[发明专利]电动机速度控制装置

说明书

本发明涉及控制电动机速度的电动机速度控制装置。更具体地说，本发明涉及能够消除扰动转矩影响的电动机控制装置。

用于VCR中的主导轴电机或磁鼓电机必须保持恒定的速度。图11是这种电机的常规的速度控制环的原理方框图。在图11中，元件100是用在VCR中的主导轴电机或磁鼓电机；元件110是产生频率信号FG的频率发生器，其频率与电机100的速度成正比；元件120是用来检测频率信号FG的周期的周期检测器；元件130是计算周期误差ΔT_FG的比较器，ΔT_FG为输入的所需周期Tr与来自周期检测器120的检测到的周期T_FG之差；元件140是计算控制信号C的算法单元，例如，控制信号C等于(Kp+Ki/s)ΔT_FG，其中Kp为比例增益，Ki是积分增益，S是拉普拉斯算子。元件150是按照控制信号C供给电机100驱动电流Ia的电机驱动电路。

在图11的控制环中，由磁带输送、电机转矩脉动、外部振动等引起的扰动转矩加到电机100上。扰动转矩的影响表现在电机速度的波动。即使扰动产生速度波动，整个控制环沿方向作用以减少速度波动，控制环的增益越高，抑制扰动的程度越大。不过，增益是有限的，因为如果控制环的增益太高时将使整个系统呈振荡状态。换句话说，如果扰动转矩大，就会因为抑制程度不能增加而不能使电机速度的波动得到充分的抑制。

近来，提出了各种电机控制装置，利用扰动转矩观测器来抑制扰动转矩的影响。例如，在Proc.IEEE Int.Conference，Robotics and Automation，Vol.1，326-331(1987)中的“A RobustDecontralized Joint Control Based on Interference Estimation”，中描述了一种这样的装置。在这种装置中，扰动转矩观测器根据电机的速度和电机的驱动指令来估计加到电机上的扰动转矩。驱动转矩根据来自扰动转矩观测器的估计扰动转矩被校正。其结果是消除了扰动转矩的影响和电机速度的波动。

不过，如图11所示的用于VCR中的电机控制装置借助于使所需周期Tr与检测周期T_FG之间的差减小到零来保持电机速度恒定。因此，需要把检测到的周期转换成速度，以便在VCR中用常规的扰动转矩观测器来控制电动机。这一转换使得硬件或软件程序的运行顺序复杂了。而且，采用家用VCR中使用的处理器来实现根据常规扰动转矩观测器的消除扰动转矩的处理是困难的，这种VCR的性能不是很高，因为常规的转矩观测器的结构复杂。

因而，本发明的目的在于提供一种具有较简单的转矩观测器的电机控制装置，其适用于VCR并可充分抑制由于扰动转矩而产生的电机速度的波动。

为实现上述目的，按照本发明的电机控制装置包括：用来产生与电机速度成正比的频率的频率信号的频率发生器；用来检测该频率信号的周期的周期检测器；用来计算周期误差信号的比较器，该误差信号等于所需周期与由周期检测器检测到的周期之差；一个根据周期误差信号计算控制信号的算法单元；根据驱动信号给电机供电的电机驱动电路；用来计算估计扰动信号的扰动转矩观测器，估计扰动信号是根据检测周期信号和驱动信号使加在电机上的扰动转矩转换成的电信号，略去扰动转矩本身的估计，及用来借助于把控制信号加到估计扰动信号上来计算驱动信号的转矩校正单元。

扰动转矩观测器利用检测到的周期信号直接作为其输入信号。因此，不需要为扰动转矩观测器的操作而把检测到的周期转换为电机的速度。此外，扰动转矩观测器直接计算转换成电信号的扰动转矩的转换值，而不计算扰动转矩本身。结果，按照本发明的扰动转矩观测器的结构比常规的扰动转矩观测器简单。

因而，本发明提供的电机控制装置可以容易地应用在常规的电机控制装置上，这种控制装置借助于使检测到的频率信号的周期与所需周期之差减少到零来保持电机速度恒定。此外，因为转矩校正单元的作用消除了扰动转矩的影响，按照本发明的电机控制装置能够充分地抑制由扰动转矩产生的电机速度的波动。

图1A是本发明电机控制装置第一实施例的原理方框图；

图1B是第一实施例的扰动转矩观测器的方框图；

图2A是本发明电机控制装置第二实施例的原理方框图；

图2B中第二实施例的扰动转矩观测器的方框图；

图3是本发明第三或第四实施例的扰动转矩观测器的方框图；

图4A是说明第三实施例运行顺序的流程图；

图4B是说明第三实施例的扰动转矩观测器的操作顺序的详细流程图；