[其他]直流伺服电机的控制系统

说明书

本发明涉及用于直流伺服电机的锁相环式控制系统。根据本发明的系统可用于作为复印机（具有将复制文本放大或缩小的功能）扫描部分的驱动部件的直流伺服电机。

一般来说，在一台电子复印机器中，需要使光敏滚桶的线速度与对文本的扫描速度同步。在能够放大或缩小被复制文本的复印机中，这种同步通常是这样获得的，在作为驱动部件的电机（它同时驱动光敏滚桶和文本扫描部分）和从动部件之间插入齿轮式速度转换装置，并选择与放大系统相应的齿轮比。

然而，近来有一种增加复印机中的放大和缩小种类的趋势。如果利用齿轮式速度转换装置来实现增加放大和缩小的种类，速度转换装置的尺寸就必须加大。为了克服这种情况，已经提供了一种专为文本扫描用的伺服电机以便防止复印机尺寸的增加。但是，当设计这种伺服电机的控制装置时，必须保证能正确地进行速度控制，且起始上升特性必须是令人满意的等等。

已经有人提出利用数字技术来实现对伺服机构运行的控制，例如用控制模式的转换或速度指令的数字输入，并利用模拟技术提供模拟放大器和模拟相位补偿电路，来构成数字/模拟型控制系统。

然而，这种数字/模拟型控制系统有一个缺点，即需要数字/模拟转换器，并且在伺服回路中需要大量的电路元件，例如电容器，电阻器和类似器件，来进行增益调节和相位补偿，因此，增加了电路元件的数量，而且电路结构也变得复杂了。此外，这种数字/模拟型控制系统还有一个缺点，就是需要一个调节装置来调整电路元件的常数。这种系统的另一个缺点是需要精确计算电路结构成分，并且需要使用高精度的电路元件。除此之外，即使在同一控制系统中，当换用不同的电机或不同的负载时，必须改变电路的常数，这就增加了应付这种改变的负担。

在已公开但尚未审查的日本专利（公开）58-58559，58-103893，和58-555059号中披露了一种先有技术中的伺服电机的控制系统。

本发明的一个主要目的是提供一种用于直流伺服电机的改进的锁相环控制系统，其中，伺服回路是完全基于数字构成的，且伺服回路的常规部分可利用门阵列的结构作在一片集成电路上，而无需使用需要调节的模拟元件，高精度的模拟元件及类似元件。

本发明的另一个目的是通过确定伺服回路中的各个增益常数来实现直流伺服电机的平滑转动，而增益常数是根据构成伺服回路的控制理论导出的方程来确定的。

根据本发明的基本构思，提供一种用于直流伺服电机的锁相环控制系统，它包括：产生周期可任意选择的相位参考信号的装置;用来检测相位参考信号和直流伺服电机的转速信号之间的相位差以产生数字信号的相位控制装置;产生脉冲宽度可任意选择的速度参考信号的装置;利用速度参考信号检测转速信号周期以产生数字信号的速度控制装置;将相位控制装置和速度控制装置的输出相加的全加器;以及产生相应于在全加器中相加的结果的电机转速控制信号的信号转换装置。

根据本发明的另一构思，提供了直流伺服电机的锁相环控制装置，它包括：产生周期可任意选择的相位参考信号的装置;用来检测相位参考信号与直流伺服电机转速信号之间的相位差以产生数字信号的相位控制装置;产生脉冲宽度可任意选择的速度参考信号的装置;利用速度参考信号检测转速信号周期以产生数字信号的速度控制装置;将相位控制装置与速度控制装置的输出相加的全加器;直接寄存与直流伺服电机转速信号相关的数值的装置;用来选择寄存的数值或全加器中相加结果，并产生相应于选定的寄存值或全加器中相加结果的电机转速控制信号的信号转换装置。

根据本发明，可以获得一用于直流伺服电机的锁相环式控制系统，其中，伺服回路完全基于数字基础构成，且伺服回路的常规部分可利用门阵列技术作在一片集成电路上，而无需使用需调节的模拟元件，高精度的模拟元件或类似元件。

根据本发明，通过确定伺服回路的各个增益常数可实现直流伺服电机的平滑转动，增益常数是根据由构成伺服回路的控制理论导出的方程确定的。

在附图中：

图1是根据本发明实施方案的直流伺服电机的锁相环式控制系统的略图;

图2是图1所示系统的详细电路图;

图3是用于图2所示电路的时钟发生器的电路图;

图4示出了图3所示电路中使用的解码器中所进行的数字转换;

图5，6和7给出了图3所示电路中信号的波形;

图8示出了图2所示的电路中使用的全加器的工作情况;