DE102015202436B4 - Vorrichtung, Verfahren und nichtflüchtiges Computerlesbares Medium zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10), aufweisend:einen Resolver-Digital-Wandler (120), der eingerichtet ist, um einen entsprechenden Ausgangswinkel (θ^) durch Schätzen von Resolver-Positionsinformationen aus einem Resolver-Ausgangssignal zu erzeugen; undeine Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung (130), die eingerichtet ist, um eine jeweilige Amplitude MN@Nω_targetund eine jeweilige Phase ϕN@Nω_targetvon Positionsfehlerkomponenten in einer jeweiligen Ordnung N in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals unter Verwendung des Resolver-Ausgangssignals und des Ausgangswinkels (θ^) zu bestimmen, so dass gilt: Positionsfehlerkomponente der Ordnung N = MN@Nω_targetcos (N ω_target t - ϕN@Nω_target), wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist und t die Zeit ist,und um die bestimmten Amplituden MN@Nω_targetund Phasen ϕN@Nω_targetzu einer jeweiligen Amplitude MN@elektrischeWinkelgeschwindigkeit 0 und einer jeweilige Phase ϕN@elektrischeWinkelgeschwindigkeit0von Positionsfehlerkomponenten der jeweiligen Ordnung N in einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umzuwandeln,dadurch gekennzeichnet, dassder Resolver-Digital-Wandler (120) einen Fehler (θ-θ^) durch Berücksichtigung der Positionsfehlerkomponenten in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 in dem Fehler (θ-θ^) zwischen einem Positionswinkel (Θ) des Resolver-Ausgangssignals und dem Ausgangswinkel (θ^) kompensiert, indem ein Positionsfehler-Wandler (122) des Resolver-Digital-Wandlers (120) eingerichtet ist, anhand der bereitgestellten Amplituden MN@elektrische Winkelge-schwindigkeit0und Phasen ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0einen Positionsfehler zu erzeugen gemäß: Positionsfehler= ΣN=0MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0cos(θ^ - ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0), und ein Winkelnachführbeobachter (121) des Resolver-Digital-Wandlers (120) eingerichtet ist, den Ausgangswinkel (θ^) zu erzeugen, für den der Fehler (θ-θ^) kompensiert wird, indem der erzeugte Positionsfehler von dem berechneten Fehler (θ-θ^) subtrahiert wird gemäß:θ−θ−∑N=0MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0cos(θ−ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0).
Description
- HINTERGRUND
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (Koordinatenwandler).
- Beschreibung des Standes der Technik
- Im Allgemeinen werden für eine genaue Geschwindigkeitssteuerung eines Motors, wie beispielsweise ein PermanentmagnetSynchronmotor (PMSM) usw., in einem Resolver (d.h., ein Rotor-Positionssensor eines Motors) gemessene Positionsinformationen verwendet. Wenn jedoch die in dem Resolver gemessenen Positionsinformationen einen Fehler aufweisen, kann eine Kompensation unter Verwendung eines adaptiven rekursiven Least-Squares Filters oder dergleichen durchgeführt werden. Im Allgemeinen, um den Positionsfehler des Resolvers zu kompensieren, messen und kompensieren herkömmliche Verfahren den Positionsfehler, wenn die Geschwindigkeit eines Motors konstant ist.
- Der Resolver gibt ein SIN-Signal und COS-Signal als Positionsinformationen eines Motorrotors aus, der Positionsinformationsfehler des Resolvers wird durch die Übertragungsverhältnisdifferenz des Resolvers, ein unsymmetrisches Anregungssignal, eine uneinheitliche Induktivitätskomponente, die Verzerrung an einer Signalverarbeitungsschaltung, usw. erzeugt, und die Fehlerkomponente der Positionsinformation wird ebenfalls erzeugt.
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- Hierbei beträgt die die Ordnung (N) der Positionsfehlerkomponente aufteilende Referenz 0 ~ 2n als eine Periode auf der Grundlage eines elektrischen Winkels. Als ein Beispiel, wenn ein Quadrupol-Motor verwendet wird, erscheint der Positionsfehler des Resolvers als die Komponente vierter Ordnung eines mechanischen Winkels. Da der mechanische Winkel von 90 Grad dem elektrischen Winkel von 360 Grad entspricht, entspricht er als elektrischer Winkel der Komponente erster Ordnung.
- Jedoch weisen Systeme unter Verwendung eines Resolver-Digital-Wandler- (resolver to digital converter - RDC) Chips oder S/W, die die SIN-, COS-Signale des Resolvers zu jeder der Informationen umwandeln, einen Winkelnachführungsbeobachter (Angle Tracking Observer - ATO) zum Berechnen jeder der Informationen innerhalb des Systems auf. Gemäß der Kennlinie des ATO, variiert der Positionsfehler des Resolvers in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit. In Übereinstimmung mit dem Design-Schema und der Verstärkungscharakteristik des ATO kann der Frequenzgang von verschiedenen ATOs implementiert werden und der Frequenzgang des ATO variiert in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit.
- Tatsächlich wird gemäß der inneren ATO-Kennlinie in einem durch H/W implementierten RDC-Chip oder einer durch S/W implementierten RDC-Funktion, usw., der durch einen Mikrocomputer erkannte Resolver-Positionsfehler in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit unterschiedlich erkannt. Somit gibt es ein Problem, in dem die in einer bestimmten Geschwindigkeit gemessene Positionsfehlerkomponente nicht zur Kompensation in einer anderen Geschwindigkeit verwendet werden kann.
- Die
DE 10 2014 225 865 A1 beschreibt Vorrichtung zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers, welche einen Resolver-Digital-Wandler und eine Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung aufweist. Der Resolver-Digital-Wandler ist eingerichtet, um einen entsprechenden Ausgangswinkel durch Schätzen von Resolver-Positionsinformationen aus einem Resolver-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung ist dazu ausgelegt, um eine jeweilige Amplitude und eine jeweilige Phase von Positionsfehlerkomponenten in einer jeweiligen Ordnung N in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Resolver-Ausgangssignals unter Verwendung des Resolver-Ausgangssignals und des Ausgangswinkels zu bestimmen, so dass gilt: Positionsfehlerkomponente der Ordnung N = MN@Nω_target cos (N ω_target t - ϕN@Nω_target), wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist und t die Zeit ist. Zusätzlich ist die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung dazu ausgelegt, die bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target zu einer jeweiligen Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und einer jeweilige Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 von Positionsfehlerkomponenten der jeweiligen Ordnung N in einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umzuwandeln. - Herkömmliche Techniken zum Kompensieren eines Positionsfehlers eines Resolvers sind auch in der
DE 10 2011 085 491 A1 , derDE 10 2010 023 333 A1 und in derDE 100 36 090 A1 offenbart. - ZUSAMMENFASSUNG
- Somit, um die obigen Probleme zu lösen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers bereitzustellen, die in der Lage sind, genaue Ausgangswinkelinformationen ohne Kompensieren des Positionsfehlers in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit für jede der Informationen, die digital umgewandelt werden in einem durch H/W implementierten RDC-Chip oder eine durch S/W implementierte RDC-Funktion, etc., durch Eingeben eines zuvor berechneten Ergebnisses der Kompensation des Positionsfehlers in einen ATO-Eingang bereitzustellen. Dies deshalb, weil sich der Positionsfehler des Resolvers in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit (z.B. Signalwinkelgeschwindigkeit oder Rotordrehgeschwindigkeit) gemäß der Kennlinie des ATO, der zum Umwandeln von SIN-, COS-Signalen des Resolvers zu jeder der Informationen verwendet wird, ändert.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Programmbefehle zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers enthält, mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
- Die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung kann ferner eingerichtet sein, um die Umwandlung der Positionsfehlerkomponente unter Verwendung einer Abbildungstabelle durchzuführen, in der vorgegebene Abbildungsdaten für das Resolver-Ausgangssignal auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit gespeichert sind.
- Die Abbildungstabelle kann ein Amplitudenverhältnis und eine Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umfassen.
- Die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung kann ferner eingerichtet sein, um die Umwandlung der Positionsfehlerkomponente unter Verwendung eines Amplitudenverhältnisses und einer Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 durchzuführen, die gemäß einer Auswertung eines Frequenzganges eines Winkelnachführungsbeobachters (Angle Trecking Observer - ATO) berechnet werden.
- Die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung kann umfassen: eine Winkelgeschwindigkeits-Bestimmungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um die elektrische Winkelgeschwindigkeit des Resolver-Ausgangssignals zu bestimmen; eine Positionsfehler-Bestimmungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Positionsfehlerkomponente der Ordnung N einschließlich einer Amplitude und einer Phase in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen; und eine Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung, die eingerichtet ist, um die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N als eine Amplitude und eine Phase entsprechend einem Positionsfehler der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 zu berechnen.
- Die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung kann ferner eingerichtet sein, um eine Amplitude MN@Nω_target und eine Phase ϕN@Nω_target der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N zu einer Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und einer Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 entsprechend dem Positionsfehler der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 unter Verwendung der folgenden Gleichung umzuwandeln:
- Das Umwandeln der Positionsfehlerkomponente kann umfassen: Durchführen der Umwandlung der Positionsfehlerkomponente unter Verwendung einer Abbildungstabelle, in der vorgegebene Abbildungsdaten für das Resolver-Ausgangssignal in Abhängigkeit von der elektrischen Winkelgeschwindigkeit gespeichert sind.
- Die Abbildungsdaten können ein Amplitudenverhältnis und eine Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umfassen.
- Das Umwandeln der Positionsfehlerkomponente kann umfassen: Durchführen der Umwandlung der Positionsfehlerkomponente unter Verwendung eines Amplitudenverhältnisses und einer Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0, die gemäß einer Auswertung eines Frequenzganges eines Winkelnachführungsbeobachters (Angle Tracking Observer - ATO) berechnet werden.
- Das Umwandeln der Positionsfehlerkomponente kann umfassen: Bestimmen der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Resolver-Ausgangssignals; Bestimmen einer Positionsfehlerkomponente der Ordnung N einschließlich einer Amplitude und einer Phase in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit, wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist; und Berechnen der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N als eine Amplitude und eine Phase entsprechend einem Positionsfehler der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0.
- Das Berechnen der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N kann umfassen: Umwandeln einer Amplitude MN@Nω_target und einer Phase ϕN@Nω_target der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N zu einer Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und einer Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 entsprechend dem Positionsfehler der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 unter Verwendung der folgenden Gleichung:
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen/beschreiben:
-
1 ein Diagramm zum Erläutern einer Vorrichtung zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. -
2 ein spezifisches Blockdiagramm eines Resolver-Digital-Wandlers (Resolver-Digital Converter - RDC) von1 . -
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs eines Vorrichtung zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In diesem Zusammenhang sind in jeder der Zeichnungen die gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, sofern möglich. Ferner werden ausführliche Beschreibungen für die vorher bekannten Merkmale und/oder Konfigurationen weggelassen. In der folgenden Beschreibung werden Teile, die erforderlich sind, um Abläufe in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen zu verstehen, vorrangig erläutert, und die Beschreibungen für Elemente, die den Kern der Beschreibungen unklar werden lassen können, werden weggelassen. Es kann ebenfalls schematisch dargestellt sein, einige der Elemente in den Figuren können übertrieben dargestellt oder weggelassen werden. Sie reflektieren nicht ganz eine tatsächliche Größe der Größe der einzelnen Elemente, so dass sie nicht dazu vorgesehen sind, den Inhalt, der hier durch die relative Größe und dem Abstand der in der Figur gezeichneten Elemente angegeben ist, jeweils einzuschränken.
- Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine/einer“ und „der/die/das“ dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
- Zusätzlich versteht es sich, dass eines oder mehrere der nachfolgenden Verfahren oder Ausgestaltungen desselben/derselben durch zumindest eine Steuerung ausgeführt werden können. Der Ausdruck „Steuerung“ kann sich auf eine Hardware-Vorrichtung beziehen, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um Programmbefehle zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die Programmbefehle auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
- Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z.B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
- Unter Bezugnahme auf die offenbarten Ausführungsformen zeigt
1 ein Diagramm zum Erläutern einer Vorrichtung 100 zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers 10 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in1 gezeigt, umfasst eine Vorrichtung 100 zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers 10 eine Abbildungstabelle 110, einen Resolver-Digital-Wandler (RDC, Resolver to Digital Converter) 120 und eine Positionsfehler-Lernvorrichtung 130. - Wenn ein analoges Anregungssignal (z.B. Ksinωt) von dem Resolver-Digital-Wandler 120 angelegt wird, erzeugt der Resolver 10 ein sin-Signal (z.B. Kcosθsinωt) und cos-Signal (z.B. Ksinθcosωt) in Abhängigkeit von der Rotorposition eines Motors, wie beispielsweise ein PermanentmagnetSynchronmotor (PMSM), usw., und aus diesem kann der Resolver-Digital-Wandler 120 Resolver-Positionsinformationen, das heißt, Rotorwinkelinformationen θ^ berechnen. Die Geschwindigkeit eines Rotors des Motors kann in Abhängigkeit von einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit w variieren und ein vorgegebener Prozessor kann die Positionssteuerung des Rotors des Motors usw. auf der Grundlage der Positionsinformationen θ^ durchführen.
- Wie der oben beschriebene, kann der Positionsfehler in dem Ausgangssignal des Resolvers 10, der für die durch den Resolver-Digital-Wandler 120 geschätzten Positionsinformationen θ^ betrieben wird, aus Komponenten verschiedener Ordnung zusammengesetzt sein und kann durch verschiedene Verfahren gemessen werden. Jedoch kann die Positionsfehlerkomponente für die gesamte Ordnung (N) der Positionsfehlerkomponente, die unabhängig von dem Positionsfehler-Messverfahren wie in der vorliegenden Offenbarung gemessen wird, durch die Gleichung, wie beispielsweise die Gleichung 2 in Bezug auf die elektrische Winkelgeschwindigkeit w dargestellt werden.
- Hierbei ist N die Ordnung der Positionsfehlerkomponente, t ist die Zeit, ω ist die elektrische Winkelgeschwindigkeit, MN ist die Größe der Amplitude der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N und ϕN ist die Phase der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N. Die Ordnung N muss nicht unbedingt eine ganze Zahl, sondern ebenfalls eine reale Zahl gemäß der Positionsfehlerkomponente sein. Zum Beispiel kann in einem hexapolaren Motor, wenn der Positionsfehler des mechanischen Winkels vierter Ordnung vorhanden ist, eine Komponente der Ordnung 4/6 in dem Ausgangssignal des Resolvers 10 erzeugt werden. Die Amplitude MN und die Phase ϕN sind die Komponenten, die sich gemäß der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω in Abhängigkeit von der vorhergesehenen Kennlinie eines Winkelnachführungsbeobachters (Angle Tracking Observer ATO) (siehe beispielsweise 121 von
2 ) ändern. - In der vorliegenden Offenbarung kann durch Kompensieren der Amplitude MN und der Phase ϕN, die auf der Grundlage des elektrischen Winkelgeschwindigkeits- ω Werts basierend auf der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N, die zuvor in einer bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target gemessen wird, geändert werden, der Positionsfehler in dem gesamten Geschwindigkeits- (z.B. Signalwinkelgeschwindigkeit oder Rotordrehgeschwindigkeit) Bereich korrigiert werden.
- Die Amplitude MN und die Phase ϕN des Positionsfehlers der Ordnung N in einer bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target, die auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω geändert wird, kann aus dem Frequenzgang des zu verwendenden ATO berechnet werden, welcher durch die Auswertung eines Bodediagramms, usw. basierend auf einer ATO-Struktur und seiner Verstärkung erhalten werden kann, sie können durch eine vorherige Messung erhalten werden und sie können in einer Speichereinrichtung in Form einer Abbildungstabelle gespeichert werden. Das heißt, in der Abbildungstabelle 110, die in dem Speichermittel, wie beispielsweise ein Speicher, eine Datenbank, usw., zuvor gespeichert und verwaltet wird, werden durch die Referenz der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 die Abbildungsdaten für das ATO-Amplitudenverhältnis und die ATO-Phasendifferenz für den Positionsfehler der Ordnung N in der als Ziel gesetzten entsprechenden bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target zuvor berechnet oder gemessen und vorbereitet (siehe beispielsweise S110 von
3 ). Anstelle der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target können unter Verwendung einer Frequenz (Hz-Einheiten) die Abbildungsdaten für das ATO-Amplitudenverhältnis und die entsprechende ATO-Phasendifferenz verwendet werden. Das ATO-Amplitudenverhältnis und die ATO-Phasendifferenz, die das Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz für die jeweilige elektrische Geschwindigkeit sind, die zuvor für die elektrische Winkelgeschwindigkeit von 0 umgewandelt wird, wird als ATO Amplitudenverhältnis@Nωtarget , ATO Ph⍰sendifferenz@Nωtarget dargestellt, wie dies im Folgenden beschrieben wird. - In
1 umfasst die Positionsfehler-Lernvorrichtung 130 eine Winkelgeschwindigkeits-Bestimmungsvorrichtung 131, eine Positionsfehler-Bestimmungsvorrichtung 132 und eine Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133. Um die Abbildungstabelle 110 zu verwenden, auf der Grundlage des Ausgangssignals des Resolvers 10, der im Betrieb befindlich ist, und der Positionsinformationen θ^, die durch den Resolver-Digital-Wandler 120 geschätzt werden, bestimmt die Winkelgeschwindigkeits-Bestimmungsvorrichtung 131 zuerst die derzeitige bestimmte elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_target und die Positionsfehler-Bestimmungsvorrichtung 132 kann die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N (z.B. Amplitude und Phase) in einer bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target bestimmen (siehe beispielsweise S120 von3 ). Die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N kann als Gleichung 3 dargestellt werden. Hierbei sind MN@Nω_target, ϕN@Nω_target die Amplitude und die Phase der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in einer bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target. - Durch Bezugnahme auf die Abbildungstabelle 110 wandelt die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133 die Amplitude und die Phase (MN@Nω_target, ϕN@Nω_target) der oben bestimmten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_target und die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N zu der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0, das heißt, die Amplitude und die Phase (MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0, ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0) als Gleichung 4 um (S130). Ebenfalls kann die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133 das obige Umwandeln durch Berechnen des Amplitudenverhältnisses und der Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals in der entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit für die elektrische Winkelgeschwindigkeit von 0 aus der Auswertung des Frequenzganges des zu verwendenden ATO, wie der oben beschriebene, ohne Verwendung der Abbildungstabelle 110 durchführen.
- So bedeutet die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0, die durch die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133 berechnet wird, die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N des Resolvers 10 und anderer Schaltungen vor Passieren des ATO 121.
- Die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0, die durch die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133 berechnet wird, wird in einer vorgegebenen Speichereinrichtung, wie beispielsweise ein Speicher, usw. gespeichert, sie wird konsequent erlernt, aktualisiert und verwaltet durch den Betrieb der Positionsfehler-Lernvorrichtung 130, und die Daten für die gespeicherte Positionsfehlerkomponente wird an den Resolver-Digital-Wandler (RDC) 120 übertragen, so dass der Positionsfehler in dem gesamten Geschwindigkeitsbereich korrigiert werden kann.
-
2 zeigt ein spezifisches Blockdiagramm eines Resolver-Digital-Wandlers (Resolver-Digital Converter - RDC) 120 von1 . Wie in2 gezeigt, umfasst der RDC 120 einen ATO 121 und einen Positionsfehler-Wandler 122. - Der ATO 121 kann die Winkelinformationen θ^ aus dem SIN-Signal und COS-Signal, welche das Ausgangssignal (Winkelinformationen = θ) des Resolvers 10 darstellen, berechnen. Der ATO 121 empfängt die Rückkopplung des Ausgangswinkels θ^ und korrigiert den Ausgangswinkel θ^, um so den Fehler zwischen dem Positionswinkel θ und dem Ausgangswinkel θ^ des Ausgangssignals des Resolvers 10, das als Gleichung 5 eingegeben wird, zu minimieren.
- Ferner empfängt in der vorliegenden Offenbarung der Positionsfehler-Wandler 122 die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N (MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0, ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 für den Ausgangswinkel θ^ von der Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung 133 und koppelt zurück in den ATO 121 (siehe beispielsweise S140 von
3 ). Wenn der Ausgangswinkel θ^ des ATO 121 angenähert ist, da θ=θ^ ist, ist das Berechnen der Positionsfehler der Ordnung N für den Positionswinkel θ des Ausgangssignals des Resolvers 10 ebenfalls in Ordnung. Gemäß dem Wiederholungslernvorgang der Positionsfehler-Lernvorrichtung 130, kann der Positionsfehler-Wandler 122 die Positionsfehlerkomponenten der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 als Gleichung 6 berechnen, und die Positionsfehlerkomponenten der gesamten Ordnung N (N ist 0 oder eine positive reale Zahl ist möglich) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 für den Ausgangswinkel θ^ des ATO 121 werden summiert und in den ATO 121 rückgekoppelt. - Wenn der ATO 121 die Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 von dem Positionsfehler-Wandler 122 als Gleichung 7 empfängt, berechnet der ATO 121 den Fehler θ-θ^ zwischen dem Positionswinkel θ des Ausgangssignals des Resolvers 10 und dem Ausgangswinkel θ^ des ATO 121 und ermöglicht, dass der entsprechende Fehler durch den Positionsfehler von Gleichung 6 beseitigt wird, so dass der Ausgangswinkel θ=θ^, der ohne einen Fehler kompensiert wird, ausgegeben werden kann (siehe beispielsweise S150 von
3 ). - Zum Beispiel werden das SIN-Signal und COS-Signal des Resolvers 10 mit dem SIN-Signal sinθ^ beziehungsweise dem COS-Signal cosθ^ für den Ausgangswinkel θ^ von einem Signalgenerator 211 in den Synthesizern 212, 213 synthetisiert und die synthetisierten Signale werden in einem Subtrahierer 214 subtrahiert. Der Ausgang des Subtrahierers 214 wird mit der Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 von dem Positionsfehler-Wandler 122 in einem Subtrahierer erneut subtrahiert. Demzufolge kann der Ausgangswinkel θ-θ^, der ohne einen Fehler kompensiert wird, durch die Proportional-Integral-Regelung usw. unter Verwendung eines Integrators 1/S und eines Proportionierers K* einer Steuerung 216 für die Ausgabe des Subtrahierers 215 ausgegeben werden.
- Im Allgemeinen kann der Positionsfehler des Resolvers 10 gemäß der Kennlinie des ATO 121 verschieden sein, aber, wie in der vorliegenden Offenbarung, wird er in dem ATO 121 zu dem Positionsfehler in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umgewandelt und reflektiert und wird kompensiert, um den Positionsfehler zu beseitigen, so dass die Kompensation des Positionsfehlers unabhängig von der Kennlinie des ATO möglich ist.
- Die obigen Komponenten oder Funktionen, usw., der Vorrichtung 100 zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers 10 können durch Hardware, Software oder einer Kombination derselben umgesetzt/implementiert werden. Weiterhin, wenn die obigen Komponenten und die Funktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durch einen oder mehrere Computer oder (Halbleiter-) Prozessoren ausgeführt werden, können sie als durch einen Computer oder Prozessor lesbare Codes auf einem durch einen Computer oder Prozessor lesbaren Aufzeichnungsmedium umgesetzt/implementiert werden.
- BEZUGSZEICHEN VON JEDEM DER ELEMENTE IN DEN FIGUREN
-
- 10
- RESOLVER
- 110
- ABBILDUNGSTABELLE
- 122
- POSITIONSFEHLER-WANDLER
- 131
- WINKELGESCHWINDIGKEITS-BESTIMMUNGSVORRICHTUNG
- 132
- POSITIONSFEHLER-BESTIMMUNGSVORRICHTUNG
- 133
- POSITIONSFEHLER-UMWANDLUNGSRECHENVORRICHTUNG
Claims (13)
- Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10), aufweisend: einen Resolver-Digital-Wandler (120), der eingerichtet ist, um einen entsprechenden Ausgangswinkel (θ^) durch Schätzen von Resolver-Positionsinformationen aus einem Resolver-Ausgangssignal zu erzeugen; und eine Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung (130), die eingerichtet ist, um eine jeweilige Amplitude MN@Nω_target und eine jeweilige Phase ϕN@Nω_target von Positionsfehlerkomponenten in einer jeweiligen Ordnung N in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals unter Verwendung des Resolver-Ausgangssignals und des Ausgangswinkels (θ^) zu bestimmen, so dass gilt: Positionsfehlerkomponente der Ordnung N = MN@Nω_target cos (N ω_target t - ϕN@Nω_target), wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist und t die Zeit ist, und um die bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target zu einer jeweiligen Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und einer jeweilige Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 von Positionsfehlerkomponenten der jeweiligen Ordnung N in einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver-Digital-Wandler (120) einen Fehler (θ-θ^) durch Berücksichtigung der Positionsfehlerkomponenten in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 in dem Fehler (θ-θ^) zwischen einem Positionswinkel (Θ) des Resolver-Ausgangssignals und dem Ausgangswinkel (θ^) kompensiert, indem ein Positionsfehler-Wandler (122) des Resolver-Digital-Wandlers (120) eingerichtet ist, anhand der bereitgestellten Amplituden MN@elektrische Winkelge-schwindigkeit 0 und Phasen ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 einen Positionsfehler zu erzeugen gemäß: Positionsfehler= ΣN=0 MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 cos(θ^ - ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0), und ein Winkelnachführbeobachter (121) des Resolver-Digital-Wandlers (120) eingerichtet ist, den Ausgangswinkel (θ^) zu erzeugen, für den der Fehler (θ-θ^) kompensiert wird, indem der erzeugte Positionsfehler von dem berechneten Fehler (θ-θ^) subtrahiert wird gemäß:
- Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 1 , wobei die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung (130) ferner eingerichtet ist, um die Umwandlung der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target unter Verwendung einer Abbildungstabelle (110) durchzuführen, in der vorgegebene Abbildungsdaten für das Resolver-Ausgangssignal auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) gespeichert sind. - Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 2 , wobei die Abbildungstabelle (110) ein Amplitudenverhältnis und eine Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umfasst. - Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 1 , wobei die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung (130) ferner eingerichtet ist, um die Umwandlung der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target unter Verwendung eines Amplitudenverhältnisses und einer Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 durchzuführen, die gemäß einer Auswertung eines Frequenzganges des Winkelnachführungsbeobachters (121) berechnet werden. - Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 1 , wobei die Positionsfehlerkompensations-Lernvorrichtung (130) aufweist: eine Winkelgeschwindigkeits-Bestimmungsvorrichtung (131), die eingerichtet ist, um die elektrische Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals zu bestimmen; eine Positionsfehler-Bestimmungsvorrichtung (132), die eingerichtet ist, um die jeweilige Amplitude MN@Nω_target und die jeweilige Phase ϕN@Nω_target der jeweiligen Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) zu bestimmen ; und eine Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung (133), die eingerichtet ist, um die jeweilige Amplitude MN@elektrische Winkel-geschwindigkeit 0 und die jeweilige Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 der jeweiligen Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 zu berechnen. - Vorrichtung (100) zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 5 , wobei die Positionsfehler-Umwandlungsrechenvorrichtung (133) ferner eingerichtet ist, um die jeweilige Amplitude MN@Nω_target und die jeweilige Phase ϕN@Nω_target der jeweiligen Positionsfehlerkomponente der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) zu der jeweiligen Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und der jeweiligen Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 der jeweiligen Positionsfehlerkomponente P der Ordnung N in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 unter Verwendung der folgenden Gleichung umzuwandeln: - Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10), aufweisend die Schritte zum: Erzeugen eines entsprechenden Ausgangswinkels (θ^) durch Schätzen von Resolver-Positionsinformationen aus einem Resolver-Ausgangssignal; Bestimmen von einer jeweiligen Amplitude MN@Nω_target und einer jeweiligen Phase ϕN@Nω_target von Positionsfehlerkomponenten in einer jeweiligen Ordnung N in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals unter Verwendung des Resolver-Ausgangssignals und des Ausgangswinkels (θ^), so dass gilt: Positionsfehlerkomponente der Ordnung N = MN@Nω_target cos (N ω_target t - ϕN@Nω_target), wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist und t die Zeit ist; und Umwandeln der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target zu einer jeweiligen Amplitude MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und einer jeweilige Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 von Positionsfehlerkomponenten der jeweiligen Ordnung N in einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0; gekennzeichnet durch den Schritt: Kompensieren eines Fehlers (θ-θ^) durch Berücksichtigen der Positionsfehlerkomponenten in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 in dem Fehler (θ-θ^) zwischen einem Positionswinkel (Θ) des Resolver-Ausgangssignals und dem Ausgangswinkel (θ^), indem ein Positionsfehler erzeugt wird gemäß: Positionsfehler= ΣN=0 MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0cos(θ^ - ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0), und der Ausgangswinkel (θ^) erzeugt wird, für den der Fehler (θ-θ^) kompensiert wird, indem der erzeugte Positionsfehler von dem berechneten Fehler (θ-θ^) subtrahiert wird gemäß:
- Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 7 , wobei das Umwandeln der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target ferner aufweist: Durchführen der Umwandlung der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target unter Verwendung einer Abbildungstabelle (110), in der vorgegebene Abbildungsdaten für das Resolver-Ausgangssignal in Abhängigkeit von der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) gespeichert sind. - Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 8 , wobei die Abbildungsdaten ein Amplitudenverhältnis und eine Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umfassen. - Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 7 , wobei das Umwandeln der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target ferner aufweist: Durchführen der Umwandlung der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target unter Verwendung eines Amplitudenverhältnisses und einer Phasendifferenz des Resolver-Ausgangssignals in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0, die gemäß einer Auswertung eines Frequenzganges eines Winkelnachführungsbeobachters (121) berechnet werden. - Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 7 , wobei das Umwandeln der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target ferner aufweist: Bestimmen der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals. - Verfahren zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) nach
Anspruch 11 , wobei das Berechnen der Amplituden MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und Phasen ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 ferner aufweist: Umwandeln der bestimmten Amplituden MN@Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target zu den jeweiligen Amplituden MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und Phasen ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 unter Verwendung der folgenden Gleichung: - Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Programmbefehle zum Kompensieren eines Positionsinformationsfehlers eines Resolvers (10) enthält, das computerlesbare Medium als durch einen Computer oder Prozessor lesbare und umsetzbare Programmbefehle aufweisend: Programmbefehle, die einen entsprechenden Ausgangswinkel (θ^) durch Schätzen von Resolver-Positionsinformationen aus einem Resolver-Ausgangssignal erzeugen; Programmbefehle, die eine jeweilige Amplitude MN@Nω_target und eine jeweilige Phase ϕN@Nω_target von Positionsfehlerkomponenten in einer jeweiligen Ordnung in einer entsprechenden elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωtarget) des Resolver-Ausgangssignals unter Verwendung des Resolver-Ausgangssignals und des Ausgangswinkels (θ^) bestimmen, so dass gilt: Positionsfehlerkomponente der Ordnung N = MN@Nω_target cos (N w_target t - ϕN@Nω_target), wobei N 0 oder eine positive reelle Zahl ist und t die Zeit ist; und Programmbefehle, die die bestimmten Amplituden MN#Nω_target und Phasen ϕN@Nω_target zu einer jeweiligen Amplitude MN@elektrische Winkelge-schwindigkeit 0 und einer jeweilige Phase ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 von Positionsfehlerkomponenten der jeweiligen Ordnung N in einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 umwandeln; gekennzeichnet durch Programmbefehle, die einen Fehler (θ-θ^) durch Berücksichtigen der Positionsfehlerkomponenten in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit von 0 in dem Fehler (θ-θ^) zwischen einem Positionswinkel (θ) des Resolver-Ausgangssignals und dem Ausgangswinkel (θ^) kompensieren, indem anhand der bereitgestellten Amplituden MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0 und Phasen ϕN@elektrische Winkel-geschwindigkeit 0 ein Positionsfehler erzeugt wird gemäß: Positionsfehler= ΣN=0 MN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0cos(0θΛ - ϕN@elektrische Winkelgeschwindigkeit 0), und der Ausgangswinkel (θ^) erzeugt wird, für den der Fehler (θ-θ^) kompensiert wird, indem der erzeugte Positionsfehler von dem berechneten Fehler (θ-θ^) subtrahiert wird gemäß:
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