專利名稱：控制打印頭滑架移動的控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制打印頭滑架移動的控制裝置，并且尤其是涉及一種控制具有大慣性負(fù)載和可高速操作的串行打印機(jī)的打印頭滑架移動的控制裝置及方法。
在具有一個(gè)打印頭滑架的打印機(jī)中，經(jīng)一個(gè)包括一根導(dǎo)線或一個(gè)牙輪皮帶的功率傳輸機(jī)構(gòu)，將滑架連接至一個(gè)電機(jī)并將電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成滑架的線性移動，從而移動一個(gè)在其上固定安裝著一個(gè)打印頭的常規(guī)的滑架。因?yàn)?，在這些打印機(jī)之中，一個(gè)可高速操作的串行擊打式打印機(jī)的打印頭是沉重的并且鑒于減小打印機(jī)的尺寸的要求，因此趨向于要縮短滑架加速或減速移動的距離。所以，在加速或減速滑架時(shí)功率傳輸機(jī)構(gòu)的振動傳播至滑架，并且甚至在滑架速度達(dá)到一個(gè)目標(biāo)值之后滑架的振動仍然持續(xù)，從而導(dǎo)致打印質(zhì)量的下降。
為了限制這種振動并獲得高的打印質(zhì)量，人們通常采用一種具有一個(gè)隨動控制系統(tǒng)的滑架移動控制裝置，它是根據(jù)一種直接檢測方法或一種間接檢測方法構(gòu)成的，該直接檢測方法是用一個(gè)線性標(biāo)度傳感器直接檢測滑架的移動速度(參看日本專利申請公開號平1－234280)，該間接檢測方法是通過在電機(jī)側(cè)和驅(qū)動側(cè)的滑輪上均安裝速度傳感器而間接檢測功率傳輸機(jī)構(gòu)的膨脹量或收縮量(參看日本專利申請公開號平1－238974)。
然而，上述的常規(guī)方案需要昂貴的線性標(biāo)度傳感器或在電機(jī)和隨動機(jī)構(gòu)兩側(cè)上的昂貴的速度傳感器，此外，這個(gè)傳感器或這些傳感器必須高精度安裝就位。


圖1是表示限制振動并獲得高的打印質(zhì)量的另一個(gè)常規(guī)的方案的框圖。在圖1中，一個(gè)滑架驅(qū)動機(jī)構(gòu)9包括一個(gè)滑架92，其上安裝有一個(gè)打印頭91，滑架92連接至一個(gè)功率傳輸機(jī)構(gòu)98，功率傳輸機(jī)構(gòu)98設(shè)置在一個(gè)驅(qū)動側(cè)滑輪96與一個(gè)被驅(qū)動側(cè)滑輪97之間，一個(gè)編碼器95檢測電機(jī)94的轉(zhuǎn)速，電機(jī)94固定地安裝在滑架驅(qū)動機(jī)構(gòu)9的驅(qū)動側(cè)滑輪96上，編碼器95可以由一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成，它產(chǎn)生兩個(gè)相位彼此相差90°的信號。打印頭91通過一個(gè)油墨色帶(未示出)在一張夾在壓紙卷筒93上的打印紙(未示出)上進(jìn)行打印。
圖1中所示的滑架移動控制裝置的控制部分110通過一個(gè)鎖相回路(在下文稱之為PLL)驅(qū)動電機(jī)94，該鎖相回路的作用是使一個(gè)高穩(wěn)定性參考振蕩器111的輸出的相位與相應(yīng)于電機(jī)94的轉(zhuǎn)速的編碼器95的輸出脈沖信號y的相位同步?；芤苿涌刂蒲b置的一個(gè)相位比較器112將編碼器95的輸出脈沖信號y的相位與參考振蕩器111的輸出的相位進(jìn)行比較并產(chǎn)生一個(gè)相位差信號116。相位差信號116經(jīng)過一個(gè)具有一個(gè)放大器功能的低通濾波器113調(diào)整相位并通過一個(gè)驅(qū)動電路114驅(qū)動電機(jī)94。電機(jī)94相應(yīng)于相位差信號116的電壓旋轉(zhuǎn)并且編碼器95產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)于轉(zhuǎn)速的頻率信號。因此，電機(jī)94和編碼器95起一個(gè)電壓控制振蕩器的作用。
在PLL控制的情況下，正常狀態(tài)下滑架的移動速度的變化取決于采用的振蕩器的穩(wěn)定性。因此，如果采用高度穩(wěn)定的振蕩器，那么這種移動速度的變化就可以限制在相當(dāng)小的數(shù)值。然而，為了將承受沉重負(fù)載的滑架從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行加速，PLL控制需要一個(gè)寬的俘獲范圍W。俘獲范圍W是PLL控制不鎖定的頻率與鎖定時(shí)的頻率之間的寬度，并且可以近似由公知的被稱為G.S.Moschytz逼近的下述議程給出W＝K·｜F(jω)｜其中K是PLL控制的回路增益，F(xiàn)(jω)是低通濾波器的傳遞函數(shù)，ω是電機(jī)的角速度，j是虛數(shù)單位。
當(dāng)增大回路增益K以增大俘獲范圍W時(shí)，閉合回路將變得不穩(wěn)定并振蕩。為了解決這個(gè)問題，頒布給Nagai的美國專利US.4，457，639提出了一種滑架移動控制裝置。圖2表示Nagai的專利的滑架移動控制裝置的框圖。圖2中表示的一個(gè)閉環(huán)電路包括一個(gè)參考振蕩器111、一個(gè)相位比較器112、一個(gè)低通濾波器113和一個(gè)微分電路115。通過采用微分電路115改善低通濾波器113的高頻率段的增益，而拓寬俘獲范圍W。
然而，在圖2中所示的閉環(huán)電路中，由于低通濾波器113和微分電路115分別是模擬電路，所以俘獲范圍W取決于這些電路中采用的電阻和／或電容的精度。此外，必須補(bǔ)償大慣性負(fù)載的微分電路115容易受噪聲的影響。另外，如果由于某種原因參考振蕩器111停止工作，那么相位比較電路112將產(chǎn)生一個(gè)非常大的差信號116，從而由該相位差信號驅(qū)動的電機(jī)94將超速。此外，由于在這個(gè)例子中，未采用滑架92的位置信息(即電機(jī)的轉(zhuǎn)角信息)，因此當(dāng)滑架92將要停止時(shí)不能確定滑架的精確停止位置，在最壞的情況下，滑架92可能會與裝置的結(jié)構(gòu)框架相碰撞。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種控制打印頭滑架移動的控制裝置及方法，它能夠高速精確地移動滑架至目標(biāo)位置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不采用PLL控制、可以由數(shù)字電路構(gòu)成并只需要在電機(jī)一側(cè)上的一個(gè)傳感器的控制打印頭滑架移動的控制裝置及方法。
根據(jù)本發(fā)明的控制打印頭滑架移動的控制裝置，一個(gè)電機(jī)驅(qū)動安裝有一個(gè)打印頭的滑架，該電機(jī)由電機(jī)驅(qū)動信號驅(qū)動，通過控制該電機(jī)驅(qū)動信號而控制滑架的移動。根據(jù)本發(fā)明的控制打印頭滑架移動的控制裝置包括一個(gè)速度檢測器、一個(gè)角度檢測器、一個(gè)速度確定電路、一個(gè)速度控制電器、一個(gè)角度控制電路、一個(gè)選擇電路和一個(gè)驅(qū)動脈沖發(fā)生器電路；該速度檢測器檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生一個(gè)指示轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速值及產(chǎn)生一個(gè)指示電機(jī)轉(zhuǎn)動方向的信號；該角度檢測器檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)角并產(chǎn)生一個(gè)指示電機(jī)從一個(gè)初始位置轉(zhuǎn)過的角度的轉(zhuǎn)角值；該速度確定電路根據(jù)表示目標(biāo)轉(zhuǎn)角的目標(biāo)角度值、表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)速度及轉(zhuǎn)角值確定要設(shè)定的設(shè)定速度值；該速度控制電路根據(jù)由速度確定電路產(chǎn)生的設(shè)定速度值與轉(zhuǎn)速值之間的差值產(chǎn)生一個(gè)速度控制值以使轉(zhuǎn)速值更接近于設(shè)定速度值；該角度控制電路根據(jù)目標(biāo)角度值與轉(zhuǎn)角值之間的差值產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使轉(zhuǎn)角值更接近于目標(biāo)值；該選擇器電路是這樣工作的當(dāng)轉(zhuǎn)速值大于第一速度值時(shí)該選擇器電路選擇速度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值，當(dāng)轉(zhuǎn)速值小于第一速度值時(shí)該選擇器電路選擇角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值；該驅(qū)動脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生一個(gè)電機(jī)驅(qū)動脈沖，根據(jù)指示電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向的信號，對應(yīng)于電機(jī)驅(qū)動控制值的幅度，該電機(jī)驅(qū)動脈沖被調(diào)制成正向電機(jī)驅(qū)動信號或反向電機(jī)驅(qū)動信號。
此外，根據(jù)本發(fā)明，控制打印頭滑架移動的控制方法包括以下步驟檢測滑架移動機(jī)構(gòu)的電機(jī)(電機(jī)經(jīng)一個(gè)功率傳輸機(jī)構(gòu)連接至打印頭滑架)的轉(zhuǎn)速值、轉(zhuǎn)角值和轉(zhuǎn)動方向，產(chǎn)生一個(gè)控制值以使得轉(zhuǎn)速值更接近于設(shè)定速度值，由轉(zhuǎn)角值產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使得轉(zhuǎn)角值更接近于目標(biāo)角度值，選擇速度控制值或角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值，根據(jù)電機(jī)驅(qū)動控制值和轉(zhuǎn)動方向產(chǎn)生一個(gè)正向或反向電機(jī)驅(qū)動信號。
根據(jù)上述方案，電機(jī)可以高速精確地跟隨目標(biāo)速度值和目標(biāo)角度值。
圖1是表示控制打印頭滑架移動的一個(gè)常規(guī)的控制裝置的框圖；圖2是表示控制打印頭滑架移動的另一個(gè)常規(guī)的控制裝置的框圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制打印頭滑架移動的控制裝置的框圖；圖4是表示圖3中所示的控制裝置中的目標(biāo)角度值與目標(biāo)速度值的變化的曲線圖；圖5是表示圖3中所示的控制裝置的角度檢測器、速度檢測器和控制速度確定電路的操作的定時(shí)關(guān)系圖；圖6是詳細(xì)表示速度檢測器的框圖；圖7是詳細(xì)表示角度檢測器的框圖；圖8是詳細(xì)表示控制速度確定電路的框圖；圖9是表示由圖3中所示的控制裝置控制的電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的變化的曲線圖；圖10是詳細(xì)表示圖3中所示的控制裝置的速度控制電路的框圖；圖11是圖10中所示的速度控制電路的狀態(tài)估計(jì)電路的電路框圖；圖12是圖10中所示的速度控制電路的另一個(gè)狀態(tài)估計(jì)電路的電路框圖；圖13是詳細(xì)表示圖3中所示的控制裝置的角度控制電路的框圖；圖14是詳細(xì)表示圖3中所示的控制裝置的速度和角度比較器的框圖；圖15和圖16是分別表示圖3中所示的控制裝置的速度和角度比較器的操作的曲線圖；圖17是詳細(xì)表示圖3中所示的控制裝置的脈沖寬度調(diào)制器電路的框圖；圖18是表示圖17中所示的脈沖寬度調(diào)制器電路的操作波形圖；圖19是圖3中所示的控制裝置的功率放大器的電路圖；圖20是表示圖3中所示的控制裝置的操作流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制打印頭滑架移動的控制裝置的框圖。
在圖3中，根據(jù)表示滑架驅(qū)動機(jī)構(gòu)9的滑架92的目標(biāo)移動距離的數(shù)據(jù)SNO，目標(biāo)值發(fā)生器100產(chǎn)生目標(biāo)角度值SN13A和目標(biāo)速度值SN13B。目標(biāo)角度值SN13A和目標(biāo)速度值SN13B分別表示滑架驅(qū)動機(jī)構(gòu)9的電機(jī)94的目標(biāo)轉(zhuǎn)角和目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并且是根據(jù)滑架92的目標(biāo)移動距離在一個(gè)微處理機(jī)的控制下產(chǎn)生的。圖4表示了目標(biāo)速度值SN13B與目標(biāo)角度值SN13A的變化。在圖4中，顯然目標(biāo)速度值R0和R1是在電機(jī)的一個(gè)轉(zhuǎn)動方向上而目標(biāo)速度值R10和R11是在另一個(gè)轉(zhuǎn)動方向上。目標(biāo)值發(fā)生器100順序輸出組合的目標(biāo)速度和目標(biāo)角度值數(shù)據(jù)(R0，P0)、(R1，P1)、(R0，P2)、(R10，P4)、(R11，P5)和(R10，P6)。在下文將描述的相應(yīng)的部分根據(jù)這些目標(biāo)來控制滑架的移動。
滑架驅(qū)動機(jī)構(gòu)9包括其上安裝有打印頭91的滑架92、一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動滑輪96與被驅(qū)動滑輪97之間的功率傳輸機(jī)構(gòu)(環(huán)形皮帶)98(其上安裝有滑92)、連接至驅(qū)動滑輪96的電機(jī)94、以及壓紙卷筒93。每當(dāng)電機(jī)94轉(zhuǎn)過一定的角度，編碼器95就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，并輸出一串這樣產(chǎn)生的脈沖以及一串相位與所產(chǎn)生的脈沖串偏離90°的脈沖，即轉(zhuǎn)動信號SN1和SN2。
速度檢測器1根據(jù)轉(zhuǎn)動信號SN1和SN2產(chǎn)生一個(gè)指示電機(jī)94的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速值SN4和一個(gè)指示電機(jī)94的轉(zhuǎn)動方向的信號SN5。角度檢測器2根據(jù)轉(zhuǎn)動信號SN1和SN2產(chǎn)生一個(gè)指示電機(jī)94的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角值SN6。轉(zhuǎn)角值對應(yīng)于滑架92的位置。
控制速度確定電路3根據(jù)目標(biāo)角度值SN13A、目標(biāo)速度值SN13B和轉(zhuǎn)角值SN6產(chǎn)生一個(gè)設(shè)定速度值SN12。具體而論，當(dāng)啟動電機(jī)94時(shí)最初產(chǎn)生一個(gè)設(shè)定速度值SN12變成了由目標(biāo)值產(chǎn)生器100產(chǎn)生的初始目標(biāo)速度值，即，圖4中的轉(zhuǎn)速值R0，并且當(dāng)轉(zhuǎn)角值SN6變成初始目標(biāo)角度值P0時(shí)，下一個(gè)目標(biāo)速度值R1變成了設(shè)定速度值SN12。即，控制速度確定電路3監(jiān)視轉(zhuǎn)角值SN6，并且當(dāng)它到達(dá)目標(biāo)角度時(shí)，輸出下一目標(biāo)速度值作為設(shè)定速度值SN12。速度控制電路4產(chǎn)生一個(gè)速度控制值SN7以使轉(zhuǎn)速值SN4更接近于設(shè)定速度值SN12。角度控制電路5響應(yīng)于轉(zhuǎn)速值SN4和轉(zhuǎn)角值SN6產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使轉(zhuǎn)角值SN6更于目標(biāo)角度值SN13。速度和角度比較器8根據(jù)轉(zhuǎn)速值SN4是否在一個(gè)預(yù)定的控制速度范圍內(nèi)輸出速度控制值SN7或角度控制值SN8作為電機(jī)控制值SN9。脈沖寬度調(diào)制電路G根據(jù)驅(qū)動控制值SN9和表示電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向的信號SN5產(chǎn)生一個(gè)正向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN10或一個(gè)反向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN11。功率放大器7根據(jù)正向和反向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN10和SN11給電機(jī)94提供電機(jī)驅(qū)動功率。
本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的特征在于給控制速度確定電路3提供目標(biāo)角度值SN13A和目標(biāo)速度值SN13B，并且當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)角達(dá)到當(dāng)前目標(biāo)角度時(shí)控制速度確定電路3設(shè)定下一目標(biāo)速度，并且速度和角度比較器8檢測速度控制值SN7和角度控制值SN8的幅度，并且當(dāng)速度控制值SN7大于一個(gè)預(yù)定值εS時(shí)選擇速度控制值SN7作為電機(jī)驅(qū)動控制值SN9，當(dāng)速度控制值εS時(shí)，選擇角度控制值SN8作為電機(jī)取動控制值SN9。因此，可以改善電機(jī)的停止位置的精度而不降低高速性能。
圖5表示了編碼器95的輸出的波形以及速度檢測器1、角度檢測器2和控制速度確定電路3的操作的定時(shí)關(guān)系圖。
在圖5中，當(dāng)電機(jī)94順時(shí)針(CW)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，來自編碼器5的旋轉(zhuǎn)信號SN1的相位超前信號SN2的相位90°，當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針(CCW)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)信號SN1的相位滯后90°。每當(dāng)電機(jī)94轉(zhuǎn)動滑輪96 1°時(shí)，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)信號SN1和SN2的每一個(gè)脈沖。在這個(gè)實(shí)施例中，編碼器95包括一個(gè)盤板和兩個(gè)光敏器件，該盤板牢固地安裝于電機(jī)94的轉(zhuǎn)動軸上，這兩個(gè)光敏器件用于檢測形成在盤板上的、每1°角度間隔一個(gè)孔的360個(gè)孔。每一個(gè)光敏器件的檢測輸出對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)信號SN1和SN2。這些光敏器件設(shè)置成使其輸出信號的相位彼此相差90°。
在圖6中，速度檢測器1有一個(gè)計(jì)數(shù)器11、一個(gè)鎖存器12、一個(gè)前沿檢測器13和轉(zhuǎn)向檢測器14，計(jì)數(shù)器11用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)速值SN4，前沿檢測器13用于檢測器旋轉(zhuǎn)信號SN1的前沿，轉(zhuǎn)向檢測器14用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)信號SN1與SN2之間的相位差產(chǎn)生一個(gè)指示電機(jī)94的轉(zhuǎn)動方向的信號SN5。計(jì)數(shù)器11由一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生器10(圖3)產(chǎn)生的高速時(shí)鐘信號SN3計(jì)時(shí)以計(jì)算圖5中所示旋轉(zhuǎn)信號SN1的脈沖寬度T1、T2和T3(圖5)等等。計(jì)數(shù)器11由前沿檢測器13的一個(gè)輸出預(yù)置在一個(gè)預(yù)置值C1，并遞降計(jì)數(shù)高速時(shí)鐘信號SN3，直至它接收到前沿的下一個(gè)輸出時(shí)為止。因此，電機(jī)94的轉(zhuǎn)速越高，旋轉(zhuǎn)信號SN1的脈沖的前沿之間的間隔越短，并因而計(jì)數(shù)器11的輸出值越大。在計(jì)數(shù)器11由每一個(gè)旋轉(zhuǎn)信號SN1之前，鎖存器12立即鎖存計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)值(W1、W2、W3)。鎖存器12輸出轉(zhuǎn)速值SN4。
根據(jù)旋轉(zhuǎn)信號SN1超前或滯后旋轉(zhuǎn)信號SN2 90°，轉(zhuǎn)向檢測器14輸出一個(gè)或低(L)或高(H)電平的信號SN5。
在圖7中，角度檢測器12有一個(gè)相位差檢測器21和一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器22，相位差檢測器21用于檢測旋轉(zhuǎn)信號SN1與SN2之間的相位差，可逆計(jì)數(shù)器22用于根據(jù)相位差檢測器21的輸出210或220遞升計(jì)數(shù)或遞降計(jì)數(shù)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)信號SN1的相位超前旋轉(zhuǎn)信號SN2 90°時(shí)可逆計(jì)數(shù)器22根據(jù)相位差檢測器21的輸出210遞升計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)信號SN1的脈沖，當(dāng)旋轉(zhuǎn)信號SN1的相位滯后旋轉(zhuǎn)信號SN2時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器22遞降計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)信號SN1的脈沖。因此，轉(zhuǎn)角值SN6對應(yīng)于由可逆計(jì)數(shù)器22的計(jì)數(shù)值表示的滑架92的位置。轉(zhuǎn)速值SN4和轉(zhuǎn)角值SN6之間具有定時(shí)關(guān)系以使得它們與旋轉(zhuǎn)信號SN1同步產(chǎn)生。
圖8是控制速度確定電路3的詳細(xì)電路框較長。在圖8中，一個(gè)控制總分31順序存儲目標(biāo)角度值SN13A和目標(biāo)速度值SN13B。此外，控制部分輸出一個(gè)初始目標(biāo)角度值SN13A作為一個(gè)初始設(shè)定的轉(zhuǎn)角值SN14，并同時(shí)輸出一個(gè)初始目標(biāo)速度值SN13B作為一個(gè)初始設(shè)定的轉(zhuǎn)速值SN16。于是，當(dāng)控制部分接收到一個(gè)角度符合的信號SN15時(shí)，它就輸出下一個(gè)目標(biāo)角度值作為設(shè)定轉(zhuǎn)角值SN14以及下一個(gè)目標(biāo)速度值作為設(shè)定轉(zhuǎn)速值SN14并輸出它們作為設(shè)定的角度值SN17。當(dāng)轉(zhuǎn)角值SN6與設(shè)定的角度值SN17符合一致時(shí)，角度比較器部分33輸出角度符合信號SN15。速度設(shè)定寄存器34順序存儲電機(jī)94的設(shè)定速度值SN16并輸出它們作為設(shè)定速度信號SN12。
當(dāng)根據(jù)圖4中所示的目標(biāo)值控制角度和速度時(shí)，控制部分31最初設(shè)定寄存器12中的目標(biāo)角度值PO作為設(shè)定轉(zhuǎn)角值SN14并同時(shí)設(shè)定速度設(shè)定寄存器34中的電機(jī)轉(zhuǎn)速值RO作為設(shè)定轉(zhuǎn)速值SN16。當(dāng)電機(jī)94開始順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并且電機(jī)94的轉(zhuǎn)角達(dá)到角度PO、并且因而由角度檢測器2的轉(zhuǎn)角值SN6指示角度PO時(shí)，角度比較器部分33輸出角度符合信號SN15?？刂撇糠?1根據(jù)角度符合信號SN15在角度設(shè)定寄存器32中設(shè)定下一個(gè)目標(biāo)角度值P1作為設(shè)定轉(zhuǎn)角值SN14，并同時(shí)在速度設(shè)定寄存器34中設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速值R1作為設(shè)定轉(zhuǎn)速值SN16。類似地，每當(dāng)電機(jī)94轉(zhuǎn)過角度P1和P2時(shí)，控制部分就將電機(jī)轉(zhuǎn)速修改成電機(jī)轉(zhuǎn)速值R1和R0。圖9表示出電機(jī)94的實(shí)際工作情況。
圖10是速度控制電路4的詳細(xì)電路框圖。在圖10中，速度控制電路4根據(jù)設(shè)定速度值SN12和轉(zhuǎn)速值SN4輸出速度控制電壓值SN7。速度控制電路4用一個(gè)固件實(shí)現(xiàn)按照控制邏輯設(shè)計(jì)的功能減法器41計(jì)算設(shè)定速度值SN12與轉(zhuǎn)速值SN4之間的速度差el。速度積分放大器42有這樣一個(gè)功能，即從一個(gè)初始時(shí)刻開始將速度差el平均然后將其與增益Ki相乘。狀態(tài)估計(jì)電路43由速度控制值SN7估計(jì)時(shí)刻t的滑架移動機(jī)構(gòu)9的狀態(tài)變量(即u(t))和轉(zhuǎn)速值(即y(t))并輸出信號S1、S2和S3。信號S1、S2和S3分別表示由電機(jī)的轉(zhuǎn)速、滑架的移動速度和功率傳輸機(jī)構(gòu)的變化(環(huán)形皮帶的長度變化)的線性變換獲得的值。狀態(tài)反饋電路46計(jì)算速度控制值SN7，即u(t)，它是這樣計(jì)算的將輸出信號S1、S2和S3分別乘以增益Kf1、Kf2和Kf3，將乘積相加，再在和數(shù)上加上速度積分放大器42的輸出。狀態(tài)反饋電路46的一個(gè)控制器45的輸出為負(fù)值，因此加法器44實(shí)際上起一個(gè)減法器的作用。
作為確定速度積分放大器42的增益Ki和狀態(tài)反饋電路46的相應(yīng)的增益Kf1、Kf2和Kf3的方法的一個(gè)例子，將對依據(jù)最佳調(diào)節(jié)器的方法進(jìn)行描述。由于圖3中所示的滑架移動機(jī)構(gòu)9是一個(gè)機(jī)電組合系統(tǒng)，所以其特征方程由一個(gè)運(yùn)動方程和一個(gè)電壓方程描述，并由下述方程表示
(dx(t))/(dt) =A·x(t)+B·u(t)y(t)=C·x(t) ……(1)其中u(t)速度控制值x(t)滑架移動機(jī)構(gòu)內(nèi)部的狀態(tài)變量y(t)轉(zhuǎn)速值。
在由方程(1)表示的系統(tǒng)中，假設(shè)一個(gè)控制系統(tǒng)使轉(zhuǎn)速值SN4(即Y(t))跟隨設(shè)定速度值SN12(即r)而變化。在控制系統(tǒng)的每一個(gè)恒定的時(shí)間間隔T檢測轉(zhuǎn)速值y(t)的過程中，將方程(1)轉(zhuǎn)換成下述微分方程x(k+T)=Ad·x(k)+Bd·u(k)y(k)=Cd·x(k) ……(2)其中k=0,T,2T,3T,……Ad=exp(AT);Bd=∫TOexpBdtAT;Cd=C方程(2)的一個(gè)離散系統(tǒng)模型由下述方程(3)進(jìn)行變量轉(zhuǎn)換，結(jié)果產(chǎn)生稱為增廣模型的下述方程(4)ε(k)=r-y(k)ξ(k)=x(k+T)-x(k)η(k)=u(k+T)-u(k) ……(3)
對方程(4)進(jìn)行下述置換， 對方程(4)和(5)選擇合適的正對稱矩陣，(對任意一個(gè)向量x均有其標(biāo)量x′px＞0,p=p′的矩陣)Q和R，并由下述方程(6)確定一個(gè)評價(jià)函數(shù)J，并獲得使J最小的k。
J＝∑｛x′(k)C″QCx(k)＋u′(k)Ru(k)｝k＝0u(k)＝Kx(k)……(6)人們知道，方程(6)的解由下述方程(7)表示的Ricatti方程給出。
O＝P－A′PA+A′PB(R+B′PB)-1B′PA-C′QCK=-(R+B′PB)-1B′PA ……(7)假設(shè)方程(1)是一個(gè)三階微分方程，那么K就變成由方程(8)表示的4×1矩陣K＝［Kf1 Kf2 Kf3 Ki］ ……(8)從方程(8)獲得速度積分放大器42和狀態(tài)反饋電路46的增益KiKf1、Kf2和Kf3。
通過改變由方程(6)給出的Q和R的值，就改變了方程(8)的K的相應(yīng)的因子Ki、Kf1、Kf2和Kf3，并因此可以調(diào)節(jié)電機(jī)的驅(qū)動性能和滑架速度。
圖11是表示狀態(tài)估計(jì)電路43的一個(gè)例子的框圖。在圖11中，狀態(tài)估計(jì)電路43由時(shí)刻n時(shí)的速度控制值u(n)、轉(zhuǎn)速值y(n)以及電機(jī)的轉(zhuǎn)速、滑架速度和功率傳輸機(jī)構(gòu)的變化量的估計(jì)量Si(n)(i=1,2,3,…)計(jì)算時(shí)刻n＋1時(shí)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速、滑架速度和功率傳輸機(jī)構(gòu)的變化量的估計(jì)量Si(N＋1)(i=1,2,3,…)，并將它們存儲在三個(gè)相應(yīng)的延遲的電路4319、4320和4321中。此外，狀態(tài)估計(jì)電路43包括加法器4316、4317和4318以及延遲裝置4319、4320和4321，加法器4316、4317和4318用于分別對乘法器4301－4305、4306－4310和4311－4315的輸出求和，延遲裝置4319、4320和4321用于分別暫存儲加法器4316、4317和4318的輸出。乘法器4301、4306和4311輸出延遲裝置4319的輸出與相應(yīng)的系數(shù)a11、a21和a31的乘積。類似地，乘法器4302、4307和4312輸出延遲裝置4320的輸出與相應(yīng)的系數(shù)a12、a22和a32的乘積，而乘法器4303、4308和4313輸出延遲裝置4321的輸出與相應(yīng)的系數(shù)a13、a23和a33的乘積。此外，乘法器4304、4309和4314輸出速度控制值u(n)與相應(yīng)的系數(shù)h1、h2和h3的乘積，而乘法器4305、4310和4315輸出轉(zhuǎn)速值y(n)與相應(yīng)的系數(shù)g1、g2和g3的乘積。
作為確定狀態(tài)估計(jì)電路43的相應(yīng)的乘法器4301－4305、4306－4310和4311－4315的系數(shù)aij、hi和gi(i,j=1,2,3,…)的方法的一個(gè)例子，將描述稱為卡爾曼濾波器(Kalman filter)的一個(gè)觀測器算法。
根據(jù)方程(2)所示的離散系統(tǒng)模型，下述方程表示了一個(gè)考慮了模型的內(nèi)部噪聲W(k)和檢測到的噪聲V(k)的模型x(K+1)=Ad·x(k)+Bd·u(k)+N·W(k)y(k)=Cd·x(k)+V(k) ……(9)其中 E[W(k)]=E[V(k)]=OE[W(k)·W′(k)]=QE[V(k)·V′(k)]=RE[V(n)·V′(n)]=O ……(10)E［］是由下述方程表示的平均時(shí)間
假設(shè)估計(jì)狀態(tài)變量x(k)的變量Z(k)由下述方程表示z(K+1)=F·z(k)+L·u(k)+G·g(k) ……(12)其中F＝A－GCL＝B狀態(tài)量x(k)與估計(jì)量z(k)之間的估計(jì)條件由下述方程給出E［｜x(k)-Z(k)｜2］→O(k→∷) ……(13)滿足方程(12)和(13)的G作為Ricatti方程的解由下述方程給出。
O=P-APA′+APC′(R+CPC′)-1CPA′-NQN′G＝APC′(R+CPC′)-1……(14)F、L和G由如下的相應(yīng)的因子表示，并且狀態(tài)估計(jì)電路43的乘法器4301－4305、4306－4310和4311－4315的相應(yīng)的系數(shù)aij、hi和gi(i,j=1,2,3,…)由方程(15)給出 圖12表示了狀態(tài)估計(jì)電路43的另一個(gè)例子。在圖12中，狀態(tài)估計(jì)電路43有一個(gè)類似于圖11所示的結(jié)構(gòu)。然而，通過按在控制邏輯中稱為爾曼濾波器的觀測器算法獲得的最佳值，圖11中所示的相應(yīng)的乘法器4301－4305的系數(shù)數(shù)aij、hi和gi(i,j=1,2,3,…)可以估計(jì)乘法器4303、4308、4311和4312的系數(shù)a13、a23、a31和a32。即，圖12中的狀態(tài)估計(jì)電路43包括加法器4333、4334和4335及延遲裝置4336、4337和4338，加法器4333、4334和4335用于對相應(yīng)的乘法器4322－4325、4326－4329和4330－4332的輸出求和，延遲裝置4336、4337和4338用于暫時(shí)存儲相應(yīng)的加法器4333、4334和4335的輸出。乘法器4322和4326分別輸出延遲裝置4336的輸出與系數(shù)A11和A21的乘積。類似地，乘法器4323和4327分別輸出延遲裝置4337的輸出與系數(shù)A12和A22的乘積，而乘法器4330輸出延遲裝置4338的輸出與系數(shù)A33的乘積。乘法器4324、4328和4331輸出與系數(shù)A33的乘積。乘法器4324、4328和4331輸出速度控制值u(n)與相應(yīng)的系數(shù)H1、H2和H3的乘積，而乘法器4325、4329和4332輸出速度信息y(t)與相應(yīng)的系數(shù)G1、G2和G3的乘積。與圖11所示的狀態(tài)估計(jì)電路43相比，圖12所示的狀態(tài)估計(jì)電路43中的乘法次數(shù)和加法次數(shù)更少。
如上所述，速度控制電路4的狀態(tài)估計(jì)電路43分別將電機(jī)的轉(zhuǎn)速、滑架的移動速度和功率傳輸機(jī)構(gòu)的變化線性變換成速度控制值，并輸出信號S1、S2和S3。將這些信號S1、S2和S3與由狀態(tài)方程獲得的相應(yīng)的系數(shù)Kf1、Kf2和Kf3相乘獲得的信號加到積分放大器42的輸出上。另一方面，積分放大器42順序地對速度差信號el進(jìn)行積分并將其保持一個(gè)恒定的時(shí)間。當(dāng)差信號變成0時(shí)，積分器42的輸出消失。此時(shí)，加法器44的輸出的變化也停止，得到一個(gè)恒定的輸出。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)速值SN4趨近于0時(shí)，作為積分放大器42與控制器45的輸出的和的速度控制值SN7也趨近于0。
圖13是角度控制電路5的一個(gè)詳細(xì)的電路框圖。在圖13中，減法器51計(jì)算目標(biāo)角度值SN13與轉(zhuǎn)角值SN6之間的角度差e2。加法器56對從一個(gè)初始時(shí)刻開始的角度差e2求平均而后將積分得到的值乘以一個(gè)預(yù)定的第一系數(shù)而獲得的值、轉(zhuǎn)角值SN6乘以一個(gè)預(yù)定的第二系數(shù)而獲得的值、以及轉(zhuǎn)速值SN4乘以一個(gè)預(yù)定的第三系數(shù)而獲得的值相加，并將其和作為角度控制值SN8輸出。角度差積分。52從初始時(shí)刻開始對角度差e2積分或求平均，并且乘法器53、54和55將其輸入信號與預(yù)定的第一、第二和第三系數(shù)相乘。
乘法器54和55的第二和第三系數(shù)是負(fù)值，并在角度控制期間決定控制量的幅度。即，盡管第二和第三系數(shù)的絕對值很大，但收斂于目標(biāo)角度值很快，當(dāng)然，還不是很穩(wěn)定的。相反地，當(dāng)這些系數(shù)的絕對值很小時(shí)，盡管收斂時(shí)間變長但轉(zhuǎn)角控制可能是穩(wěn)定的。當(dāng)轉(zhuǎn)角值SN6等于目標(biāo)角度值SN13時(shí)，乘法器53和54的輸出的和變成0。當(dāng)同時(shí)轉(zhuǎn)速值SN4也變成0時(shí)，角度控制值SN8變成0。
圖14是速度和角度比較器8的一個(gè)詳細(xì)的電路框圖。在圖14中，速度比較器81輸出速度控制值SN7作為控制驅(qū)動值SN80，直至轉(zhuǎn)速值SN4落入一個(gè)第一預(yù)定速度范圍εs內(nèi)，并且當(dāng)它落入第一速度范圍εs內(nèi)時(shí)輸出角度控制值SN8作為控制驅(qū)動值SN80。當(dāng)轉(zhuǎn)速值SN4和轉(zhuǎn)角值SN6分別落入比第一預(yù)定速度范圍窄的第二預(yù)定范圍εv內(nèi)和一個(gè)預(yù)定角度范圍εx內(nèi)時(shí)，速度／角度比較器82停止提供作為電機(jī)驅(qū)動控制值SN9的控制驅(qū)動值SN80，否則，將輸出控制值SN80作為電機(jī)驅(qū)動控制值SN9。
圖15表示了轉(zhuǎn)速值SN4與時(shí)間之間的關(guān)系，圖16表示了轉(zhuǎn)速值SN4與轉(zhuǎn)角值SN6之間的關(guān)系。下面參照圖13至圖16詳細(xì)描述角度控制電路5和速度／角度比較器8。由于速度控制電路4未采用轉(zhuǎn)角值SN6，所以難以將電機(jī)94精確地停在目標(biāo)停止角度上。當(dāng)速度／角度比較器8檢測到電機(jī)94的速度落入一個(gè)停止閾值εs范圍內(nèi)時(shí)，利用角度控制電路5的輸出構(gòu)成將電機(jī)94停在目標(biāo)停止角度PY上的角度控制系統(tǒng)。速度／角度比較器8輸出速度控制值SN7直至轉(zhuǎn)速值SN4落入預(yù)定速度范圍εs內(nèi)，并且當(dāng)它落入預(yù)定速度范圍εs內(nèi)時(shí)輸出角度控制值SN8，如圖15所示，并且最終當(dāng)轉(zhuǎn)速值SN4和轉(zhuǎn)角值SN6分別落入一個(gè)比預(yù)定速度范圍εs窄的一個(gè)預(yù)定速度范圍εV內(nèi)和一個(gè)預(yù)定角度范圍εx內(nèi)時(shí)，停止控制驅(qū)動值，如圖16所示。伴隨著這個(gè)操作，電機(jī)94的角度和速度分別逐漸落入閾值εX和εV的范圍內(nèi)，并且電機(jī)94的角度和速度分別收斂于目標(biāo)停止角度和0。此時(shí)，比較器82產(chǎn)生一個(gè)控制結(jié)束標(biāo)志。
圖17是脈沖寬度調(diào)制電路6的一個(gè)詳細(xì)電路框圖，圖18是表示脈沖寬度調(diào)制電路的操作的波形圖。在這些圖中，寄存器61存儲電機(jī)驅(qū)動控制值SN9。高速時(shí)鐘計(jì)數(shù)器63計(jì)數(shù)高速時(shí)鐘SN3。比較器62將寄存器61的輸出與高速時(shí)鐘計(jì)數(shù)器63的輸出進(jìn)行比較，并且當(dāng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器63的輸出等于寄存器61的輸出時(shí)，輸出一個(gè)符合信號SN63。另一方面，高速時(shí)鐘分頻器64將高速時(shí)鐘SN3分頻并輸出時(shí)鐘分頻信號SN61。分頻信號SN61的周期是電機(jī)94的驅(qū)動脈沖的周期。RS觸發(fā)器65分別由時(shí)鐘分頻信號SN61和符合信號SN63置位和復(fù)位，并輸出一個(gè)電機(jī)驅(qū)動脈沖SN62。因此，電機(jī)驅(qū)動脈沖SN62的脈沖寬度相對于寄存器61的輸出值而變化。選擇器66根據(jù)來自速度檢測部分1的指示轉(zhuǎn)動方向的信號SN5可選擇地輸出電機(jī)驅(qū)動脈沖SN62作為正向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN10或反向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN11。在這個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)的正向轉(zhuǎn)動是順時(shí)鐘方向的轉(zhuǎn)動而反向轉(zhuǎn)動是逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動。由于當(dāng)電機(jī)94啟動時(shí)的初始時(shí)刻尚未產(chǎn)生方向指示信號SN15，所以選擇器66根據(jù)目標(biāo)值產(chǎn)生器部分100(圖3)的輸出(未示出)強(qiáng)制地決定起始時(shí)刻的轉(zhuǎn)動方向。
圖19是功率放大器7的詳細(xì)電路框圖。在圖19中，功率放大器7包括四個(gè)橋接的晶體管71－74。橋的一端連接于電源76，而另一端連接于電機(jī)94。晶體管71和72響應(yīng)于正向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN10而導(dǎo)通以由電源76提供電流使電機(jī)94順時(shí)針(CW)方向旋轉(zhuǎn)。另一方向，當(dāng)提供反向電機(jī)驅(qū)動脈沖SN11時(shí)，晶體管73和74導(dǎo)通以由電源74提供電流使電機(jī)94逆時(shí)針(CCW)方向旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在，將描述一個(gè)報(bào)警發(fā)生機(jī)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明的控制滑架移動的控制裝置中，使用了許多延遲元件，即寄存器。因此，當(dāng)由于加、減和／或乘的結(jié)果發(fā)生溢出時(shí)，不可能實(shí)現(xiàn)正常的控制。為了處理這個(gè)問題，當(dāng)發(fā)生溢出時(shí)或確定電機(jī)驅(qū)動電壓相對于電源電壓變得異常時(shí)，強(qiáng)制停止伺服控制，以防止系統(tǒng)的電和／或機(jī)械損壞。此外，本發(fā)明的裝置具有當(dāng)由于裝置中的電路損壞和／或?qū)Ь€損壞而不能進(jìn)行正常速度和位置控制時(shí)產(chǎn)生報(bào)警的功能。盡管沒有表示出實(shí)現(xiàn)這些功能的具體電路，但說明可以監(jiān)測相應(yīng)的電路中采用的加法器和／或乘法器的輸出是否溢出并且如果發(fā)生溢出就停止伺服控制就足夠了。
圖20是表示如圖3所示的控制具有打印頭滑架移動的控制裝置的操作的一個(gè)流程圖。在開始調(diào)整時(shí)，用于控制的所有寄存器和計(jì)數(shù)器都清零并且然后設(shè)置以各種常數(shù)(S1)。然后，速度檢測器1和角度檢測器2檢測電機(jī)94的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角并計(jì)算它們的數(shù)值(S2)如果在步驟S2中計(jì)算的電機(jī)94的速度超出預(yù)定速度范圍εS(S3)，則速度／角度比較器8由速度控制電路4執(zhí)行速度控制(S4)。如果在速度控制期間沒有溢出(S5)，則速度／角度比較器8產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動控制值SN9以驅(qū)動電機(jī)94(S6)，并由于沒有控制結(jié)束標(biāo)示而再次執(zhí)行步驟S2。當(dāng)在步驟S2中計(jì)算的電機(jī)94的速度落入預(yù)定速度范圍εS內(nèi)但仍超出預(yù)定速度范圍εV時(shí)或當(dāng)在步驟S2中計(jì)算的電機(jī)94的角度超出預(yù)定角度范圍εX時(shí)(S8)，由角度控制電路5執(zhí)行角度控制(S9)。如果在這個(gè)角度控制期間沒有溢出(S5)，則速度／角度比較器8產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動值SN9以驅(qū)動電機(jī)94(S6)，并由于沒有控制結(jié)束標(biāo)志而再次執(zhí)行步驟S2。當(dāng)在步驟S2中計(jì)算的電機(jī)94的速度落入預(yù)定速度范圍εS內(nèi)并且又落入預(yù)定速度范圍εV內(nèi)并且在步驟S2中計(jì)算的電機(jī)94的角度落入預(yù)定角度范圍εX內(nèi)時(shí)(S8)，產(chǎn)生控制結(jié)束標(biāo)志(S11)并且控制終止(S7)。如果在速度控制和角度控制期間有溢出(S5)，則執(zhí)行報(bào)警處理(S10)，產(chǎn)生控制結(jié)束標(biāo)志(S11)，并且控制終止(S7)。
如上文所述，根據(jù)本發(fā)明，通過以下技術(shù)方案獲得了一種控制打印頭滑架移動的高速且無誤差的控制裝置檢測滑架移動機(jī)構(gòu)的電機(jī)(電機(jī)經(jīng)一個(gè)功率傳輸機(jī)構(gòu)連接于打印頭滑架)的轉(zhuǎn)速值、轉(zhuǎn)角值和轉(zhuǎn)動方向，產(chǎn)生一個(gè)速度控制值以使得轉(zhuǎn)速值更接近于設(shè)定速度值，由轉(zhuǎn)角值產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使得轉(zhuǎn)角值更接近于目標(biāo)角度值，根據(jù)轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)角值是否分別落入一個(gè)預(yù)定速度范圍和一個(gè)預(yù)定角度范圍而輸出速度控制值或角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值或者停止該輸出，根據(jù)電機(jī)驅(qū)動控制值和轉(zhuǎn)動方向產(chǎn)生一個(gè)正向或反向電機(jī)驅(qū)動信號并根據(jù)正向或反向電機(jī)驅(qū)動脈沖給電機(jī)提供一個(gè)電機(jī)驅(qū)動功率。
應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明并不限于所述的實(shí)施例，并且可以以各種方式進(jìn)行更改。例如，盡管脈沖寬度調(diào)制制電路6是根據(jù)來自速度／角度比較器8的電機(jī)驅(qū)動控制值SN9進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制而產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動脈沖的，但是也可以采用一個(gè)脈沖頻率調(diào)制電路來代替脈沖寬度調(diào)制電路。
盡管通過參照附圖用優(yōu)選實(shí)施例已對本發(fā)明進(jìn)行了完整的描述，但是熟知該領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然將會做出各種改變和替換。因此，除非這些改變和替換脫離本發(fā)明范圍，否則它們應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制具有一個(gè)打印頭的滑架移動的控制裝置，通過用電機(jī)驅(qū)動信號驅(qū)動該電機(jī)同時(shí)控制該電機(jī)驅(qū)動信號完成該滑架的移動，該控制裝置包括一個(gè)速度檢測器，用于檢測該電機(jī)的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生一個(gè)指示該電機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速值和一個(gè)指示該電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向的信號；一個(gè)角度檢測器，用于檢測該電機(jī)的轉(zhuǎn)角并產(chǎn)生一個(gè)指示該電機(jī)從一個(gè)初始位置轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角值；一個(gè)速度確定電路，用于根據(jù)表示目標(biāo)轉(zhuǎn)角的目標(biāo)角度值、表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)速度值和該轉(zhuǎn)角值確定要設(shè)定的一個(gè)設(shè)定速度值；一個(gè)速度控制電路，用于根據(jù)該轉(zhuǎn)速值與該設(shè)定速度值之間差的產(chǎn)生一個(gè)速度控制值以使該轉(zhuǎn)速值更接近于該設(shè)定速度值；一個(gè)角度控制電路，用于根據(jù)該目標(biāo)角度值與該轉(zhuǎn)角值之間差的值產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使該轉(zhuǎn)角值更接近于該目標(biāo)角度值；一個(gè)選擇電路，用于當(dāng)該轉(zhuǎn)速值大于一個(gè)第一速度值時(shí)選擇該速度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值，并且當(dāng)該轉(zhuǎn)速值小于該第一速度值時(shí)選擇該角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值；以及一個(gè)驅(qū)動信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生一個(gè)電機(jī)驅(qū)動信號，根據(jù)該電機(jī)驅(qū)動控制值的幅度調(diào)制該電機(jī)驅(qū)動信號，并且用于根據(jù)指示轉(zhuǎn)動方向的該信號輸出該電機(jī)驅(qū)動信號作為一個(gè)正向電機(jī)驅(qū)動信號或一個(gè)反向電機(jī)驅(qū)動信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于進(jìn)一步包括根據(jù)所述滑架的移動距離信息產(chǎn)生所述目標(biāo)角度值和所述目標(biāo)速度值的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述速度確定電路包括一個(gè)用于確定所述轉(zhuǎn)角是否等于所述目標(biāo)角度值的符合確定電路、一個(gè)用于當(dāng)該轉(zhuǎn)角值等于該目標(biāo)角度值時(shí)輸出該目標(biāo)速度值作為所述設(shè)定速度值并給該符合確定電路提供另一個(gè)目標(biāo)角度值的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述速度控制電路包括一個(gè)減法器、一個(gè)求平均電路、一個(gè)狀態(tài)估計(jì)電路和一個(gè)狀態(tài)反饋電路，該減法器用于計(jì)算所述設(shè)定速度值與所述轉(zhuǎn)速值之間的速度差，該求平均電路用于從一個(gè)初始時(shí)刻開始對該速度差求平均，該狀態(tài)估計(jì)電路用于根據(jù)所述速度控制值和該轉(zhuǎn)速值估計(jì)所述滑架的速度和來源于所述電機(jī)的所述電機(jī)的所述功率傳輸機(jī)構(gòu)的狀態(tài)變量，該狀態(tài)反饋電路用于輸出將該轉(zhuǎn)速值、該滑架速度和該狀態(tài)變量與相應(yīng)的增益相乘的信號并將該乘積信號加到該求平均電路的一個(gè)輸出上而產(chǎn)生該速度控制值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于所述狀態(tài)估計(jì)電路根據(jù)一個(gè)先前的時(shí)刻的所述轉(zhuǎn)速值、所述滑架速度及所述狀態(tài)變量與相應(yīng)的系數(shù)的乘積的和輸出在某一時(shí)刻的該轉(zhuǎn)速值、該滑架速度及該狀態(tài)變量的所說估計(jì)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述角度控制電路包括一個(gè)減法器、一個(gè)加法器，該減法器用于計(jì)算所述目標(biāo)角度值與所述轉(zhuǎn)角值之間的角度差，該加法器用于將由從一個(gè)初始時(shí)刻開始對該角度差求平均并將已求平均的角度差乘以一個(gè)第一系數(shù)而獲得的一個(gè)數(shù)值、該轉(zhuǎn)角值乘以一個(gè)第二系數(shù)獲得的一個(gè)數(shù)值、以及所述轉(zhuǎn)速值乘以一個(gè)第三系數(shù)而獲得的一個(gè)數(shù)值相加，并將其和作為所述角度控制值輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述選擇電路包括一個(gè)第一選擇電路、一個(gè)第二選擇電路，該第一選擇電路用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)速值大于所述第一速度值時(shí)輸出所述速度控制值作為控制驅(qū)動值，并且當(dāng)該轉(zhuǎn)速值小于該第一速度值時(shí)輸出所述角度控制值作為控制驅(qū)動值，該第二選擇電路用于當(dāng)該轉(zhuǎn)速值和所述轉(zhuǎn)角值分別低于一個(gè)小于該第一速度值的第二速度值和小于一個(gè)預(yù)定角度值時(shí)停止作為所述電機(jī)驅(qū)動控制值的該控制驅(qū)動值的輸出，否則，輸出該控制驅(qū)動值作為該電機(jī)驅(qū)動控制值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述驅(qū)動信號發(fā)生器包括一個(gè)寄存器、一個(gè)高速時(shí)鐘計(jì)數(shù)器、一個(gè)驅(qū)動電壓比較器、一個(gè)高速時(shí)鐘分頻器、一個(gè)RS觸發(fā)器、一個(gè)選擇器，該寄存器用于存儲所述電機(jī)驅(qū)動控制值，該高速時(shí)鐘計(jì)數(shù)器用于計(jì)數(shù)高速時(shí)鐘，該驅(qū)動電壓比較器用于將該寄存器的輸出與該高速時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行比較并輸出一個(gè)符合信號，該高速時(shí)鐘分頻器用于對該高速時(shí)鐘進(jìn)行分頻并輸出一個(gè)分頻高速時(shí)鐘信號，該RS觸發(fā)器使該分頻高速時(shí)鐘信號和該驅(qū)動電壓符合信號成為置位和復(fù)位信號，并輸出所述電機(jī)驅(qū)動信號，該選擇器用于根據(jù)指示轉(zhuǎn)動方向的所述信號有選擇地輸出該電機(jī)驅(qū)動信號作為所述正向電機(jī)驅(qū)動信號和所述反向電機(jī)驅(qū)動信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)來自一個(gè)固定于所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸上的相應(yīng)的編碼器的轉(zhuǎn)動信號，產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)速值、指示轉(zhuǎn)動方向的所述信號和所述目標(biāo)角度值。
10.一種控制具有一個(gè)打印頭的滑架移動的控制裝置，通過用電機(jī)驅(qū)動信號驅(qū)動該電機(jī)，同時(shí)控制該電機(jī)驅(qū)動信號而完成該滑架的移動，該控制裝置包括速度檢測裝置，用于產(chǎn)生指示該電機(jī)的轉(zhuǎn)速的一個(gè)轉(zhuǎn)速值；角度檢測裝置，用于產(chǎn)生指示該電機(jī)從一個(gè)初始位置轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角的一個(gè)轉(zhuǎn)角值；速度確定裝置，用于根據(jù)表示目標(biāo)轉(zhuǎn)角的目標(biāo)角度值、表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)速度值和該轉(zhuǎn)角值確定要設(shè)定的一個(gè)設(shè)定速度值；速度控制裝置，用于根據(jù)該轉(zhuǎn)角值與該設(shè)定速度值之間的差值產(chǎn)生一個(gè)速度控制值以使該轉(zhuǎn)速值更接近于該設(shè)定速度值；角度控制裝置，用于根據(jù)該目標(biāo)角度值與轉(zhuǎn)角值之間的差值產(chǎn)生一個(gè)角度控制值以使該轉(zhuǎn)角值更接近于該目標(biāo)角度值；選擇裝置，用于當(dāng)該轉(zhuǎn)速值大于一個(gè)第一速度值時(shí)選擇該速度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值，并且當(dāng)該轉(zhuǎn)角值小于第一速度值時(shí)選擇該角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值；以及驅(qū)動信號發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)電機(jī)驅(qū)動信號并輸出該電機(jī)驅(qū)動信號，根據(jù)該電機(jī)驅(qū)動控制值的幅度調(diào)制該電機(jī)驅(qū)動信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制裝置，其特征在于進(jìn)一步包括根據(jù)所述滑架的移動距離信息產(chǎn)生所述目標(biāo)角度值和所述目標(biāo)速度值的裝置。
12.一種控制具有一個(gè)打印頭的滑架移動的控制方法，通過用電機(jī)驅(qū)動信號驅(qū)動該電機(jī)，同時(shí)控制該電機(jī)驅(qū)動信號來完成該滑架的移動，該控制方法包括以下步驟檢測該電機(jī)的轉(zhuǎn)速并產(chǎn)生一個(gè)指示該電機(jī)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速值和一個(gè)指示該電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向的信號；檢測該電機(jī)的轉(zhuǎn)角并產(chǎn)生一個(gè)指示該電機(jī)從一個(gè)初始位置轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角值；根據(jù)表示目標(biāo)轉(zhuǎn)角的目標(biāo)角度值、表示目標(biāo)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)速度值和該轉(zhuǎn)角值，確定要設(shè)定的一個(gè)設(shè)定速度值；根據(jù)該轉(zhuǎn)速值與該設(shè)定速度值之間的差值，產(chǎn)生一個(gè)速度控制值，以使該轉(zhuǎn)速值更接近于該設(shè)定速度值；根據(jù)該目標(biāo)角度值與該轉(zhuǎn)角值之間的差值，產(chǎn)生一個(gè)角度控制值，以使該轉(zhuǎn)角值更接近于該目標(biāo)角度值；當(dāng)該轉(zhuǎn)速值大于一個(gè)第一速度值時(shí)選擇該速度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值，并且當(dāng)該轉(zhuǎn)速值小于該第一速度值時(shí)選擇該角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值；產(chǎn)生一個(gè)電機(jī)驅(qū)動信號，該電機(jī)驅(qū)動信號是根據(jù)該電機(jī)驅(qū)動控制值的幅度調(diào)制的，并根據(jù)指示轉(zhuǎn)動方向的該信號，輸出該電機(jī)驅(qū)動信號作為一個(gè)正向電機(jī)驅(qū)動信號或一個(gè)反向電機(jī)驅(qū)動信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于進(jìn)一步包括根據(jù)所述滑架的移動距離信息產(chǎn)生所述目標(biāo)角度值和所述目標(biāo)速度值的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于所述確定所述設(shè)定速度值的步驟包括確定所述轉(zhuǎn)角值是否等于所述目標(biāo)角度值，并當(dāng)該轉(zhuǎn)角值等于該目標(biāo)角度值時(shí)輸出所述目標(biāo)速度值作為該設(shè)定速度值的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于所述產(chǎn)生所述速度控制值的步驟包括以下步驟計(jì)算所述設(shè)定速度值與所述轉(zhuǎn)速值之間的速度差，從一個(gè)初始時(shí)刻開始對速度差求平均，根據(jù)所述速度控制值和該轉(zhuǎn)速值估計(jì)所述滑架的速度和來源于所述電機(jī)的所述功率傳輸機(jī)構(gòu)的狀態(tài)變量，輸出將該轉(zhuǎn)速值、該滑架速度和該狀態(tài)變量的估計(jì)值與相應(yīng)的增益相乘的估計(jì)信號，并將該乘積信號加到該求平均步驟獲得的一個(gè)輸出上而產(chǎn)生該速度控制值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于所述產(chǎn)生所述角度控制值的步驟包括以下步驟計(jì)算所述目標(biāo)角度值與所述轉(zhuǎn)角值之間的角度差，將由從一個(gè)初始時(shí)刻開始對該角度差求平均并將已求平均的角度差乘以一個(gè)第一系數(shù)而獲得的一個(gè)數(shù)值、該轉(zhuǎn)角值乘以一個(gè)第二系數(shù)而獲得的一個(gè)數(shù)值、以及所述轉(zhuǎn)速值乘以一個(gè)第三系數(shù)而獲得的一個(gè)數(shù)值相加，并且將其和輸出作為所述角度控制值。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于所述選擇步驟包括以下步驟當(dāng)所述轉(zhuǎn)速值大于所述第一速度值時(shí)輸出所述速度控制值作為控制驅(qū)動值，并且當(dāng)該轉(zhuǎn)速值小于該第一速度值時(shí)輸出所述角度控制值作為控制驅(qū)動值，當(dāng)該轉(zhuǎn)速值和所述轉(zhuǎn)角值分別低于一個(gè)小于該第一速度值的第二速度值和小于一個(gè)預(yù)定角度值時(shí)停止作為所述電機(jī)驅(qū)動控制值的該控制驅(qū)動值的輸出，否則，輸出該控制驅(qū)動值作為該電機(jī)驅(qū)動控制值。
全文摘要
一種控制有打印頭安裝在其上的滑架移動的控制裝置，包括速度檢測裝置，產(chǎn)生指示電機(jī)轉(zhuǎn)速值和指示電機(jī)轉(zhuǎn)向的信號；角度檢測裝置，產(chǎn)生指示電機(jī)的轉(zhuǎn)角值；速度確定裝置，根據(jù)目標(biāo)角度值、目標(biāo)速度值和轉(zhuǎn)角值確定一設(shè)定速度值；速度控制裝置，產(chǎn)生速度控制值；角度控制裝置，產(chǎn)生角度控制值；選擇裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)速值大于或小于第一速度值時(shí)選擇速度控制值或角度控制值作為電機(jī)驅(qū)動控制值；驅(qū)動脈沖發(fā)生裝置，產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動信號。
文檔編號B41J19/20GK1106339SQ931211
公開日1995年8月9日 申請日期1993年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月15日
發(fā)明者稗田智治, 石崎直 申請人:日本電氣株式會社