モータの制御

質問

実験装置の一部として、ステッピングモータをクローズドループで制御したいと考えています。外部信号を取り込んでこの信号の増加、減少に応じてモータの正、逆回転、停止を制御したいのですが、このような場合どのような制御装置が必要でしょうか。通常のドライバではあらかじめ決まった動きしかできないのでダメだと言われました。よく温度制御コントローラで温度をモニターしておいて、ヒーターのON/OFFを切り替えるというものがありますがイメージ的にはああいう感じのものだと思います。ただ、ON/OFF制御では誤差が大きいのでできればPID制御したいと考えています。ちょっと小耳にはさんだのですが、光学式エンコーダというのはこういう制御に使う装置でしょうか？この辺りももし御存じの方がいらっしゃいましたらお願い致します。

回答No.4

CAW

まあ確かに、ステッピングモータというのはどちらかというと
オープンループで使いますね、フェーズを変えてやればちゃんと
回転角が変わっているのを期待しているというか、ただ、ステッピングモータの
大きな特徴としてとにかく低いスピードの回転に対応できるという
特性があります。そのために、低い速度での対応のために、
制御ループのうちに組み込むこともありえます。
ただ超低速回転ということを想定してPIDパラメータを設定する必要はあります。

回答No.3

biitikuroikuu

ステッピングモータをクローズドループで使うより、
サーボモーターを使ったほうが簡単だと思います。

回答No.2

daitchian

こんにちは．
saiwaonaoeさんの目指している目的とは
ステッピングモータの動作により何らかの制御対象の
状態が変化し，その変化に合わせて今後のステッピングモータの
動作を決定していくということでよいのでしょうか？

その場合，ステッピングモータの動作と制御対象の状態値との
関係(特性)をまずはきっちり知る必要があると思います．
温度制御の場合，恐らく非線形系となるのではないかと思います．
PID制御は線形制御理論ですので，この非線形な特性を
補償しておかないと，PIDパラメータの決定がシビアになる可能性があります．
逆に非線形特性を把握しておけば，PIDパラメータは
教科書にのっているような手法で求めても大丈夫です．

ですから，モータに対するクローズドループと考えず，
システム全体に対するクローズドループと捉え，
その中にステッピングモータが存在しているものと
捉えた方が良いような気がします．

光学式エンコーダというのは，一般的にモータ軸の回転位置や
速度などを知るために用いられるものであり，
ロボットなどの分野では広く利用されています．
モータ軸に穴(スリットと呼ばれる)の空いた円板を取り付け，
その円板をフォトカプラではさんでやります．
モータが回転すると光が通ったり通らなかったりしますので
パルス列が出力として出てきます．そのパルスをカウントすることで
モータの現在位置を知ることができますし，
パルス列の周波数を調べることでモータの回転速度を
知ることができます．

モータ単体の制御を考える際には利用すべきだと思いますが，
今回のケースでは必要ないように思えます．
そもそもステッピングモータはパルス列を入力として
送り，そのパルス数に応じた角度分(分解能に依存する)
動作する代物ですので，オープンループで使われることが
多いと思います．

回答No.1

CAW

最終的、制御対象の現状の値と目標値は分かるのですね。
それならいわゆる指示調節計でPID演算結果による
制御量を得ることができます。指示調節計と言うと
たとえばヤマタケのSDC－XXなんてやつです。
制御量はオプションでON/OFF、０－１００％に対応する
４－２０ｍA、正転逆転などが選べます。
それを、ステッピングモータメーカが出している
モータコントローラの入力にあわせて選んで
つないでやるということで、できるでしょう。
現在値とか制御量とか相手が期待している
１－５Vとか４－２０ｍAにあわせたりそれのオフセットを
設定したりという必要はあります。
おっしゃるところの光学式エンコーダは回転系の
位置とか、速度、方向を与える物ですので
最終的制御対象の現在値がわかれば不要です。

お礼

早速の御回答ありがとうございます。指示調節計で一度調べてみます。光学式エンコーダは今回の目的と違うようですが、そもそもこれはどのようなものなのでしょうか？