速度和相位控制系统技术方案

利用电机来驱动一个运动机构装置，运用一套速度控制系统控制运动机构的速度达到初始设定值．运用一套相位控制系统使运动机构参考信号在相位上同步．误差校正装置中寄存着目标值，为的是把它与运动机构的实际速度相位进行比较，检测出二者间的误差，然后根据误差来校正初始设定值．此外，为了使控制运动机构的速度和相位都达到目标值，为运动机构的速度接近目标值时，切除速度控制系统，与此同时，将相位控制系统投入运行．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到的系统是为了保证一个运动系统，譬如，一个旋转机构或一个移动机构以予定的速度并且在相位上和予定的参考相位同步的方式运行。把相位控制加到速度系统中，例如，控制录像头的旋转系统，要求实现录像头转动精确，而且纵轴同步信号均匀地同步运行。在这样的系统中，速度由测得的实际值和参考值间的误差来确定，根据误差量来较正初始设定值。由于实现了速度误差的自动校正，所以速度总是稳定在参考值或目的值上。为了实现相位控制，一个相位控制系统加到上述的速度系统中，这种为实现速度误差校正的系统，往往并不可取。因为，如果在速度误差校正控制的过程中引入相位控制，由于相位控制电路有输出，将使被控对象的速度有所偏离。速度误差对偏离速度进行调节，这种状态重复进行，从而使相位同步需要花费很长时间，此外，用这种控制方式，在速度还没有足够接近目的值的情况下，使系统牵入相位同步，运动体的速度相对目的速度保持一个偏离量，由于速度偏差不可能测量，速度误差校正就不能实现，其结果，速度控制系统误差测量输出一个错误的数值，相位控制系统要产生一个输出来抵销这个错误的误差输出量，去实现相位-->同步。因此，在相位从正确的位置上偏离的情况下即使相位已被拉入同步，同步也要受到影响。如果这样的相移出现，在信号幅值的正负方向，相位控制的动态范围变得不平衡。这种条件不是最佳控制状态。为了克服这种缺点，有一种方法，当速度误差正在进行校正时，停止相位同步控制，例如：美国专利（U.S.Patent）No、4、301，395专利技术了一种方法，在这个方法里，当电机转速超过予定值时，相位控制系统开始投入运行，然而，在此方法中由于相位同步是在存在着速度偏差的条件下进行的，而速度偏差是由于要求从相位牵入开始到完成相位同步的时间缩短，而设置了一个误差速度值。本专利技术的目的是为了解决上面所说的各种问题，同时对于一个运动机构提供了一种在最佳时刻停止速度误差校正，与此同时启动相位控制系统，为的是使被控对象在没有速度和相位偏差的情况下，尽可能快地稳定到目的值。为了达到这个目的，按照本专利技术的方式（第一种方式）所提供的控制系统有一个速度控制装置，这个装置检测运动机构的实际速度，从而去控制运动机构，使其实际速度达到初始设定值;有一个相位控制装置，这个装置检测运动机构的实际相角位置，参考信号的相位与运动机构的相位同步;有一个寄存了速度目的值的误差校正装置，为的是检测实际速度与目的值之间的误差，从而根据这个误差去校正初始设定值，还有一个转换装置，这个装置用来停止速度误差校正（当误差变成予定值时）并启动相位控制系统。-->按照本专利技术的另一种方式，是在上述方案中（即第一种方式）增加一个测量相位控制相移的装置，这个装置的输出，提供给误差校正装置。本专利技术将参照后面附图加以详细的说明：图1，是为解释本专利技术工作情况的速度控制电路方框图：图2表示本专利技术更具体化的方框图;图3到图6是为了解释图2电路运行的各种波形图;图7和图8各自表示图2中误差检测器的一个例子的方框图;图9是一个电路图，它作为图8的整形电路的一个例子;图10表示图9整形电路主要部份的波形图;图11是误差检测比较器功能流程图。观看图1，在本专利技术具体化描述之前，叙述一下速度控制系统的工作情况：（以举例方式）。在图1中示出了带动运动机构的旋转电机，在图中提供了速度控制电路1频率发生器2，脉冲发生器3，予置电路4，速度测量记数器5，锁存电路6，数模变换器（D/A）7，驱动放大器8，电机9，速度误差检测电路11，速度测量记数器12，锁存电路13，比较器14，低道滤波器（LPF）15，可逆计数器16，和速度参考信号源17。下面将叙述这些电路的工作情况，随着电机9的转动，与电机转速成正比的频率信号由频率发生器2产生，这个信号提供给脉冲发生器3，在信号的上升沿，脉冲发生器3产生一个锁存脉冲L和一个清零脉冲R，整形后清零脉冲送给两个速度计数器5和12，锁存脉冲送两个锁存线路6和13。-->随着脉冲L产生，检测计数器5和12中的数据分别被寄存到锁存电路6和13中。这个瞬间操作之后，检测计数器5被设置到由设置电路4确定的初始值，检测计数器12被设置到予定的数值，例如：零，清零脉冲R产生瞬间之后，检测计数器5和12开始对时钟脉冲进行计数（图中未表示）。通过上述过程，检测器12和锁存电路13便完成对信号的一个测量周期，锁存电路13与从参考信号源17产生的参考信号5进行比较，下一阶段利用比较器14测量信号的速度误差分量△f，到更下一阶段仅有一个由数字式低通滤波器（LPF）15决定的直流分量△5。在下个阶段上可逆计数器16变成它的减法计数阶段，在一个确定的周期内，例如，在这种情况F+△f保持可逆计数器16中的值，由它的初始值零变到-1。因此，寄存在设定电路14中的初始设定值（即予置值）N0减1，即其值变成N0-1。其次，如果对于一个予先确定的时间周期，+△f。的状态一直保持，可逆计数器变发减法计数状姿，可逆计数器中的数值变为-2。在这样的方式中，减法计数一直进行，检测计数器5在设定值N0-1，N0-2……前的基础上对信号5的周期开始测量，因此，被锁存电路6锁存的数值变得较小了，同时从D/A变换器产生的信号电平变低了。于是，电机9的转速也变得较低，同时信号的周期变成较长。即，设定值被反复地修正直到误差分量变成零。由于上述操作反复进行，结果△f0小到不能测量出来的程度，这时-->信号与参考信号f趋于一致。即，电机的速度已经达到目的值。其次，参照图2，在下面具体地描述本专利技术。这里提供了一个电机（被控对象）21，频率发生器22，速度控制电路23，误差校正电路24，相位控制电路25，加法器26，电机驱动放大器27，相位检测器28和相位参考信号输入端29。速度控制电路23，是由一个脉冲发生器30，数模（D/A）变换器31，锁存电路32，速度检测计数器33，设置电路34和参考值设定发生器35。误差校正电路24是由一个速度检测计数器36，锁存电路37，开关驱动器38，误差检测器39和数字加法器40所组成。相位控制电电路25是由一个比较计数器41，锁存电路42，数模（D/A）变换器43，开关驱动器44和锁相检测器45所组成。下面叙述它的具体工作情况，参照图3，首先叙述速度控制电路23的工作情况，由频率发生电22（以后将参考信号缩写成FG信号）获得准信号，脉冲发生器30＊，成功地产生锁存脉冲L和清零脉冲R，分别送到锁存电路32和检测计数器33中，其波形如图3（b）和（C）所示，随着锁存脉冲L的出现，检测计数器33所存的数值NP被送入锁存电路32中，在这瞬刻之后，检测计数器33被清零脉冲R清零，接着当清零脉冲一消失，检测计数器33便开始对时钟脉冲（图内未表示）进行计数。图3（d）以模拟波形示出了计数值NP，即，纵座标表示时钟信号的计数值。＊原文误写成33-->在误差校正电路24中，检测计数器36的计数值送入锁存电路37，并通过切换开关（以后缩写成“SW”）提供给误差检测器39，和速度控制电路23的方式十分相似，在这样的一瞬时，切换开关（SW）38的触点a闭合。在那时误差检测器39的计数数值与FG信号频率的参考目的值相符合，（即速度目的值）和测量所得的误差值一致（这里的误差是指上本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用一个驱动源去驱动运动机构，实现予定运动的速度和相位控制系统。其特点为：速度控制器：检测所述运动机构的实际速度，控制这个机构，使其实际速度达到初始设定值；相位控制器：检测所述运动机构的相位，使其相位与参考信号相位同步；误差校正 器：在其中寄存了速度的目的值，同时测量上述实际速度和目的值之间的误差，按照这个误差去校正上述初始设定值；切换器：为了实现停止上述误差校正器的运行，而进行切换操作，与此同时，切换器启动上述相位控制器，使它在误差变成予定值时投入运行。

【技术特征摘要】
1、采用一个驱动源去驱动运动机构，实现予定运动的速度和相位控制系统。其特点为：速度控制器：检测所述运动机构的实际速度，控制这个机构，使其实际速度达到初始设定值；相位控制器：检测所述运动机构的相位，使其相位与参考信号相位同步；误差校正器：在其中寄存了速度的目的值，同时测量上述实际速度和目的值之间的误差，按照这个误差去校正上述初始设定值；切换器：为了实现停止上述误差校正器的运行，而进行切换操作，与此同时，切换器启动上述相位控制器，使它在误差变成予定值时投入运行。2、按照权利要求1的速度和相位控制系统，其中的误差校正器，包括寄存了分别从速度目的值的正和负方向稍微离开的一对值的比较器，比较器用来实现切换操作，在测得实际速度进入值中时，切换器进行切换。3、按照权利要求1的速度和相位控制系统，其中的误差校正器，包括一个检测误差是正向还是负向变化的器件;一个记录上述变化事件数目的计数器（即实际速度与设定值的交点数），和一个当计数值达到予定值时进行切换操作的切换器。4、采用一个驱动源去驱动运动机构，实现予定运...

【专利技术属性】
技术研发人员：小堀康功，罔本周幸，福岛勇夫，关谷正尊，西岛英勇，加纳贤二，坂江，
申请(专利权)人：日立制作所株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]