控制装置及其控制方法
阅读：45发布：2020-05-26
专利汇可以提供控制装置及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 电机 的控制装置及其控制方法，不使用昂贵的 伺服电机 ，通过 再生 制动 器和 反接制动 器的组合制 动能 顺利实现向目标速度制动。该控制装置控制电机，该电机被施加对应于控制量 信号 的控制量的有效 电压 来驱动，在电机的反向感应电压超过施加的有效电压的情况下，将电机的轴进行转动的旋转运动转换为 电能 ，从而作为制动器使用，控制装置具备：接收电机的旋转速度的目标值的第一接收部；接收关于电机的旋转速度的速度信息的第二接收部；基于速度信息和目标值确定控制量，并输出控制量信号的控制量信号输出部；以及基于用于使制动器引起的速度信息所示的旋转速度的下降达到目标值的控制量，输出切换电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出部。，下面是控制装置及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种控制装置，其控制电机，该电机被施加对应于控制量信号的控制量的有效电压来驱动，在所述电机的反向感应电压超过施加电压的情况下，将所述电机的轴进行转动的旋转运动转换为电能，从而作为制动器使用，
该控制装置的特征在于，具备：
接收所述电机的旋转速度的目标值的第一接收部；
接收关于所述电机的旋转速度的速度信息的第二接收部；
基于所述速度信息和所述目标值确定所述控制量，并输出所述控制量信号的控制量信号输出部；以及
基于用于使所述制动器引起的所述速度信息所示的旋转速度的下降达到目标值的所述控制量，输出切换所述电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出部。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述切换信号输出部在用于达到所述目标值的所述控制量成为0的定时输出所述切换信号。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述控制量信号输出部输出以通过所述控制量信号使所述电机驱动的驱动转矩和所述制动器的制动转矩均不产生而成为静区的所述控制量信号以上的方式进行补正而得的所述控制量信号。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
在用于使所述制动器引起的所述速度信息所示的旋转速度的降低达到所述目标值的所述控制量的绝对值成为产生所述静区的所述控制量的上限值以下的值时，所述切换信号输出部输出切换所述电机的转矩产生方向的切换信号。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制量信号输出部在所述切换信号输出后提高所述控制量信号。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制量信号输出部根据所述目标值和基于所述速度信息的所述电机的速度偏差，确定所述控制量。
7.一种控制方法，是控制电机的控制装置的控制方法，该电机被施加对应于控制量信号的控制量的有效电压来驱动，在所述电机的反向感应电压超过所施加的有效电压的情况下，将所述电机的轴进行转动的旋转运动转换为电能从而用作制动器，该控制方法的特征在于，
所述控制装置具有通过所述控制量使所述电机驱动的驱动转矩以及所述制动器的制动转矩均不产生的静区，
该控制方法包括：
接收所述电机的旋转速度的目标值的第一接收步骤；
接收关于所述电机的旋转速度的速度信息的第二接收步骤；
基于所述速度信息和所述目标值确定所述控制量，并输出所述控制量信号的控制量信号输出步骤；以及
在用于使所述制动器引起的所述速度信息所示的旋转速度的降低达到目标值的所述控制量的绝对值成为所述静区的所述控制量的上限值以下时，输出切换所述电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出步骤。
8.一种控制装置，控制电机，该电机被施加对应于控制量信号的占空比的有效电压来驱动，通过使所述电机的输入端子间短路，将所述电机的轴进行转动的转动运动转换为热能从而用作制动器，
该控制装置的特征在于，具备：
接收所述电机的旋转速度的目标值的第一接收部；
接收关于所述电机的旋转速度的速度信息的第二接收部；
基于所述速度信息和所述目标值来确定所述占空比，并输出所述控制量信号的控制量信号输出部；
输出以制动占空比来控制所述输入端子间短路的驱动信号的驱动信号输出部；以及输出用于切换所述电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出部，所述控制量信号输出部具有通过所述控制量信号使所述电机驱动的驱动转矩以及所述制动器的制动转矩均不产生的静区，具备换算所述驱动信号的输出值和所述控制量信号输出部的输出值的换算式，
在用于使所述制动器引起的速度信息所示的旋转速度的降低达到目标值的所述制动占空比在下述范围内时，所述切换信号输出部输出所述切换信号，该范围的下限为将所述静区中的所述控制量信号的占空比的上限值换算为所述制动占空比而得的换算值，上限为
100％。
控制装置及其控制方法
技术领域
背景技术
[0002] 以往，具有在电机中使用再生制动器来对电机施加制动的技术。再生制动器通过将电机的轴进行转动的动能转换为电能使旋转力降低，从而施加制动。作为利用该种再生制动器的电机的利用方法，例如有用于使汽车的轮胎旋转的电机、用于打印机、扫描仪的送纸的电机等各种方式。另外，除了再生制动器以外，有时还利用短路制动器施加制动。短路制动器通过将电机轴进行旋转的动能转换为电能，进而将该电能通过电机自身绕组的电阻转换为热能并散热。由此来施加制动。
[0004] 但是，在使用该种再生制动器的情况下，通过使电机的控制量信号的占空比降低来降低输入电机的有效电压从而产生再生制动。此时，在控制电机时，接受电机旋转速度信息的反馈，进行接近目标值的反馈控制。作为该控制的一环，在即使降低该占空比也不能到达制动目标值的情况下，通过使占空比为0来应对。但是，该控制存在下述问题：得不到所需的制动力，由电机驱动的驱动对象的速度不能充分降低，结果有可能导致停止位置偏移。
[0005] 该种情况下，有时使用对电机的旋转以相反朝向施加转矩来施加制动的反接制动器，但是再生制动器与反接制动器由于制动力不同，因此在从再生制动切换至反接制动时控制产生混乱，从目标速度乖离，结果有可能导致停止位置偏移。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1：日本专利第2956091号
发明内容
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种控制装置，通过控制占空比，使利用再生制动器和反接制动器施加制动的电机能快速且顺利地减速到目标速度，结果停止在目标位置。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 为了解决上述课题，本发明的一种方式涉及的控制装置控制电机，该电机被施加对应于控制量信号的控制量的有效电压来驱动，在电机的反向感应电压超过施加的有效电压的情况下，将电机的轴进行转动的旋转运动转换为电能，从而作为制动器使用，该控制装置具备：接收电机的旋转速度的目标值的第一接收部；接收关于电机的旋转速度的速度信息的第二接收部；基于速度信息和目标值确定控制量，并输出控制量信号的控制量信号输出部；以及基于用于使制动器引起的速度信息所示旋转速度的下降达到目标值的控制量，输出切换电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出部。
[0013] 为了解决上述课题，本发明的一种方式涉及的控制装置控制电机，该电机被施加对应于控制量信号的占空比的有效电压来驱动，通过使电机的输入端子间短路，将电机的轴进行转动的转动运动转换为热能从而用作制动器，该控制装置具备：接收电机的旋转速度的目标值的第一接收部；接收关于电机的旋转速度的速度信息的第二接收部；基于速度信息和目标值确定占空比，并输出控制量信号的控制量信号输出部；输出以制动占空比控制输入端子间短路的驱动信号的驱动信号输出部；以及输出用于切换电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出部，控制量信号输出部具有通过控制量信号使电机驱动的驱动转矩以及制动器的制动转矩均不产生的静区，具备换算驱动信号的输出值和控制量信号输出部的输出值的换算式，在用于使制动器引起的速度信息所示的旋转速度的降低达到目标值的制动占空比在下述范围内时，切换信号输出部输出切换信号，该范围的下限为以将静区中的控制量信号的占空比的上限值换算为制动占空比而得的换算值，而上限成为100％。
[0014] 为了解决上述课题，本发明的一种方式涉及的控制方法是控制电机的控制装置的控制方法，该电机被施加对应于控制量信号的控制量的有效电压来驱动，在电机的反向感应电压超过所施加的有效电压的情况下，将电机的轴进行转动的旋转运动转换为电能从而用作制动器，控制装置具有通过控制量使电机驱动的驱动转矩以及制动器的制动转矩均不产生的静区，该控制方法包括：接收电机的旋转速度的目标值的第一接收步骤；接收关于电机的旋转速度的速度信息的第二接收步骤；基于速度信息和目标值确定控制量，并输出控制量信号的控制量信号输出步骤；以及在用于使制动器引起的速度信息所示旋转速度的降低达到目标值的控制量的绝对值为成为静区的控制量的上限值以下时，输出切换电机的转矩产生方向的切换信号的切换信号输出步骤。
[0015] 另外，上述控制装置中，切换信号输出部可以在用于达到目标值的控制量成为0的定时输出切换信号。
[0016] 另外，上述控制装置中，控制量信号输出部可以输出以成为通过控制量信号使电机驱动的驱动转矩以及制动器的制动转矩均不产生的静区的控制量以上的控制量的方式进行补正而得的控制量信号。
[0017] 另外，在用于使制动器引起的速度信息所示的旋转速度的降低达到目标值的控制量的绝对值成为产生静区的控制量的上限值以下的值时，切换信号输出部可以输出切换电机的转矩产生方向的切换信号。
[0018] 另外，上述控制装置中，控制量信号输出部可以在切换信输出号后提高控制量。
[0019] 另外，上述控制装置中，控制量信号输出部可以根据目标值和基于速度信息的电机的速度偏差，确定控制量。
[0020] 发明效果
[0021] 本发明的一种方式涉及的控制装置，在占空比的推移成为预定值的情况下，在预定定时输出用于变更电机的转矩产生方向的切换信号，从而能变更电机的驱动方向。因此，作为制动用的信号输入可以使用驱动用控制信号，因此能以简单的结构使电机快速且顺利减速。附图说明
[0022] 图1是表示控制装置的功能结构例的框图。
[0023] 图2是表示控制装置的动作的流程图。
[0024] 图3的(a)以及(b)是用于说明控制装置进行的电机制动控制中的占空比的图。
[0025] 图4的(a)是表示现有控制例的图，图4的(b)是表示本发明涉及的控制装置进行的控制例的图。
[0026] 图5是用于说明使用短路制动器的制动控制中的占空比的图。
[0027] 图6是用于说明使用短路制动器的制动控制中的占空比的图。
[0028] 图中：
[0029] 100：控制装置，110：输入部，111：第一接收部，112：第二接收部，120：存储部，130：控制部，131：控制量信号输出部，132：切换信号输出部，133：驱动信号输出部，150：门极驱动IC，161、162、163、164、165、166：晶体管，170：电机，171：ENC(编码器)。
具体实施方式
[0030] <发明人获得的认知>
[0031] 在通过PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制来控制电机的情况下，通过控制占空比来控制电机的旋转速度，该占空比表示脉冲信号每一个周期中成为高(High)的期间的比率(负逻辑电路的情况下成为低(Low)的期间的比率)。在正逻辑电路的情况下，通过提高脉冲信号的高的比率来提高施加到电机的有效电压，从而能使电机旋转。另一方面，为了使该电机的旋转停止，在降低占空比的同时，将利用惯性持续旋转的电机的旋转运动转换为电能，夺取能量从而使旋转停止，即进行制动。而且，在负逻辑电路情况下，前述高和低交换考虑即可。
[0032] 但是，该种电机制动中，发明人获得如下认知，即，即便使占空比为0，有时也不能使通过电机的旋转来驱动的驱动对象快速减速从而不能停止在目标位置。同时还有以下认知，即根据占空比、旋转速度的不同，存在驱动转矩和制动转矩均不产生的静区，因此制动器有时完全不起作用，这成为不能以所需制动力制动电机的一个原因。另外，还有以下认知，即在为了弥补制动力不足而从再生制动切换至反接制动的情况下，如果基于转速进行切换，则由于电机的负荷状态的差异等，有时旋转速度和目标速度产生乖离。可以考虑使用搭载电流传感器能控制正反向转矩以及电流的伺服电机，该情况下从占空比50％起变更转矩产生方向的同时主动进行制动力调整，能快速达到目标速度，但是该种伺服电机存在下述问题：除了电流、转矩传感器之外，还需要搭载有高度运算装置的控制装置，往往非常昂贵。
[0033] 因此，发明人实现了下述发明，即电机使用在正转和反转任一方向都能产生转矩的电机，并且使用以电机的工作/停止、转矩产生方向、占空比这三个指令动作的廉价的门极驱动IC的同时，在用于控制达到电机旋转目标值的占空比低于预定值的情况下，在预定定时对电机切换转矩产生方向，提高占空比。另外，还实现了下述发明，即为了不在电机中产生静区，计算时将成为静区范围的占空比补正为一定值以上后输出。
[0034] 以下，参照附图详细说明实现本发明控制装置的一种方式的方法。
[0035] <实施方式1>
[0036] <结构>
[0037] 图1是表示本发明控制装置的结构例的框图。
[0038] 如图1所示，控制装置100具备第一接收部111、第二接收部112、控制量信号输出部131、切换信号输出部132、驱动信号输出部133。
[0039] 控制装置100是控制电机的控制装置，能由处理器、微电脑、门极驱动IC等实现。控制装置100可以为控制对电机输出控制信号的门极驱动IC的装置，也可以为直接控制切换对电机170的通电的晶体管161～166的装置。该电机170是被施加对应于作为脉冲信号的控制量信号的占空比的有效电压来进行驱动的电动机。即，电机170是由通常被称作PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制的控制方法驱动的电机。另外，该电机在利用惯性旋转的状态下能将该旋转的动能转换为电能，作为再生制动器发挥作用。
[0040] 第一接收部111接收电机的旋转速度的目标值(指令值)。即，接收来自外部装置等的速度指示信息。第一接收部111是用于接收目标值的接口，例如能由控制装置100中具备的端子来实现，但是这是一个例子，不限于此。另外，可以接收控制装置100内部生成的值作为目标值。
[0041] 第二接收部112接收关于电机旋转速度的速度信息。即，接收关于正在进行驱动的电机的旋转速度的实际速度的反馈信息。第二接收部112是用于接收速度信息的接口，例如能由控制装置100中具备的端子来实现，但是这是一个例子，不限于此。
[0042] 控制量信号输出部131基于第一接收部111接收到的目标值和第二接收部112接收到的速度信息，确定控制量信号的占空比，输出基于该确定的占空比的控制量信号。控制量信号输出部131基本上在速度信息低于目标值的情况下提高占空比，在速度信息高于目标值的情况下降低占空比。此处占空比是指，在正逻辑电路情况下，是用于使电机驱动的脉冲信号的一个周期中成为高的期间的比率。即，是每单位时间中成为高的期间的比率。在负逻辑电路情况下，是一个周期中成为低的期间的比率。而且，占空比的确定只要是基于速度信息和目标值来确定即可，例如，可根据能由速度偏差、速度信息确定的位置偏差和目标值来确定。从控制部130向门极驱动IC150的指令可以是脉冲信号，也可以是基于电压的模拟值、频率信号。
[0043] 切换信号输出部132输出用于切换电机的转矩产生方向的切换信号。切换信号输出部132在判定出第二接收部112接收到的速度信息所示的旋转速度的下降未达到第一接收部111接收到的目标值的情况下，输出用于切换电机的转矩产生方向的切换信号。切换信号可以是单纯用于切换正转和反转的以高/低表示的信号。
[0044] 驱动信号输出部133输出表示电机起动以及电机停止的信号。起动信号以及停止信号可以是单纯以高/低所示的信号。而且，如果输出停止信号，则成为使电机的1相或者多相绕组短路的状态，在电机旋转的状态下，能对电机施加短路制动。
[0045] 另外，控制装置100具备输入部110、存储部120、控制部130。输入部110、存储部120、控制部130彼此经由总线160连接。
[0046] 输入部110是具有接受来自外部的信号的输入功能的接口。输入部110具备上述的第一接收部111以及第二接收部112。
[0047] 第一接收部111从与控制装置100连接的外部装置(未图示)逐次接收表示关于电机旋转速度的目标值的信息，经由总线向控制部130传输接收到的目标值。
[0048] 第二接收部112从安装在电机170的编码器171逐次接收关于包括表示电机170的旋转速度的速度信息的工作状态的信息，并经由总线160将所接收到的速度信息向控制部130传输。
[0049] 存储部120是具有存储控制装置100动作时所需各种程序以及数据的功能的存储介质。存储部120例如可以通过ROM(Read Only Memory：只读存储器)、HDD(Hard Disc Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)、闪存等来实现。存储部120存储有控制程序，该控制程序按照输入的目标值和速度信息，生成用于对门极驱动IC150输出指示的信号。
[0050] 控制部130是具有通过执行存储部120中存储的程序而控制控制装置100各部分功能的处理器。控制部130通过执行存储部120中存储的控制程序，作为控制量信号输出部131、切换信号输出部132以及驱动信号输出部133发挥功能。
[0051] 控制量信号输出部131根据传输到控制部130的目标值和速度信息来确定PWM控制中信号的占空比，将所确定的占空比的控制量信号脉冲输出到门极驱动IC150。控制量信号输出部131逐次传输目标值以及速度信息，逐次更新占空比。而且，关于基于目标值和速度信息来确定占空比的反馈控制，由于以往已知，因此省略细节。控制量信号输出部131输出对应于算出的占空比的控制量信号(例如，脉冲信号)，但是在施加紧急制动这样的情况下，使占空比急速减少从而施加再生制动，在即使那样制动力也不足的情况下，在切换信号输出部132输出了切换信号之后，由控制量信号输出部131进行提高占空比的控制，从而能实现施加反接制动的结构。
[0052] 切换信号输出部132根据传输到控制部130的目标值和速度信息，在控制量信号输出部131算出的占空比的推移成为0的定时，输出切换信号。由此，对于电机170的动能具有的正转转矩，附加负转转矩来用于控制为目标速度。另外，在占空比为0的定时切换转矩产生方向，从而使得切换后电机的动作难以变得不稳定。因此，能提供使电机170能稳定动作的控制装置100。
[0053] 使用图3说明切换信号输出部132进行的电机转矩产生方向的切换指示和占空比的推移。图3的(a)以及(b)表示在进行使电机的旋转停止方向的控制的情况下、占空比以往的控制值、实际指示值、驱动信号、切换信号的变化。
[0054] 图3的(a)上侧的图中，虚线303表示制动动作中驱动信号的占空比的推移。如图3的(a)的虚线303所示，在电机的制动动作中，作为占空比，有时期待值成为负值。这样的情形往往在得到并且所指示的速度的目标值低、速度信息所示的速度快的情况下容易发生。但是，在再生制动的情况下，由于只能使占空比为0进行输出，因此，有可能无法将电机制动为目标速度。
[0055] 因此，控制装置100的切换信号输出部132，为了改变电机170的转矩产生方向使其驱动来作为反接制动器发挥作用，切换用于指定转矩产生方向的信号。即，如图3的(a)的切换信号306所示，切换信号输出部132在占空比成为0的定时(虚线303成为0的定时)T2从正转切换为反转进行输出。接受到切换信号306后，门极驱动IC150对电机170输出使转矩产生方向切换为反转的指示。
[0056] 而且，发明人在实现发明的过程中发现，在控制量信号为低占空比信号的情况下，由于不能进行门极驱动IC150的同步整流，因此不能施加再生制动，出现电机170空转的静区。发现在该静区中再生制动不再发挥作用的发明人发明了控制装置100，确定出现静区的占空比(例如2.8％)，以成为使其与部件的质量偏差等导致的误差程度的幅度(margin)相加得到的阈值以上的方式进行补正后，输出控制量信号。因此，控制量信号输出部131在控制电机170时，如实线301所示，以占空比成为在2.8％加上误差量0.2％得到的3％以上的方式进行控制(图3的(a)的T1～T3的区间)。以下，将包括幅度在内的范围称作静区。
[0057] 而且，如实线301所示，从定时T3起提高占空比，从而对电机170施加反转转矩，使其制动。在过度制动的情况下，再次使转矩的产生方向反转。反复这样，从而能将电机170制动为目标速度。
[0058] 在上述实施方式中，切换信号输出部132是在占空比的推移成为0的定时T2输出切换信号的结构，但是不限于此。
[0059] 在改变电机170的转矩产生方向使其发挥反接制动器的作用的定时，如果向电机170的线圈通电的电流小，则容易切换转矩产生方向，能顺利转移到反接制动。
[0060] 因此，发挥反接制动器作用的定时，只要是基于目标值和速度信息算出的占空比(图3的虚线303)的绝对值为上述的为了避免静区的阈值的占空比以下时(图3中T1～T3之间)即可。
[0061] 例如，图3的(b)表示在T1与T2之间的T4切换的情况。此时，以实线311所示的切换信号的发送定时为T4。此时，表示控制量信号的输出的实线307在T1～T3之间维持用于避免静区的阈值的占空比。因此，控制量信号输出部131输出的占空比的推移与在占空比0的定时T2切换的图3的(a)的情况不变。
[0062] 而且，在图3的(a)以及(b)中，为了使说明简化，以一次函数表示占空比变化的例子，但是占空比的变化不限定为一次函数，在多次函数、指数函数、非线形的情况下，只要能基于避免静区的阈值的占空比进行从再生制动向反接制动的切换即可。
[0063] 另外，在图3的(a)以及(b)中，为了易于观察附图，将各线错开表示，但是实际上，在图3的(a)中，到时间T1为止实线301、虚线303几乎重合，在图3的(b)中，到时间T1为止实线307、虚线309几乎重合。
[0064] 以上是控制装置100的结构。
[0065] 门极驱动IC150是例如市场销售的通过PWM控制来驱动电机的集成电路。门极驱动IC150对包括晶体管161～166、电机170的3相电桥电路施加对应于所接受的控制量信号的占空比的有效电压。另外，在控制电机170时，门极驱动IC150适当对晶体管161～166的导通/截止进行切换控制，能驱动电机170，或者回收再生能量。晶体管161～166的导通/截止以及切换定时是以往已知的技术，因此此处省略说明。
[0066] 晶体管161～166通过门极驱动IC150而导通、截止，在成为导通的定时通电，在电机170中流过电流，或者流过由于再生使电机170产生的电流。根据晶体管161～166中成为导通的组合，流动驱动电流或者流动再生电流。在施加到3相电桥电路的有效电压超过电机的反向感应电压的情况下，流动驱动电流，在低于反向感应电压的情况下，流动再生电流。
[0067] 电机170对应于从门极驱动IC150施加的电压来驱动，例如在组装入打印机等的情况下，进行用于送纸机构的齿轮的位置控制。另外，电机170还作为利用以惯性旋转的轴的旋转能量来发电的发电机发挥功能，该情况下，该旋转能量(动能)转换为电能，通过控制部130以及门极驱动IC150使晶体管161～166与电机170的旋转同步，适当切换，向电源侧发送电能，从而具有作为制动电机170旋转的再生制动器发挥作用的功能。电机170作为一个例子是3相无刷电机。而且，电机170不限于运用在3相电桥电路中的3相无刷电机，例如可以为运用在H电桥电路中的有刷电机。
[0068] ENC171是检测电机状态的编码器。ENC171检测电机170的驱动状态，至少检测器其旋转速度，作为速度信息输出到控制装置100。
[0069] 根据以上这样的结构，控制装置100控制电机170的驱动。
[0070] <动作>
[0071] 图2是表示控制装置100的控制动作、即进行制动时的动作的流程图。
[0072] (步骤S201)
[0073] 步骤S201中，如图1所示，控制装置100的第一接收部111从外部装置接收电机转速的目标值。输入部110将第一接收部111接收到的目标值经由总线160向控制部130传输，转移到步骤S202。
[0074] (步骤S202)
[0075] 步骤S202中，控制装置的第二接收部112从ENC171接收速度信息。输入部110将第二接收部112接收到的速度信息经由总线160向控制部130传输，转移到步骤S203。而且，只要控制部130能适当收集目标值和速度信息，步骤S201和步骤S202可更换顺序执行，或者也可以并行执行。
[0076] (步骤S203)
[0078] (步骤S204)
[0079] 步骤S204中，控制量信号输出部131判定所确定的占空比是否成为预定值以下。关于该预定比率，在电机170中，如果低于该预定比率，则是成为不产生驱动转矩和制动转矩的静区的控制量信号的占空比，例如，如果开始出现静区的比例(上限)为2.8％，在其基础上加上部件的质量偏差等导致的误差量的若干幅度，将得到的3.0％设定为该预定比率。该比例根据电机170的性能、电路结构而不同，因此预先驱动一次电机170，确定其百分率，设定在控制装置100的存储部120即可。在占空比低于预定比率的情况下(是)，转移到步骤S205，在为预定比率以上的情况下(否)，转移到步骤S208。
[0080] (步骤S205)
[0081] 步骤S205中，切换信号输出部132判定控制量信号输出部131算出的占空比是否低于0，即是否成为负值。在占空比为负值的情况下(是)，转移到步骤S206，在占空比不为负值的情况下(否)，转移到步骤S209。
[0082] (步骤S206)
[0083] 步骤S206中，切换信号输出部132在判定出占空比的推移成为0的定时输出切换信号，转移到步骤S207。
[0084] (步骤S207)
[0085] 步骤S207中，控制量信号输出部131判定所确定的占空比的绝对值是否为预定比率以上。关于该预定比率，在电机170中，如果低于该预定比率，则是成为不产生驱动转矩和制动转矩的静区的控制量信号的占空比。该比例与S204中设定的比例相同。在占空比成为预定比率以上的值的情况下(是)，转移到步骤S210，在低于预定比率的情况下(否)，转移到步骤S209。
[0086] (步骤S208)
[0087] 步骤S208中，控制量信号输出部131输出算出的占空比的控制量信号后结束。
[0088] (步骤S209)
[0089] 步骤S209中，在步骤S205中控制量信号输出部131输出占空比为预先设定的预定比率(例如3％)的控制量信号后结束。
[0090] (步骤S210)
[0091] 步骤S210中，控制量信号输出部131输出以算出的占空比(负值)的绝对值为占空比的控制量信号后结束。而且，输出可以是输出所算出的占空比的绝对值的预定倍的值，例如乘以0.5倍～2倍范围的值而得到的值。
[0092] 而且，图2的流程图表述的是根据速度信息和目标值算出的占空比为0时切换的情况，但是在0以外切换的情况下，可以将步骤S205和步骤S206的“0”解读为“切换转矩方向的占空比”。
[0093] 控制装置100在使电源为断开之前、或者接受了电机170的控制结束指示之前，反复图2所示处理，控制电机170。而且，对电机170施加反向转矩进行制动，结果在低于电机170的目标速度的情况下，再度切换施加到电机170的转矩的朝向。通过进行该逆旋转矩和正旋转矩的切换，能使电机170减速至目标速度。
[0094] <考察>
[0095] 图4的(a)是表示按照以往的方法进行了电机制动动作情况下关于控制的信号的状态例的图。
[0096] 图4的(a)中，虚线401a表示基于来自编码器的速度信息的电机旋转的实际速度的推移。相对于此，实线402a是电机旋转速度的目标值。实线404a表示电机驱动的转矩产生方向。表示以往的再生制动的例子，电机的转矩产生方向总是正转方向，图4的(a)中始终为表示正转方向的状态。另外，点划线405a表示3相电桥电路中流动电流的一个实例。图4的(a)中，切换信号为正向，因此关于点划线405a，在处于图中正的位置的情况下，表示电机产生正转转矩的状态，在位于负向的情况下，表示再生制动器施加制动的状态。
[0097] 如图4的(a)所示，在进行以往的降低占空比的控制，由再生制动器进行制动的情况下，随着旋转速度的下降，电机产生的反向感应电压下降，再生电流减小。因此，再生制动不起作用，如差值403a所示，招致目标值与实际速度乖离这样的情形。
[0098] 另一方面，图4的(b)是表示使用本实施方式所示方法进行电机170制动动作的情况下关于控制的信号的状态例的图。
[0099] 如图4的(b)所示，通过施加反接制动(切换电机的转矩产生方向进行控制)，相比以往抑制了目标值402b与实际速度401b之间的差值403b，并且能实现实际速度追随目标值这样的控制。图4的(b)中，期间B1和期间B2是施加反接制动的期间，实线404b是对电机170输出的切换信号，在期间B1和期间B2，能理解为正在切换所产生的转矩的朝向。而且，其结果为如点划线405b所示，能理解为在期间B1和期间B2施加反接制动的结果为，在3相电桥电路中流过的电流值为反向。
[0100] 另外，根据控制装置100，为了消除不产生再生制动转矩的期间，采取了不使驱动信号的占空比低于预定值的结构(例如，使占空比为3％以上的结构)。根据该结构，在电机170的控制中，能实现更顺利的制动。
[0101] <实施方式1的总结>
[0102] 如上所述，控制装置100在基于目标值和速度信息确定的占空比的推移低于预定值时，尤其在成为负值时，输出切换电机的转矩产生方向的指示信号，从而能施加反接制动。即，不使用昂贵的伺服电机，也能提供一种可实现仅依靠再生制动器的制动无法实现向目标位置制动的紧急制动的控制装置100。本发明涉及的控制装置100尤其在PWM控制时在采用只能施加正控制量信号的廉价门极驱动IC的电机的制动控制中有用。
[0103] <实施方式2>
[0104] 上述实施方式1中，作为控制单元，组合使用了再生制动器和反接制动器，也可以取代再生制动器而使用短路制动器。在本实施方式2中，通过将上述实施方式1中的驱动信号输出部133输出的信号从运行(RUN)切换为制动(BRAKE)，能作为短路制动器发挥作用。驱动信号出力部133的输出信号为制动时，门极驱动IC150以使电机的端子间短路，成为仅由电机的1相或者多相绕组构成的闭合电路的方式来控制晶体管161～166，。
[0105] 在由短路制动器进行制动的情况下，驱动信号输出部133进行PWM控制，从而与再生制动器同样地，根据传输至控制部130的目标值和速度信息来确定短路制动的占空比。而且，将所确定的短路制动占空比的驱动信号输出到门极驱动IC150。驱动信号输出部133逐次传输目标值以及速度信息，逐次更新短路制动占空比。短路制动与再生制动由于制动力不同，因此在存储部120预先存储将短路制动的占空比换算为电机驱动以及再生制动的占空比(以下，为了进行区别，表述为电机驱动占空比)的式子，控制部130利用其进行制动。
[0106] 驱动信号输出部133输出对应于所算出的占空比的驱动控制量信号，而在施加紧急制动的情况下，在判定出即使短路制动的占空比成为上限值(100％)也得不到所需制动力的情况下，在切换信号输出部132输出切换信号之后，使驱动控制量信号为运行，并且控制量信号输出部133进行提高电机驱动占空比的控制，实现施加反接制动的结构。
[0107] 使用图5说明切换信号输出部132进行的电机转矩产生方向的切换指示和占空比的推移。图5表示在使用短路制动器的情况下进行在停止电机旋转的方向的控制的情况下，基于目标值和速度信息的占空比算出值、对门极驱动IC的占空比的实际指示值、驱动信号、切换信号、控制量信号的变化。
[0108] 图5的最上部的图中，虚线501表示制动动作中基于目标值和速度信息的驱动信号的短路制动占空比算出值的推移。如图5的虚线501所示，电机的制动动作中，作为短路制动的占空比，期待值有时超过100％。该种情形在电机的旋转速度快、自此指示紧急减速的情况下容易发生。以往，在该种情况下，只能使短路制动的占空比为上限值100％进行输出，因此，具有不能以目标速度对电机进行制动的可能性。
[0109] 而且，此时，电机驱动占空比的实际指示值成为如图5的第二幅图所示的实线503。如虚线504所示，在利用再生制动减速的情况下换算得到的电机驱动占空比的算出值与实施方式1同样地成为负值。时刻T11与时刻T12的偏差、也就是短路制动占空比100％与电机驱动占空比0％不一致由前述的再生制动器的制动力与短路制动器的制动力的差异导致的。
[0110] 因此，将控制装置100的切换信号输出部132切换为反转方向，并且提高控制量信号输出部131的电机驱动占空比来作为反接制动器发挥作用。即，如图5的切换信号505以及驱动信号507所示，切换信号输出部132在短路制动占空比成为100％的定时(虚线501成为100％的定时)T12，产生相对于旋转方向为反向的转矩。即，在短路制动占空比成为100％的定时T12，使切换信号505从正转切换为反转。如驱动信号507所示，首先，延长短路的时间(为低的时间)，作为短路制动器发挥作用。然后，在短路制动的占空比达到100％的定时，进行电机170的转矩产生方向的切换，接着使控制量信号上升，从而作为反接制动器发挥作用。由此，即使在利用短路制动器的制动好像也不能减速到目标速度的情况下，能进行反接制动，达到目标速度。而且，由于前述那样再生制动器与短路制动器在制动力上存在差异，因此算出T12时的电机驱动占空比，控制量信号输出部132输出。由此，能顺利地从短路制动切换至反接制动。另外，在短路制动器过度制动(减速为低于目标速度)情况下，再度使转矩产生方向反转。反复这样，能使电机170制动为目标速度。
[0111] 而且，上述实施方式2中，如图5所示，从短路制动向反接制动的切换为下述结构，即在短路制动的占空比的推移成为100％的定时T12输出切换信号，但是不限于此。
[0112] 图6表示短路制动的占空比低于100％的情况、顺利切换至反接制动的范围内的一个例子。最上部的图中，虚线601表示制动动作中基于目标值和速度信息的驱动信号的短路制动占空比算出值的推移，第二幅图的实线603表示电机驱动占空比的实际指示值，虚线604表示通过PWM控制的再生制动器而减速情况下换算得到的电机驱动占空比的算出值。
[0113] 切换至反接制动后，基于在利用再生制动器减速情况下将切换时的短路制动的占空比换算得到的电机驱动占空比的算出值，确定控制量信号输出部132输出的电机驱动占空比。但是，在某一程度以下的低占空比时，成为不产生转矩和制动的静区，因此例如在电机驱动占空比2.8％以下成为静区的情况下，进行控制，使具有误差程度的幅度的占空比维持在3％以上。因此，在T14从短路制动切换至反接制动的情况下，算出值低于3％，但是控制量信号输出部131输出3％。因此，电机驱动占空比如实线603所示。
[0114] 关于从短路制动器向反接制动器的切换，如果电机170的线圈中流过的电流较小，则能顺利地进行向反接制动的切换。另一方面，若考虑到静区，则图6所示的T13成为适于切换的短路制动占空比成为下限的定时。其与成为短路制动的占空比100％的T12之间，成为能进行从短路制动顺利切换至反接制动的范围。另外，更加优选从不进行考虑静区的补正的T15至T12的范围。
[0115] 而且，图5、图6中，为了使说明简化，占空比变化的例子以一次函数表示，但是占空比的变化不限定为一次函数，在多次函数、指数函数、非线形的情况下也能适用。
[0116] <实施方式2的总结>
[0117] 如实施方式2所示，即使在不利用再生制动器而是利用短路制动器的制动动作中，出于进行与PWM控制相同控制的性质，在即便使短路制动的占空比为100％，其制动也达不到目标值的情况下，通过切换电机170的转矩产生方向，作为反接制动器发挥作用，由此能使电机170制动为目标值。
[0118] <补充>
[0119] 上述实施方式涉及的控制装置当然不限于上述实施方式，也可以由其他方法实现。以下，说明各种变形例。
[0120] (1)上述实施方式中，控制装置100从外部装置接收目标值来控制电机170，但是不限于此。控制装置100可以作为根据所具备的装置的用途控制电机170的控制程序的一环，由自身生成目标值，来进行控制。
[0121] (2)上述实施方式中，控制装置100从ENC171接受速度信息，但是得到关于电机170的驱动状态的信息的方法不限于此。例如，可以利用设在电机170的霍尔元件来得到速度信息。
[0122] (3)上述实施方式中，以控制装置100和门极驱动IC150为不同装置进行了说明，但是不限于此。可以不设门极驱动IC150，由控制装置100直接控制电机170。即，可以在控制装置100设置施加对应于所确定的占空比的有效电压的功能、控制各晶体管161～166的导通/截止的功能。
[0123] (4)上述实施方式中，控制量信号输出部131、切换信号输出部132、驱动信号输出部133与门极驱动IC150之间分别通过一条信号线连接，通过施加到该信号线的电压的高和低来控制电机的动作，但是不限于此。切换信号的方式可以是下述方式。
[0124] 例如，可以由两条信号线进行表示占空比的制动量信号、正转和反接的指示。即，两条信号线分别为第一信号线、第二信号线时，在正转的情况下，使制动量信号流过第一信号线，在反转的情况下，使制动量信号流过第二信号线，从而实现制动量信号和切换信号，进而通过使第一信号线、第二信号线双方信号为切断时为制动(BRAKE)来作为驱动信号。该情况下，能通过两条信号线控制电机的驱动。
[0125] (5)上述实施方式中，基于速度信息来确定占空比，但是该控制可以不基于速度信息本身，而是由基于速度信息的位置偏差进行控制。在使用位置偏差进行控制的情况下，存在能更加顺利且准确地进行使电机170停止的制动的可能。
[0126] (6)上述实施方式中，控制部130基于来自输入部110的目标值和速度信息确定输出，但是也可以基于预测值来确定输出，该预测值基于来自输入部110的目标值和速度信息进行预测运算得到。在高速旋转时等尤其在重视处理速度的情况下，能防止发生延迟、或者能填补处理延迟。由此，能消除从再生制动、短路制动切换到反接制动的定时的延迟，具有能进行更顺利切换的可能。
[0127] (7)上述实施方式中，示出了使用PWM控制以电机驱动占空比输出控制量信号的例子，但是不限于此。例如，可以取代占空比，而是以基于电压的模拟值、频率信号来进行。
[0128] (8)另外，上述实施方式中，作为制动电机的方法，通过由控制装置的处理器执行控制程序等，来制动电机，但是这也可以通过在装置中形成于集成电路(IC(Integrated Circuit)芯片、LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路))等的逻辑电路(硬件)、专用电路来实现。另外，这些电路可以由一个或者多个集成电路来实现，也可以使上述实施方式所示的多个功能部的功能由一个集成电路来实现。LSI根据集成度的区别有时被称作VLSI、SLSI、ULSI等。
[0129] 另外，上述控制程序可以记录在处理器能读取的记录介质，作为记录介质，可使用“非临时性的有形介质”，例如带、盘、卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。另外，上述控制程序可经由能传输该控制程序的任意传输介质(通信网络、广播波等)提供给上述处理器。本发明也可以由以上述控制程序经电子传输而具体化的、嵌入载波的数据信号的方式来实现。
[0130] 而且，上述控制程序能使用例如动作脚本(ActionScript)、JavaScript(注册商标)等脚本语言、Objective-C、Java(注册商标)等对象指向编程语言、HTML5等标记语言等安装。
[0131] (9)上述实施方式所示的结构、各补充所示的结构可适当组合。
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