21輸出的電流命令iv*，產(chǎn)生修正干擾影響的i*LK(θ)。在圖2及圖3中，對(duì)同一構(gòu)成使用了同一符號(hào)。
馬達(dá)25處于穩(wěn)定工作狀態(tài)之后，如果從外部輸入學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on，圖2或圖3所示系統(tǒng)開始通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)的馬達(dá)25的干擾消除工作，馬達(dá)25的當(dāng)前角速度ω輸入到第一加法器A3中，當(dāng)前角位移θ輸入到學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27或37中。第一加法器A3產(chǎn)生表示當(dāng)前角速度ω和基準(zhǔn)角速度ω*之差的速度誤差ωe。接受從第一加法器A3輸出的速度誤差ωe的速度控制器21，在馬達(dá)25的轉(zhuǎn)矩和角速度ω之間具有下式(3)所示的關(guān)系。Jdωdt+τL=T=KT+i----(3)]]>在這里，J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω是瞬時(shí)角速度，τL是負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，T是輸入轉(zhuǎn)矩，KT是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，i是馬達(dá)的繞組電流。
如果負(fù)荷轉(zhuǎn)矩τL是“0”則馬達(dá)25中沒有干擾，采用一般的速度控制器11可以得到良好的速度控制特性。但是，負(fù)荷轉(zhuǎn)矩τL存在的情形速度控制特性變壞。在本發(fā)明的實(shí)施例，學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27或37可以用于通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程消除用負(fù)位移θ和角速度
的函數(shù)形式表示的干擾
的影響之目的。
勻速控制的情形，由于θ＝ω*t，學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27、37的輸出i*LK(θ)是對(duì)速度命令ω*和時(shí)間具有2π/ω*的周期的周期函數(shù)，可以定義成下式(4)。
i*LK(ω*，θ)＝i*L(K－1)(ω*，θ)+mZ(K－1)(θ) (4)在這里，m是反復(fù)學(xué)習(xí)增益(只是0＜m＜1)，Z(K－1)是在穩(wěn)定狀態(tài)下對(duì)馬達(dá)25的一周旋轉(zhuǎn)取樣的速度控制器21的輸出。
圖4是學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27或是37的詳細(xì)圖，學(xué)習(xí)補(bǔ)償器備置3為消除輸入的電流命令iv*或速度誤差ωe的高頻噪音的低通濾波器41及把低通濾波3的電流命令或速度誤差與學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益KL相乘的增益器43。連接到增益器43的輸出端的第三加法器45把馬達(dá)的一周旋轉(zhuǎn)前的干擾修正值和增益器43的當(dāng)前輸出值相加從而求新的干擾修正值。連接到第三加法器45的輸出端的延遲器47，使在第三加法器45求得的干擾修正值延遲與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，把延遲的數(shù)據(jù)輸出到第三加法器45。
如果根據(jù)圖4對(duì)學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27、37進(jìn)一步說(shuō)明，低通濾波器47對(duì)接受的速度誤差ωe或電流命令iv*進(jìn)行低通濾波。此低通濾波器41隨著學(xué)習(xí)次數(shù)的增加消除累計(jì)的高頻噪音。從而，學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27、37的輸出聚束到角速度和角位移的函數(shù)形式的干擾成分
，系統(tǒng)得以穩(wěn)定化。此低通濾波器41使用IIR濾波器。低通濾波器41處于第三加法器45和延遲器47間的情形，使用FIR濾波器。適當(dāng)設(shè)定低通濾波器41的屏蔽頻率，使可以抑制因馬達(dá)25的嵌齒轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的干擾。低通濾波器41的輸出被增益器43的增益值KL調(diào)整。此處，增益值KL隨低通濾波器41的輸入而變化。也就是，速度誤差ωe輸入到增益器43的情形，增益值KL比速度控制器21的比例增益值KP(0＜KL＜KP)；電流命令iv*輸入的時(shí)候，增益值KL比“1”小(0＜KL＜1)。通過(guò)增益器43進(jìn)行增益調(diào)整的速度誤差或電流命令輸入到第3加法器45中。當(dāng)從外部輸入的學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on處于允許狀態(tài)期間，第三加法器45把延遲器47的輸出和增益器43的輸出相加。此時(shí)延遲器的輸出是馬達(dá)一周旋轉(zhuǎn)前的干擾修正值。從第三加法器45輸出的新干擾修正值提供給延遲器47。延遲器47存儲(chǔ)干擾修正值，而此干擾修正值是把由時(shí)鐘端接收的馬達(dá)的當(dāng)前角位移θ作為對(duì)從第三加法器45外加進(jìn)的干擾修正值的地址n而輸入，延遲器47把此干擾修正值延遲與馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)一周相應(yīng)的時(shí)間D-2π后再輸出。
圖4所示的學(xué)習(xí)補(bǔ)償器不管其輸入是速度誤差ωe還是電流命令iv*，可以用下式(5)表示。
i*L(K＋1)(n·Δθ)＝i*LK(n·Δθ)＋KL·LPF(i*(n·Δθ)) (5)當(dāng)?shù)屯V波器41處于第三加法器45和延遲器47間的情形，可以用下式(6)表示學(xué)習(xí)補(bǔ)償器。
i*L(K＋1)(n·Δθ)＝LPF(i*LK(n·Δθ))+KL(i*v(n·Δθ)) (6)不管其輸入是速度誤差ωe還是電流命令iv*，也可以使用上式(6)。上述(5)及(6)中，n·Δθ是延遲器45的地址。
再回到圖2或圖3的說(shuō)明中，在學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27求得的干擾修正值i*LK(θ)輸入到第二加法器A4中，第二加法器A4把從速度控制器21加進(jìn)的電流命令iv*和從學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27加進(jìn)的干擾修正值i*LK(θ)相加并輸出修正的電流命令i*，修正的電流命令i*輸入到電流控制器23中。電流控制器23把與輸入的已修正電流命令i*相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩命令輸出到馬達(dá)25。馬達(dá)25的第四加法器A5從由電流控制器23加進(jìn)的轉(zhuǎn)矩命令減去干擾成分
，輸出做為其結(jié)果的已修正轉(zhuǎn)矩命令τ*。以傳達(dá)函數(shù)1/(JS＋B)表示的旋轉(zhuǎn)部件25′的速度被此轉(zhuǎn)矩命令τ*控制。速度控制的結(jié)果，從旋轉(zhuǎn)部件25′輸出的當(dāng)前角速度ω再次反饋到加法器A3中，第一加法器A3把當(dāng)前角速度ω用于對(duì)基準(zhǔn)角速度ω*的速度誤差ωe的計(jì)算。圖2的情形，此速度誤差We輸入到速度控制器21中。圖3的情形，速度誤差ωe輸入到學(xué)習(xí)補(bǔ)償器37中。速度控制器21根據(jù)輸入的速度誤差ωe把電流命令iv*再次輸出到學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27中，以控制馬達(dá)25的旋轉(zhuǎn)速度。圖2的情形，此電流命令iv*再次輸入到學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27中。當(dāng)前的角速度ω通過(guò)以傳達(dá)函數(shù)1/S表示的編碼器25反饋到以角位移的形式輸出的學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27中。
另一方面，學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on處于禁止?fàn)顟B(tài)后，學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27把從第一加法器A3輸出的速度誤差ωe作為地址輸入，輸出存儲(chǔ)在此地址所指延遲器47內(nèi)的存儲(chǔ)位置的干擾修正值。從而，只需把速度控制器21的輸出iv*與從學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27、37輸出的干擾修正值iL*相加就足以使學(xué)習(xí)補(bǔ)償完成后的速度控制優(yōu)良，所以可以進(jìn)行高效率的速度控制。
對(duì)上述圖2或圖3所示系統(tǒng)進(jìn)行模擬的結(jié)果，明白了在多次的反復(fù)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27的輸出i*LK可以清除干擾
圖5表示用硬件實(shí)現(xiàn)圖2或圖3所示旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制系統(tǒng)的例子。
圖5中的微機(jī)51接受隨著馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的脈沖信號(hào)PG和頻率信號(hào)FG及與反復(fù)學(xué)習(xí)相關(guān)的模式命令，通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)進(jìn)行干擾的推斷及補(bǔ)償。微機(jī)51用隨馬達(dá)25的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的脈沖信號(hào)PG和頻率信號(hào)FG計(jì)算馬達(dá)25的當(dāng)前的角速度ω和角位移θ。連接到微機(jī)51的存儲(chǔ)部件55存儲(chǔ)通過(guò)與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)?shù)碾娏髅詈头磸?fù)學(xué)習(xí)求得的干擾修正值。存儲(chǔ)部件55使用EEPROM、PROM或快速內(nèi)存等的存儲(chǔ)媒體，而圖5中裝置使用EEPROM。從微機(jī)51輸出的具有脈沖寬度調(diào)制(PWM)形式的電流命令i*經(jīng)低通濾波器53光滑化再提供給電流控制器23。但是，電流命令i*經(jīng)D/A變換輸出的情形，立即輸入到電流控制器23。電流控制器23根據(jù)低通濾波器53的輸出控制馬達(dá)25的旋轉(zhuǎn)速度。微機(jī)51通過(guò)內(nèi)部程序進(jìn)行第一加法器A3、第二加法器A4、速度控制器21、學(xué)習(xí)補(bǔ)償器27和37的功能。
圖6是說(shuō)明相關(guān)于反復(fù)學(xué)習(xí)的微機(jī)51的工作的流程圖，圖7A的主程行用于在規(guī)定次數(shù)中進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)工作，圖7B的中斷程序用于求最合適的干擾修正值。
初始起動(dòng)時(shí)，微機(jī)51把學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on、反復(fù)學(xué)習(xí)次數(shù)K、與當(dāng)前角位移θ相當(dāng)?shù)母蓴_修正值的地址n及干擾修正值i*LK分別初始化成0(步驟610)。此后在步驟620進(jìn)行一般的速度控制以使馬達(dá)以目標(biāo)速度旋轉(zhuǎn)。如果在步驟630判斷為馬達(dá)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，微機(jī)51在步驟640把馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周間的電流命令iv*存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件55中，在步驟650運(yùn)行主程序以進(jìn)行圖7A所示的反復(fù)學(xué)習(xí)。
參考圖7A，在步驟621微機(jī)51判斷是否從外部輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)命令。如果沒有輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)命令，微機(jī)51在步驟622禁止執(zhí)行中斷程序并傳馬達(dá)25停止，實(shí)行與圖6的初始化步驟步驟610同樣的操作。在步驟621如果判斷為從外部輸入了馬達(dá)旋轉(zhuǎn)命令，在步驟623微機(jī)51按照同馬達(dá)旋轉(zhuǎn)命令共同輸入的速度命令會(huì)使馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行中斷程序。
參考詳細(xì)示出步驟623的中斷程序的圖7B，微機(jī)51在步驟701每當(dāng)值馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的頻率信號(hào)FG輸入時(shí)使地址(n＝0，0＜θ≤2π)的值增“1”。此處，頻率信號(hào)FG由感知馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的FG發(fā)生器35產(chǎn)生。在步驟702微機(jī)51用地址n的值檢驗(yàn)馬達(dá)25是旋轉(zhuǎn)一周。如果顯示馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周，微機(jī)51在步驟703把地址n的值再次初始化成“0”。在步驟704，微機(jī)51和用FG發(fā)生器35的頻率信號(hào)FG求出當(dāng)前速度ω，利用求得的當(dāng)前角速度ω和由旋轉(zhuǎn)命令得到的基準(zhǔn)角速度ω*計(jì)算速度誤差ωe。此后，在步驟705，求相應(yīng)于求出的速度誤差的電流命令iv*。在步驟706，微機(jī)51利用與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的地址的值把相應(yīng)的干擾修正值iLK*(n)從存儲(chǔ)部件55讀出，把在步驟707求出的電流命令iv*和干擾修正值iLK*(n)相加從而求出已修正電流命令i*。通過(guò)低通濾波器53及電流控制器23，微機(jī)51把輸出的已修正電流命令i*提供給馬達(dá)25。
另一方面，微機(jī)51在步驟708檢測(cè)學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on是否為“1”，如果不是“1”則結(jié)束中斷程序，執(zhí)行圖7A的步驟624。在步驟708如果學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on是“1”，則微機(jī)51利用上式(5)執(zhí)行生成干擾修正值i*L(K＋ 1)(n)的步驟709。即，微機(jī)51對(duì)與地址值相應(yīng)的電流命令iv*進(jìn)行低通濾、增益KL的積算后再加到從存儲(chǔ)部件55讀出的干擾修正值i*LK(n)中從而求新的干擾修正值。采用式(5)的步驟709可以變換成采用式(6)。在這種情況下，取代電流命令，從存儲(chǔ)部件55讀出的干擾修正值被低通濾波。微機(jī)51把新的干擾修正值i*L(K+1)(n)存儲(chǔ)到存有干擾修正值i*LK(n)的存儲(chǔ)部件55內(nèi)。對(duì)馬達(dá)25旋轉(zhuǎn)一周允許的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件55內(nèi)的所有的干擾修正值進(jìn)行這樣的學(xué)習(xí)操作。在步驟710，微機(jī)51判斷為馬達(dá)的一周旋轉(zhuǎn)也就是一個(gè)周期的學(xué)習(xí)是否結(jié)束。一個(gè)周期的學(xué)習(xí)如果沒有結(jié)束，微機(jī)51再次執(zhí)行步驟709。反之，如果一個(gè)周期學(xué)習(xí)已結(jié)束，微機(jī)51在步驟711把學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on初始化成“0”，結(jié)束中斷程序并返回到圖7A的步驟624。
另一方面，微機(jī)51在執(zhí)行圖7B的中斷程序期間，執(zhí)行檢測(cè)學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on是否為“0”的圖7A的步驟624。此處，若學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on是“0”，則實(shí)行與馬達(dá)25的一個(gè)周期相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)。因而，若學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on不是“0”，微機(jī)51一直處于待機(jī)狀態(tài)直至中斷程序的運(yùn)行結(jié)束。若學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on是“0”，微機(jī)51在步驟630檢測(cè)馬達(dá)25的速度是否處于正常狀態(tài)。如果是穩(wěn)定狀態(tài)，微機(jī)51在步驟651檢測(cè)學(xué)習(xí)次數(shù)K是否達(dá)到需要的反復(fù)次數(shù)。微機(jī)51在步驟652使學(xué)習(xí)次數(shù)K每次增1直至達(dá)到反復(fù)次數(shù)，在步驟653設(shè)定學(xué)習(xí)標(biāo)志L-on為“1”，此后返回到步驟621。
另一方面，在步驟651，若學(xué)習(xí)次數(shù)K達(dá)到需要的反復(fù)次數(shù)，微機(jī)51結(jié)束圖7A的程序，執(zhí)行圖6的步驟670。在步驟670，微機(jī)51判斷利用馬達(dá)的當(dāng)前角速度ω和與旋轉(zhuǎn)命令相應(yīng)的基準(zhǔn)角速度ω*得到的電流命令iv*是否小于已設(shè)定臨界值B。所謂電流命令iv*小于已設(shè)定監(jiān)界值B，意味著充分補(bǔ)償了加到馬達(dá)25的干擾。若電流命令iv*在已設(shè)定監(jiān)界值B之上，微機(jī)51返回到步驟620再執(zhí)行學(xué)習(xí)操作。在步驟670若電流命令iv*小于臨界值B，微機(jī)51判斷對(duì)干擾進(jìn)行了充分的補(bǔ)償，把此時(shí)的干擾修正值i*L存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部件55(步驟680)。此后，利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部件55的干擾修正值i*L執(zhí)行對(duì)馬達(dá)25的干擾消除。
正如上述，根據(jù)本發(fā)明的具有干擾的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，由于通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程確定修正干擾影響的修正值并予以存儲(chǔ)，利用此存儲(chǔ)的修正值進(jìn)行速度控制，所以可以進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效的速度控制。而且，根據(jù)反復(fù)學(xué)習(xí)把產(chǎn)生的高頻噪音通過(guò)低通濾波予以消除，對(duì)馬達(dá)可以進(jìn)行與反復(fù)學(xué)習(xí)次數(shù)無(wú)關(guān)的穩(wěn)定的速度控制。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，包括以相應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令的速度旋轉(zhuǎn)并輸出馬達(dá)的當(dāng)前角位移及當(dāng)前角速度的馬達(dá)；求得速度誤差的速度測(cè)定器，所述速度誤差表示輸入的基準(zhǔn)角速度和當(dāng)前角速度的差；接收所述速度誤差并輸出用于控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的電流命令的速度控制器；通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程修正用馬達(dá)的角位移及角速度的函數(shù)形式表示的干擾影響、去除根據(jù)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生的高頻噪聲，并輸出從其結(jié)果得到的干擾修正值的學(xué)習(xí)補(bǔ)償器，所述反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程采用輸入的基準(zhǔn)角速度、從所述速度測(cè)定器得到的速度誤差及從速度控制器輸出的電流命令中的一個(gè)，以及和馬達(dá)的當(dāng)前角位移；根據(jù)把從所述速度控制器輸出的電流命令的值和從所述學(xué)習(xí)補(bǔ)償器求出的干擾修正值相加，求出修正的電流命令的速度補(bǔ)償器；接收修正的電流命令并把轉(zhuǎn)矩命令輸出到馬達(dá)的電流控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述學(xué)習(xí)補(bǔ)償器包括對(duì)速度誤差和電流命令中用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程的一個(gè)進(jìn)行低通濾波的低通濾波器。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述低通濾波器具有抑制因馬達(dá)的嵌齒轉(zhuǎn)矩而來(lái)的干擾的屏蔽頻率。
4.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述低通濾波器是IIR濾波器。
5.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述學(xué)習(xí)補(bǔ)償器包括把所述低通濾波器的輸出和已設(shè)定學(xué)習(xí)補(bǔ)償器增益相乘并予以輸出的增益器；從儲(chǔ)存著的干擾補(bǔ)償值中輸出與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值，把當(dāng)前輸入的干擾修正值存儲(chǔ)到與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的存儲(chǔ)位置的存儲(chǔ)部；把所述增益器的輸出和從所述存儲(chǔ)部輸出的干擾補(bǔ)償值相加，求出與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值并輸出到所述存儲(chǔ)部的加法器。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述已設(shè)定的學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益，若速度誤差用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程，則0＜KL＜KP，若電流命令用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程，則0＜KL＜1，在這里Kp是速度控制器的比例增益值。
7.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述加法器，當(dāng)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程的場(chǎng)合，則把所述增益器的輸出和所述存儲(chǔ)部的輸出相加，而不進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程的場(chǎng)合，則不進(jìn)行所述加法操作。
8.如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，當(dāng)馬達(dá)根據(jù)輸入的基準(zhǔn)角速度以穩(wěn)定狀態(tài)旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行所述反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述學(xué)習(xí)補(bǔ)償器包括接收速度誤差和電流命令中用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程的一個(gè)，把接收數(shù)據(jù)和已設(shè)定的學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益相乘并輸出的增益器；從存儲(chǔ)著的干擾補(bǔ)償值中輸出與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值，把當(dāng)前輸入的干擾修正值存儲(chǔ)到與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的存儲(chǔ)位置的存儲(chǔ)部；把所述增益器的輸出和從所述存儲(chǔ)部輸出的干擾補(bǔ)償值相加并求出與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值的加法器；對(duì)由所述加法器求出的干擾修正值進(jìn)行的低通濾波的低通濾波器；把所述低通濾波器的輸出作為與當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值輸出到所述存儲(chǔ)部的加法器。
10.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述低通濾波器具有抑制由馬達(dá)的嵌齒轉(zhuǎn)矩而來(lái)的干擾屏蔽頻率。
11.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述低通濾波器是FIR濾波器。
12.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述已設(shè)定學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益，當(dāng)速度誤差用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)為0＜KL＜Kp，當(dāng)電流命令用于反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)為0＜KL＜1，此處Kp是速度控制器的比例增益值。
13.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述加法器，當(dāng)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)，把所述增益器的輸出和所述存儲(chǔ)部的輸出相加，而當(dāng)不進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)則把存儲(chǔ)部的輸出照原樣輸出到所述低通濾波器。
14.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，當(dāng)馬達(dá)根據(jù)輸入的基準(zhǔn)角速度處于穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行所述反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程。
15.一種旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述裝置包括與轉(zhuǎn)矩命令相應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)、并產(chǎn)生由馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而來(lái)的脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)的馬達(dá)；存儲(chǔ)與馬達(dá)的一周轉(zhuǎn)相關(guān)的干擾修正值的存儲(chǔ)部；把由外加的電流命令的轉(zhuǎn)矩命令輸出到馬達(dá)的電流控制器；用所述馬達(dá)的脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)和存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)部的干擾修正值，產(chǎn)生與所述馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的修正的電流命令，把產(chǎn)生的已修正電流命令提供給所述電流控制器的控制器，其中，所述控制器進(jìn)行如下步驟(a)用從所述馬達(dá)輸出的脈沖信號(hào)和頻率信號(hào)求得馬達(dá)的當(dāng)前角位移與此相應(yīng)的電流命令的步驟；(b)通過(guò)使用所述馬達(dá)的基準(zhǔn)角速度、求得的當(dāng)前角位移及對(duì)應(yīng)電流命令的反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程修正以角速度的函數(shù)形式表示的干擾影響，產(chǎn)生去除了根據(jù)反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程發(fā)生的高頻噪音的干擾修正值，把產(chǎn)生的干擾修正值存儲(chǔ)到與所述存儲(chǔ)部?jī)?nèi)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的存儲(chǔ)位置的步驟；(c)根據(jù)把所述求出的電流命令的值和所述產(chǎn)生的干擾修正值進(jìn)行加法運(yùn)算，求出加到所述電流控制器的修正的電流命令的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述步驟(b)包括對(duì)與當(dāng)前角位移相應(yīng)的電流命令進(jìn)行低通濾波的步驟(b1)。
17.如權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述步驟(b1)具有抑制因馬達(dá)的嵌齒轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的干擾屏蔽頻率。
18.如權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述步驟(b)包括把所述低通濾波過(guò)的電流命令乘到已設(shè)定的學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益并予以輸出的步驟(b2)；把在存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)部的干擾補(bǔ)償值中與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值加到在所述步驟(b2)求出的信號(hào)，求出與馬達(dá)的當(dāng)前角位移相應(yīng)的新的干擾修正值的步驟(b3)；在求出與馬達(dá)的一轉(zhuǎn)相關(guān)的所有新的干擾修正值前，重復(fù)進(jìn)行求出所述新的干擾修正值的過(guò)程。
19.權(quán)利要求18所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述已設(shè)定學(xué)習(xí)補(bǔ)償增益比零大且比1小。
20.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，當(dāng)從所述馬達(dá)的脈沖信號(hào)及頻率信號(hào)求得的電流命令小于已設(shè)定值，則把所述控制器用于在存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)部的干擾修正值中求出與當(dāng)前角位移相應(yīng)的干擾修正值和已修正電流命令。
21.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置，其特征在于，所述控制器，當(dāng)馬達(dá)根據(jù)所述輸入的基準(zhǔn)角速度以正常狀態(tài)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)所述反復(fù)學(xué)習(xí)過(guò)程求出干擾修正值。
全文摘要
一種推斷并補(bǔ)償加到VCR中的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的干擾并提高速度控制特性的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的速度控制裝置。包括馬達(dá)、速度測(cè)定裝置、速度控制裝置、學(xué)習(xí)補(bǔ)償器、速度命令補(bǔ)償器及電流控制器。據(jù)此預(yù)存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)補(bǔ)償器求出的修正值，隨后用此進(jìn)行速度控制，可進(jìn)行簡(jiǎn)單且高效率的速度控制。另外，用低通濾波器去除隨學(xué)習(xí)次數(shù)增加產(chǎn)生的高頻噪音，可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G05D13/00GK1166722SQ9711033
公開日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1997年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月30日
發(fā)明者成寬洙, 金永勛, 河仁重 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社