JPH0318397A - Detection controller for overload of sewing machine - Google Patents

Detection controller for overload of sewing machine

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JPH0318397A
JPH0318397A JP15222389A JP15222389A JPH0318397A JP H0318397 A JPH0318397 A JP H0318397A JP 15222389 A JP15222389 A JP 15222389A JP 15222389 A JP15222389 A JP 15222389A JP H0318397 A JPH0318397 A JP H0318397A
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JP
Japan
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motor
value
sewing machine
fuzzy
difference
Prior art date
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JP15222389A
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Akira Orii
折井 章
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Janome Corp
Original Assignee
Janome Sewing Machine Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To exactly detect a value (overload state) of a difference to a rating loss value of a sewing machine motor by setting a voltage value applied to the motor and a measured rotating speed as input values, deriving an overload value of the motor by a fuzzy rule generated in advance, and bringing the control of a DC motor to fuzzy inference in accordance with the overload value. CONSTITUTION:A target evaluating device 1 of a fuzzy inferring device 4 compares an operation command from a controller and a rotating speed of a control object 3, and a fuzzy inferring part 2 brings the feedback quantity of a DC motor to fuzzy inference, and controls electric energy supplied to the DC motor. The control object 3 is the DC motor, and a state X is an applied voltage and a rotating speed of the DC motor. From these data, a loss value PLos and a current value I of the DC motor are calculated, and the fuzzy inferring part 2, first of all, infers a difference PLj to a rating loss value of the DC motor by a fuzzy rule 1 from these values, and subsequently, infers a set rotation speed N of the DC motor from an accumulated value SIGMAPLj.T of the difference to the rating loss value and the current value by a fuzzy rule 2, and controls electric energy supplied to the DC motor.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、ミシンモー夕として使用しているDCモータ
に対してファジィ推論により定格損失値との差を求め、
更に定格損失値との差の累積値と電流値とによりDCモ
ータの設定すべき回転速度を推論し、DCモータへの供
給電力量を制御するミシンの過負荷検出制御装置に関す
る。
The present invention uses fuzzy reasoning to determine the difference between the rated loss value and the DC motor used as a sewing machine motor.
The present invention further relates to an overload detection control device for a sewing machine that infers the rotational speed to be set for the DC motor based on the cumulative value of the difference from the rated loss value and the current value, and controls the amount of power supplied to the DC motor.

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ミシンを駆動するミシンモータの損失値を知り、過負荷
状態であるかを検出する方法には、以下に示すようなも
のがあっI;。 l)第7図に示すように、ミシン内蔵形の従来例で、ミ
シンモータの損失値を知るためには、ミシンモータの電
流値を知る必要があり、これを電流検出抵抗R5で検出
していた。 ここで、回路構威について簡単に説明する。 第7捌において、コントローラのボリュームVR1は、
制御用電源Vccに接続され、コントローラの踏み込み
量に応じて電圧が変化するようになっており、抵抗Rl
およびコンデンザCIからなるフィルターを介して、l
チップCPU(以後IC2)のA/D変換端子A/DI
に接続され、この電圧レベルに応じたDCモータM制御
用のPWM(パルス幅制御)信号がIC2から出力され
るようになっている。 リセットIC(ICI)は、IC2のRESET端子に
接続され、制御用電源Vccの立ち上がり、立ち下がり
を検出し、IC2を初期化する。 DCモータMは、ミシンモータ駆動用電源vbとMOS
FET(以後FETI)のドレイン間に接続され、DC
モータMと並列に7リーホイルダイオードD1が接続さ
れている。 FETIのソースには抵抗R5が接続されており、この
抵抗R5は、DCモータMの電流検出抵抗であり、後記
するように低抵抗、高容量のものである。 電流検出抵抗R5の検出信号(電圧)は、抵抗R6およ
びコンデンザC3からなるフィルターを介して、IC2
のA/D変換用端子A/’D3に入力されるようになっ
ている。 またD2は、A/D3の入力端子への入力電圧のオーバ
ーを防止するための保護用ダイオードである。 FETIはパワーMOSFETで、DCモータMの駆動
用電源をスイッチングするだめのドライバで、そのゲー
1・がFETIのゲート保護用抵抗R4およびゲー11
c3を介してIC2に接続されており、IC2から出力
されるPWM信号により制御される。 回転検出器10は、本実施例では円板スリットとフォト
インクラプタによりDCモータの回転速度を検出し、そ
の検出信号はIC2のポートPlに入力されるようにな
っている。 抵抗R2、抵抗R3は、DCモータMの駆動用電源の電
圧を検出するための分圧抵抗で、抵抗R2と抵抗R3と
の接続点の電圧は制御用電源Vcc(5V)を越えない
ように設定され、IC2のA/D変換用端子A//D2
に接続されている。 コンデンザC2は、分圧電圧レベルのフィルター用のコ
ンデンザである。 この電流検出抵抗R5の容量は、DCモータM3 −4 のような電流変化の大きいモータを使用する場合、かな
り大きな容量のものを使用しなければならないという問
題があった。 即ち、第7図に示す従来の方式によると、第1に、DC
モータMと直列に接続された電流検出抵抗R5に電流が
流れると、MO S F E T(F E Tl)のソ
ース電位が上昇し、その結果FETIのゲート電圧が相
対的に低下し、FET1をドライブできなくなる。 このため、MOSFETのゲート供給電源として、制御
用の電源Vcc=5Vの他により高い電圧の電源、例え
ばVa=12Vの電源を必要としていIこ。 また第2に、通常の状態でミシンを駆動するDCモータ
の定格電流は、1A程度であり、定格運転時の電流を検
出するために、そ.の抵抗に発生する電圧を1V程度と
して抵抗値を決めると、抵抗R5の抵抗値は、lΩとな
る。 しかし、ミシンのロック時には、少なくも10A程度流
れる。 このミシンのロック時には、抵抗R5には、(1 0A
)2X(1Ω)− 1 0 0Wを越える発熱が生じる
。 実際のシステムでは、ミシンがロックするとロック検出
動作により短時間でDCモータMへの通電が停止するよ
うになっているため、抵抗R5の容量はIOOWの数分
の1でよいが、この容量のものでもミシンに内蔵させる
のはスペースもとり、無駄であった。 2)また、1)とは別の従来例に係わるフィードバック
制御方式によるミシンモー夕の過負荷検出方法は、第5
図に示すように設定回転速度に対してロック検出回転速
度を予め設定しておき、時刻TIでロック状態に近い負
荷Dが加わった時、回転速度の検出によりこの状態を検
出し、ミシンモータへの電力供給を停止していた。 ミシンモー夕の再駆動は、コントローラを踏み直すか、
スタート/ストップボタンを操作するかで行っていた。 この操作を繰り返し行うと、ミシンモータおよびドライ
ブ回路が発熱し、これらの故障の原因となり、最悪の場
合には焼損する場合もあった。 該従来例によると、前記したように設定回転速度に対し
てロック検出回転速度が一定の値に設定されているので
、ミシンモータが負荷A−Cで示すようなやや過負荷状
態で運転されている場合、その状態を検出することはで
きず、このような状態で長時間運転が行われると、その
過負荷状態の程度に応じて、前記した場合と同様に、ミ
シンモータおよびドライブ回路の故障の原因となってい
lこ。 この問題を解決するために、ミシンモー夕に温度センザ
を取り付け、ミシンモータの温度上昇値がある規定値以
上になったかにより、過負荷状態の検出を行うことが考
えられる。 この場合、温度センザはミシンモー夕の内部に取り付け
ることが製造上困難であり、その結果、外郭に取り付け
るのが一般的である。 しかし、ミシンモータの外郭と内部の温度上昇値の差は
、第6図に示すようにモータへの電力供給量により変化
し、しかもミシンモータ間でばらつくので、外郭の温度
上昇値から内部の正確な温度上昇値を検出することは困
難であり、過負荷状態の検出に対して正確性の面で実用
上の問題があっIこ。 [課題を解決するだめの手段及び発明の作用]本発明は
、DCモータを用いてミシンの上軸および下軸を駆動す
る電子ミシンにおいて、該モタに印加する電圧値と回転
速度とを入力値として、予め作成されたファジィルール
により該モータの定格損失値との差を推論し、更に該定
格損失値との差の累積値と電流値とにより該DCモータ
の設定すべき回転速度を推論するファジィ推論装置を備
えたミシンの過負荷検出制御装置を提供するもので、更
に、前記ファジィ推論装置のファジィルルは、該モータ
の電流値および損失値により定格損失値との差のPLj
を推論し、更に該定格損失値との差の累積値ΣPLj4
と該DCモータの電流値とにより該DCモータの設定す
べき回転速度を推論するようにしたミシンの過負荷検出
制御装7 一8 置を提供するもので、本発明のミシンの過負荷検出制御
装置は、 第1に、従来例のようにミシンモータの電流検出を行う
ための電流検出部を必要とせず、またミシンモー夕の発
熱量を検出する温度センサを用いずに、しかも従来例と
比較して正確にミシンモー夕の定格損失値との差の値(
過負荷状態)の検出が可能となるという作用がある。 第2に、ミシンモー夕の定格損失との差の累積値と電流
値とによりミシンモー夕の設定すべき回転速度を推論し
、ミシンモー夕に供給する電力量の制御が行えるので、
ミシンモータのやや過負荷状態が長時間続いた場合には
、設定回転速度を低くすることによりミシンモー夕の損
失値が減少し、モータの異常な発熱を防止でき、ミシン
がロック状態に近い最悪状態が続いた場合には、設定回
転速度が急激に低下しやがて停止するように制御され、
またこの場合に従来例のように繰り返しON/OFFを
行うと、ファジィルールの定格損失値との差の累積値Σ
PLj4’が非常に大きくなり、その値がある値以上に
なると起動信号が発生してもミシンモー夕が起動しない
ように制御されるので、従来例のようにミシンモータお
よびドライブ回路が発熱し故障の原因となるといった問
題が解決できるという作用がある。
[Prior art and problems to be solved by the invention] Conventionally,
There are methods for knowing the loss value of the sewing machine motor that drives the sewing machine and detecting whether it is overloaded, as shown below. l) As shown in Figure 7, in the conventional example of a built-in sewing machine, in order to know the loss value of the sewing machine motor, it is necessary to know the current value of the sewing machine motor, and this is detected by the current detection resistor R5. Ta. Here, the circuit structure will be briefly explained. In the 7th round, the volume VR1 of the controller is
It is connected to the control power supply Vcc, and the voltage changes depending on the amount of depression of the controller.
and a condenser CI,
A/D conversion terminal A/DI of chip CPU (hereinafter referred to as IC2)
The IC 2 outputs a PWM (pulse width control) signal for controlling the DC motor M according to this voltage level. The reset IC (ICI) is connected to the RESET terminal of IC2, detects the rise and fall of the control power supply Vcc, and initializes IC2. DC motor M is a sewing machine motor drive power supply vb and MOS
Connected between the drains of FET (hereinafter referred to as FETI), DC
A seven-lead wheel diode D1 is connected in parallel with the motor M. A resistor R5 is connected to the source of FETI, and this resistor R5 is a current detection resistor for the DC motor M, and has a low resistance and a high capacity as described later. The detection signal (voltage) of current detection resistor R5 is passed through a filter consisting of resistor R6 and capacitor C3 to IC2.
It is designed to be input to the A/D conversion terminal A/'D3. Further, D2 is a protection diode for preventing the input voltage to the input terminal of A/D3 from exceeding. FETI is a power MOSFET, which is a driver for switching the power supply for driving the DC motor M, and its gate 1 is connected to the gate protection resistor R4 and gate 11 of the FETI.
It is connected to IC2 via c3, and is controlled by the PWM signal output from IC2. In this embodiment, the rotation detector 10 detects the rotation speed of the DC motor using a disc slit and a photo-incrapter, and its detection signal is input to the port Pl of the IC2. Resistor R2 and resistor R3 are voltage dividing resistors for detecting the voltage of the drive power supply of DC motor M, and the voltage at the connection point between resistor R2 and resistor R3 should not exceed control power supply Vcc (5V). A/D conversion terminal A//D2 of IC2 is set.
It is connected to the. Capacitor C2 is a capacitor for filtering the divided voltage level. There is a problem in that the current detection resistor R5 must have a fairly large capacity when using a motor with large current changes such as the DC motor M3-4. That is, according to the conventional system shown in FIG.
When a current flows through the current detection resistor R5 connected in series with the motor M, the source potential of MOSFET (FETl) increases, and as a result, the gate voltage of FETI decreases relatively, causing FET1 to I can't drive anymore. Therefore, in addition to the control power supply Vcc = 5V, a higher voltage power supply, for example, a power supply of Va = 12V, is required as the gate supply power for the MOSFET. Second, the rated current of the DC motor that drives the sewing machine under normal conditions is approximately 1A, and in order to detect the current during rated operation, the If the resistance value is determined by assuming that the voltage generated across the resistor is about 1V, the resistance value of the resistor R5 will be 1Ω. However, when the sewing machine is locked, at least about 10A flows. When this sewing machine is locked, the resistor R5 has (1 0A
) 2X(1Ω) - Generates heat exceeding 100W. In the actual system, when the sewing machine locks, the power supply to the DC motor M is stopped in a short time due to the lock detection operation, so the capacitance of the resistor R5 may be a fraction of IOOOW. However, it would take up space and be wasteful to have it built into the sewing machine. 2) In addition, a method for detecting overload of a sewing machine motor using a feedback control method according to a conventional example different from 1) is described in the fifth section.
As shown in the figure, the lock detection rotation speed is set in advance for the set rotation speed, and when a load D close to the lock state is applied at time TI, this state is detected by detecting the rotation speed and the sewing machine motor is power supply had been stopped. To restart the sewing machine motor, press the controller again or
This was done by operating the start/stop button. If this operation is repeated, the sewing machine motor and drive circuit generate heat, causing failure of these parts, and in the worst case, burning out. According to the conventional example, since the lock detection rotational speed is set to a constant value with respect to the set rotational speed as described above, the sewing machine motor is operated in a slightly overloaded state as shown by loads A-C. If the sewing machine is overloaded, the condition cannot be detected, and if the machine is operated for a long time in such a condition, the sewing machine motor and drive circuit may fail, depending on the degree of overload condition, as in the case described above. It is the cause of this. In order to solve this problem, it is conceivable to attach a temperature sensor to the sewing machine motor and detect an overload condition based on whether the temperature rise of the sewing machine motor exceeds a certain specified value. In this case, it is difficult to manufacture the temperature sensor inside the sewing machine motor, and as a result, it is generally installed on the outside of the sewing machine. However, as shown in Figure 6, the difference between the temperature rise value between the outer shell and the inside of the sewing machine motor changes depending on the amount of power supplied to the motor, and also varies between sewing machine motors. It is difficult to detect temperature rise values, and there are practical problems in terms of accuracy for detecting overload conditions. [Means for Solving the Problems and Effects of the Invention] The present invention provides an electronic sewing machine that uses a DC motor to drive the upper and lower shafts of the sewing machine, in which the voltage value and rotation speed applied to the motor are input values. The difference from the rated loss value of the motor is inferred using fuzzy rules created in advance, and the rotational speed to be set for the DC motor is further inferred from the cumulative value of the difference from the rated loss value and the current value. The present invention provides an overload detection control device for a sewing machine equipped with a fuzzy inference device, and furthermore, the fuzzy inference device is configured to calculate PLj of the difference from the rated loss value based on the current value and loss value of the motor.
Inferred is the cumulative value ΣPLj4 of the difference from the rated loss value.
The present invention provides an overload detection control device for a sewing machine that infers the rotational speed to be set for the DC motor based on the current value of the DC motor and the current value of the DC motor. First, the device does not require a current detection section to detect the current of the sewing machine motor as in the conventional example, and does not use a temperature sensor to detect the amount of heat generated by the sewing machine motor. Accurately calculate the difference between the rated loss value and the sewing machine motor (
This has the effect of making it possible to detect overload conditions. Second, the rotational speed to be set for the sewing machine motor can be inferred from the cumulative value of the difference between the rated loss of the sewing machine motor and the current value, and the amount of power supplied to the sewing machine motor can be controlled.
If the sewing machine motor is slightly overloaded for a long time, lowering the set rotation speed will reduce the loss value of the sewing machine motor and prevent the motor from generating abnormal heat, resulting in the worst situation where the sewing machine is close to a locked state. If this continues, the set rotational speed will be controlled to drop rapidly and eventually stop.
In addition, in this case, if ON/OFF is repeatedly performed as in the conventional example, the cumulative value Σ of the difference from the rated loss value of the fuzzy rule
If PLj4' becomes very large and its value exceeds a certain value, the sewing machine motor will be controlled so as not to start even if a start signal is generated, which will cause the sewing machine motor and drive circuit to heat up and cause a malfunction, as in the conventional example. It has the effect of solving the problem that caused it.

【実施例】【Example】

以下、本発明にを実施例により説明する。 ○ミシンの過負荷検出制御装置の構或 第1図において、ファジィ推論装置4の目標評価装置1
は、コントローラからの運転指令と制御対象3(本実施
例ではDCモータ)の回転速度を比較し、評価する装置
であり、ファジィ推論部2は、DCモータM(第2図)
のフィードバック量を7アジイ推論し、DCモータMに
供給する電力量を制御する装置である。 本実施例では、制御対象3はDCモータMであり、状態
Xは、DCモータの印加電圧と回転速度である。 これらのデータから後記するDCモータMの損失値P 
Losと電流値Iとが算出され、ファジィ推論部2は、
まず、これらの値から7アジイルールlにより、DCモ
ータMの定格損失値との差PLjを推論し、次に7アジ
イルール2により、定格損失値との差の累積値ΣPLj
 −Tと電流値とからDCモータMの設定回転速度Nを
推論し、DCモータMに供給する電力量を制御する。 次に、ファジィルールについて説明する。 第1図において、「○ルール1、○ルール2」のところ
に示されるグラ7は、それぞれメンバーシップ関数をグ
ラフ化したもので、各グラフの縦軸は、0かも1までの
メンバシップ値(membership value)
または度合を示す。 ○ルール1 ルール1の各グラフの横軸のパラメータは、それぞれ同
図の左からこの順に損失値Plos(単位W)、電流値
I(単位A)、DCモータの定格損失値との差PLj(
単位W)を示す。 ○ルール2 ルール2の各グラ7の横軸のパラメータは、それぞれ同
図の左からこの順に定格損失値との差の累積値ΣPLj
”r (単位W)、電流値I(単位A)、設定回転速度
N(単位rpm)を示す。 これらのルール1およびルール2の各パラメータは、そ
れぞれ各グラフの横軸に対して具体的な値を有している
が、ここでは定性的に示すに止める。 推論は、まず、検出されたDCモータMの電圧値Vと実
測回転速度とから後記する式で算出された電流値Iおよ
び損失値P Losに対する各メンバーシップ関数のう
ち小さいほうの度合に対する値から、DCモータMの定
格損失値との差PLjを推論する。 次に定格損失値との差の累積値ΣPLj−Tおよび電流
値に対するメンバーシップ関数のうち大きいほうの度合
に対する値から、DCモータMの設定回転速度Nを推論
し、DCモータに供給する電力量を制御する。 11一 −42 ODCモータの特性 次に、DCモータMの特性について第3図を参照しなが
ら説明する。 同図に示すDCモータMの特性カーブから、以下に示す
式が或立する。 V−K−N・Φ+R A− I −−−−−−−−−−
−−( 1 )但し、(1)式において、 V:電圧 K:定数 N:回転速度 RA:電機子抵抗 I;電流 Φ:磁束 を示す。 電流値Iを求める式は、(1)式を変形して、I − 
(V−K−N・Φ) / R A−−−−−−−( 2
 )となる。 また、DCモータMの損失P LOSは、次式で与えら
れる。 PLOS− I 2・R A + W l−−−−−−
−−−−−−( 3 )但し、(3)式において、 W1は無負荷損で Wl−D・N+W D:係数 W:速度に無関係な損失 である。 (2)式において、定数K1電機子抵抗RAの値は予め
知られており、磁束Φもある運転条件範囲が決まれば予
め知ることができるので、DCモータMの回転速゜度N
と印加電圧Vが分かれば、(2)式から電流Iを求める
ことができる。 また、(3)式において、電流値Iは(2)式で与えら
れ、前記したように電機子抵抗RAの値は予め知られて
おり、無負荷損Wlの係数D1速度に無関係な損失Wも
予め知られているので、DCモータMの回転速度Nと印
加電圧Vが分かれば、(3)式から損失値P Losを
を求めることができる。 07アジイ制御の概要 次に、ファジィ制御の概要について簡単に説明する。 前記したように、ルール1の各グラフの横軸のパラメー
タは、それぞれ同図の左か.らこの順に損失値Plos
(単位W)、電流値I(単位A)、DCモータMの定格
損失値との差PLj(単位W)を示している。 一般的に、DCモータMの定格損失値との差PLjを求
めるためには、(3)式で損失値P Losを求め、そ
の値から予め知られている定格損失値を引けばよいが、
敢えてルール1を設けた理由は以下の理由による。 前記したように、DCモータMの損失値P Losを与
える(3)式および(3)式に係わる(2)式の電機子
抵抗RA,磁束Φ、無負荷損W1の値は予め知られてい
るが、これらの値はいわば「平均値」であり、DCモー
タ間でばらつき、また、DCモークMの運転状態によっ
てもばらつく値である。 このため、損失値P LOSN電流値Iを曖昧な値とし
て扱い、これらの各値とルールlの推論結果としての定
格損失値との差PLjをそれぞれパラメータとするメン
バーシップ関数を経験則、および実験の繰り返しにより
作或し、定格損失値との差PIjを7ァジィ推論するこ
とにより、比較的高精度な値が得られることになる。 また前記したように、ルール2の各グラフの横軸のパラ
メータは、それぞれ同図の左からこの順に定格損失値と
の差の累積値ΣPLj4’ (単位W)、電流値1 (
単位A)、設定回転速度N(単位rpm)を示す。 このルール2においても同様に、定格損失値との差の累
積値ΣPLj−T1電流値■とルール2の推論結果とし
ての設定回転速度Nをそれぞれパラメータとするメンバ
ーシップ関数をそれぞれパラメータとするメンバーシッ
プ関数を経験則、および実験の繰り返しにより作或し、
設定回転速度Nをファジィ推論することにより、比較的
高精度な値が得られることになる。 制御の手順は、まず、検出されたDCモータMの電圧値
Vと実測回転速度とによりDCモータMl5 の特性を表す(2)式(3)式で算出された電流値1お
よび損失値P Logに対する各メンバーシップ関数の
うち小さいほうの度合に対する値から、DCモータの定
格損失値との差PLjのメンバーシップ関数により、定
格損失値との差PLjを推論する。 次に、定格損失値との差の累積値ΣPLj−Tおよび電
流値■に対するメンバーシップ関数のうち大きいほうの
度合に対する値から、DCモータの設定回転速度Nのメ
ンバーシップ関数により、DCモータMの設定回転速度
Nを推論し、DCモータMに供給する電力量を制御する
。 ○ミシンの過負荷検出制御 次に、主として第1図および第2図を参照しながら本発
明の実施例に係わるミシンモー夕の過負荷検出制御につ
いて説明する。 本実施例は、従来例とは異なり、電流検出抵抗(第7図
におけるR5)を必要とせず、その結果MOSFET 
CFETI)をドライブする電源は、従来例のようにV
a(通常12V)を必要とせずミシン制御用電源のVc
c−5Vでよいため、従来例に16 比べ余りスペースを取る事なくミシンの過負荷検出制御
装置をミシンに内蔵することが可能となつブこ。 第2図において、コン1・ローラVRIを踏み込むと、
lチップCPU (以後IC2)はコントローラVRI
のレベルをA/D変換し、DCモータMがそれに対応し
た回転速度になるようにPMW信号(パルス幅制御信号
)を出力する。 IC2は、DCモータMの印加電圧のピーク値■Pをも
とめるために、抵抗R2、抵抗R3で分圧された値をA
/D変換し、分圧分を補正したデジタル値を算出する。 DCモータの印加電圧■は、この算出された値VPから
以下の式により求められる。(第4図参照) v−vPXTP/T−−−−−−−−−−−−−−−−
(4)但し、(4)式において、 TP;パルス幅(時間表示) T ;最大パルス幅(時間表示) DCモータの回転速度(Nrpm)は、回転検出器を介
してCPUに入力され、電流値Iは、(2)式により、
またDCモータMの損失値P LOSは、(3)式によ
り求められる。 推論は、まず、(4)により求めたDCモータMの電圧
値Vと実測回転速度とから前記した(2)弐および(3
)式で算出された電流値Iおよび損失値P Losに対
する各メンバーシップ関数のうち小さいほうの度合に対
する値から、DCモータの定格損失値との差PLjのメ
ンバーシップ関数により、定格損失値との差PLjを推
論する。 次に定格損失値との差の累積値ΣPLjTおよび電流値
■に対するメンバーシップ関数のうち大きいほうの度合
に対する値から、DCモータMの設定回転速度のメンバ
ーシップ関数により、D’CモータMの設定回転速度N
を推論し、DCモータMに供給する電力量を制御する。 また定格損失値との差の累積値ΣPLj−Tの値がある
値以上になると起動信号が発生してもミシンモータを起
動させないように制御する。 【発明の効果] 以上のように本発明によれば、DCモータを用いてミシ
ンの上軸および下軸を駆動する電子ミシンにおいて、 第1に、従来例のようにミシンモー夕の電流検出を行う
ための電流検出部を必要とせず、またミシンモー夕の発
熱量を検出する温度センザを用いずに、しかも従来例と
比較して正確にミシンモータの定格損失値との差の値(
過負荷状態)の検出が可能となるどいう効果が得られる
。 第2に、ミシンモータの定格損失との差の累積値と電流
値とによりミシンモー夕の設定すべき回転速度を推論し
、ミシンモー夕に供給する電力量の制御が行えるので、
ミシンモー夕のやや過負荷状態が長時間続いた場合には
、設定回転速度を低くすることによりミシンモータの損
失値が減少し、モータの異常な発熱を防止でき、またミ
シンがロック状態に近い最悪状態が続いた場合には、設
定回転速度が急激に低下し、やがて停止するように制御
され、またこの場合に従来例のように繰り返し○N/○
FFを行うと、ファジィルールの定格損l9 失値との差の累積値ΣPLj−Tが非常に大きくなり、
その値がある値以上になると起動信号が発生してもミシ
ンモータを起動させないように制御するので、従来例の
ようにミシンモータおよびドライブ回路が発熱し故障の
原因となるといった問題が解決できるという効果が得ら
れる。
Hereinafter, the present invention will be explained with reference to Examples. ○Structure of overload detection control device for sewing machine In FIG. 1, the target evaluation device 1 of the fuzzy reasoning device 4
is a device that compares and evaluates the operating command from the controller and the rotational speed of the controlled object 3 (DC motor in this embodiment), and the fuzzy inference unit 2 compares and evaluates the rotational speed of the controlled object 3 (DC motor in this example).
This is a device that infers the amount of feedback of and controls the amount of electric power supplied to the DC motor M. In this embodiment, the controlled object 3 is the DC motor M, and the state X is the applied voltage and rotation speed of the DC motor. From these data, the loss value P of the DC motor M, which will be described later, can be calculated.
Loss and current value I are calculated, and the fuzzy inference unit 2 calculates
First, from these values, the difference PLj from the rated loss value of the DC motor M is inferred using the 7Ajii rule 1, and then the cumulative value ΣPLj of the difference from the rated loss value is inferred from the 7Ajii rule 2.
The set rotational speed N of the DC motor M is inferred from -T and the current value, and the amount of electric power supplied to the DC motor M is controlled. Next, fuzzy rules will be explained. In Figure 1, the graphs 7 shown at "Rule 1, Rule 2" are graphs of the membership functions, and the vertical axis of each graph is the membership value (from 0 to 1). membership value)
or indicate degree. ○Rule 1 The parameters on the horizontal axis of each graph in Rule 1 are loss value Plos (unit W), current value I (unit A), and difference PLj (from the left of the figure) to the rated loss value of the DC motor (
The unit is W). ○Rule 2 The parameters on the horizontal axis of each graph 7 in Rule 2 are the cumulative value ΣPLj of the difference from the rated loss value in this order from the left of the figure.
"r (unit: W), current value I (unit: A), and set rotational speed N (unit: rpm). Each of these parameters of Rule 1 and Rule 2 has a specific value on the horizontal axis of each graph. Although it has a value, it will only be shown qualitatively here.The inference is first made by calculating the current value I and the loss by the formula described later from the detected voltage value V of the DC motor M and the measured rotation speed. The difference PLj from the rated loss value of the DC motor M is inferred from the value for the smaller degree of each membership function for the value PLos.Next, the cumulative value ΣPLj-T of the difference from the rated loss value and the current value The set rotational speed N of the DC motor M is inferred from the value for the larger degree of the membership functions for , and the amount of power supplied to the DC motor is controlled. The characteristics of M will be explained with reference to Fig. 3. From the characteristic curve of DC motor M shown in the figure, the following equation is established: V-K-N・Φ+R A- I ------ ------
--(1) However, in equation (1), V: voltage K: constant N: rotational speed RA: armature resistance I; current Φ: magnetic flux. The formula for determining the current value I is obtained by transforming formula (1) into I −
(V-K-N・Φ) / RA---------(2
). Further, the loss P LOS of the DC motor M is given by the following equation. PLOS- I 2・RA + W l------
--------(3) However, in equation (3), W1 is a no-load loss Wl-D·N+WD D: Coefficient W: A loss unrelated to speed. In equation (2), the value of the constant K1 armature resistance RA is known in advance, and the magnetic flux Φ can also be known in advance once a certain range of operating conditions is determined.
If the applied voltage V is known, the current I can be determined from equation (2). In addition, in equation (3), the current value I is given by equation (2), and as mentioned above, the value of armature resistance RA is known in advance, and the coefficient D of no-load loss Wl is the loss W that is unrelated to speed. are also known in advance, so if the rotational speed N of the DC motor M and the applied voltage V are known, the loss value P Los can be determined from equation (3). 07 Overview of fuzzy control Next, an overview of fuzzy control will be briefly explained. As mentioned above, the parameters on the horizontal axis of each graph of Rule 1 are shown on the left side of the figure. In this order, the loss value Plos
(unit: W), current value I (unit: A), and difference PLj (unit: W) from the rated loss value of the DC motor M. Generally, in order to find the difference PLj from the rated loss value of the DC motor M, it is sufficient to find the loss value PLos using equation (3), and then subtract the known rated loss value from that value.
The reason why we intentionally set Rule 1 is as follows. As mentioned above, the values of armature resistance RA, magnetic flux Φ, and no-load loss W1 in equation (3) and equation (2) related to equation (3) that give the loss value P Los of DC motor M are known in advance. However, these values are so-called "average values" and vary among DC motors, and also vary depending on the operating state of the DC moke M. For this reason, the loss value P LOSN current value I is treated as ambiguous values, and a membership function whose parameters are the difference PLj between each of these values and the rated loss value as the inference result of rule l is calculated based on empirical rules and experiments. By repeating this, or by inferring the difference PIj from the rated loss value, a relatively highly accurate value can be obtained. Also, as mentioned above, the parameters on the horizontal axis of each graph of Rule 2 are, in this order from the left of the figure, the cumulative value of the difference from the rated loss value ΣPLj4' (unit: W), the current value 1 (
Unit A) indicates the set rotational speed N (unit rpm). Similarly, in Rule 2, the membership function whose parameters are the cumulative value ΣPLj - T1 current value ■ of the difference with the rated loss value and the set rotational speed N as the inference result of Rule 2 is used as a parameter. Create a function using empirical rules and repeating experiments,
By performing fuzzy inference on the set rotational speed N, a relatively highly accurate value can be obtained. The control procedure is as follows: First, the current value 1 and the loss value P Log calculated using equations (2) and (3) expressing the characteristics of the DC motor Ml5 based on the detected voltage value V of the DC motor M and the measured rotational speed. The difference PLj from the rated loss value of the DC motor is inferred from the membership function of the difference PLj from the rated loss value of the DC motor. Next, from the cumulative value ΣPLj-T of the difference with the rated loss value and the membership function for the current value ■, the membership function of the set rotational speed N of the DC motor is used to calculate the DC motor M's value. The set rotational speed N is inferred and the amount of power supplied to the DC motor M is controlled. Overload detection control of a sewing machine Next, overload detection control of a sewing machine motor according to an embodiment of the present invention will be explained with reference mainly to FIGS. 1 and 2. Unlike the conventional example, this example does not require a current detection resistor (R5 in FIG. 7), and as a result, the MOSFET
CFETI), the power supply that drives the V
Vc of the sewing machine control power supply without requiring a (usually 12V)
Since only c-5V is required, it is possible to incorporate the sewing machine's overload detection control device into the sewing machine without taking up much space compared to the conventional example. In Figure 2, when you step on controller 1/roller VRI,
The l-chip CPU (hereinafter referred to as IC2) is the controller VRI.
A/D conversion is performed on the level of , and a PMW signal (pulse width control signal) is outputted so that the DC motor M has a rotation speed corresponding to the level. In order to obtain the peak value ■P of the voltage applied to the DC motor M, IC2 converts the voltage divided by resistors R2 and R3 into A.
/D conversion and calculate a digital value with the partial pressure corrected. The applied voltage (■) of the DC motor is determined from the calculated value VP by the following formula. (See Figure 4) v-vPXTP/T
(4) However, in equation (4), TP: Pulse width (time display) T: Maximum pulse width (time display) The rotation speed (Nrpm) of the DC motor is input to the CPU via the rotation detector, and the current The value I is given by equation (2),
Further, the loss value P LOS of the DC motor M is determined by equation (3). The inference is first made based on the voltage value V of the DC motor M obtained by (4) and the measured rotational speed.
) From the value for the smaller degree of each membership function for the current value I and the loss value PLos calculated by the formula, the difference from the rated loss value PLj of the DC motor is determined by the membership function of the difference PLj from the rated loss value of the DC motor. Infer the difference PLj. Next, the setting of the D'C motor M is determined by the membership function of the set rotational speed of the DC motor M from the value corresponding to the larger degree of the cumulative value ΣPLjT of the difference from the rated loss value and the membership function for the current value ■. Rotational speed N
is inferred, and the amount of power supplied to the DC motor M is controlled. Further, when the cumulative value ΣPLj-T of the difference from the rated loss value exceeds a certain value, the sewing machine motor is controlled not to be started even if a start signal is generated. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in an electronic sewing machine that uses a DC motor to drive the upper and lower shafts of the sewing machine, firstly, current detection of the sewing machine motor is performed as in the conventional example. It does not require a current detection unit for the sewing machine motor, nor does it require a temperature sensor to detect the heat generation amount of the sewing machine motor.
This has the effect of making it possible to detect overload conditions. Second, the rotational speed to be set for the sewing machine motor can be inferred from the cumulative value of the difference from the rated loss of the sewing machine motor and the current value, and the amount of power supplied to the sewing machine motor can be controlled.
If the sewing machine motor is slightly overloaded for a long time, lowering the set rotation speed will reduce the loss value of the sewing machine motor and prevent abnormal heat generation of the motor. If the condition continues, the set rotational speed is rapidly reduced and then controlled to stop, and in this case, the rotation speed is repeatedly ○N/○ as in the conventional example.
When FF is performed, the cumulative value ΣPLj−T of the difference from the rating loss l9 of the fuzzy rule and the lost value becomes very large,
When this value exceeds a certain value, the sewing machine motor is controlled so as not to start even if a start signal is generated, which solves the problem of conventional sewing machine motors and drive circuits that generate heat and cause malfunctions. Effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図から第4図は本発明の実施例に係り、第1図はミ
シンの過負荷検出制御用の77ジイ推論装置を示すブロ
ック図、第2図はミシンに内蔵されたミシンの過負荷検
出制御回路のブロック図、第3図はDCモータの特性を
示す線図、第4図はPWM制御における印加電圧の求め
方を説明する図、第5図は各負荷状態における実測回転
速度とロック検出回転速度等との関係を示す図、第6図
はミシンモー夕の内部と外郭との温度上昇の関係を示す
図、第7図は従来例に係わるミシンに内蔵されたミシン
の過負荷検出制御回路のブロック図である。 4はファジィ推論装置、■は電流値、MはDC2〇一 モー夕、Nは設定回転速度、P Losは損失値、PL
jは定格損失値との差、ΣPLj4”は定格損失値との
差の累積値、■は電圧値である。
1 to 4 relate to embodiments of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a 77J inference device for overload detection control of a sewing machine, and FIG. A block diagram of the detection control circuit, Figure 3 is a diagram showing the characteristics of the DC motor, Figure 4 is a diagram explaining how to determine the applied voltage in PWM control, and Figure 5 is the actual rotation speed and lock in each load state. Figure 6 is a diagram showing the relationship between the detected rotational speed, etc., Figure 6 is a diagram showing the relationship between the temperature rise between the inside and the outer shell of the sewing machine motor, and Figure 7 is the overload detection control of the sewing machine built into the conventional sewing machine. It is a block diagram of a circuit. 4 is the fuzzy inference device, ■ is the current value, M is the DC201 mode, N is the set rotation speed, P Los is the loss value, PL
j is the difference from the rated loss value, ΣPLj4'' is the cumulative value of the difference from the rated loss value, and ■ is the voltage value.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 I、DCモータを用いてミシンの上軸および下軸を駆動
する電子ミシンにおいて、該モータに印加する電圧値V
と実測回転速度とを入力値として、予め作成されたファ
ジィルールにより該モータの過負荷値を求め、該過負荷
値に応じてDCモータの制御をファジィ推論するファジ
ィ推論装置を備えていることを特徴とするミシンの過負
荷検出制御装置。 II、前記ファジィ推論装置のファジィルールは、該モー
タの電流値Iと損失値PLosとにより定格損失値との
差PLjを推論し、更に該定格損失値との差の累積値Σ
PLj・Tと該DCモータの電流値Iとにより該DCモ
ータの設定回転速度を推論することを特徴とする請求項
Iに記載のミシンの過負荷検出制御装置。
[Claims] I. In an electronic sewing machine that uses a DC motor to drive the upper and lower shafts of the sewing machine, a voltage value V applied to the motor;
The present invention is equipped with a fuzzy inference device that calculates the overload value of the motor using a fuzzy rule created in advance using and the measured rotational speed as input values, and fuzzy infers the control of the DC motor according to the overload value. Features: Sewing machine overload detection control device. II. The fuzzy rules of the fuzzy inference device infer the difference PLj from the rated loss value from the current value I of the motor and the loss value PLos, and further calculate the cumulative value Σ of the difference from the rated loss value.
2. The overload detection control device for a sewing machine according to claim 1, wherein a set rotational speed of the DC motor is inferred from PLj·T and a current value I of the DC motor.
JP15222389A 1989-06-16 1989-06-16 Detection controller for overload of sewing machine Pending JPH0318397A (en)

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JP15222389A JPH0318397A (en) 1989-06-16 1989-06-16 Detection controller for overload of sewing machine
US07/942,681 US5341454A (en) 1989-06-16 1992-05-19 DC motor control in electronic sewing machine

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272428A (en) * 1992-02-24 1993-12-21 The United States Of America As Represented By The U.S. Environmental Protection Agency Fuzzy logic integrated control method and apparatus to improve motor efficiency

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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