DE112015006001T5

DE112015006001T5 - Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor

Info

Publication number: DE112015006001T5
Application number: DE112015006001.4T
Authority: DE
Inventors: Morishige Minobe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2017-10-26
Also published as: CN107210691B; CN107210691A; JPWO2016117028A1; JP6305573B2; WO2016117028A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor, der einen Winkelfehler schätzen und genau beheben kann. Ein Positionssensor detektiert eine Rotationsposition eines Elektromotors einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist. Eine Winkelfehlerkorrektureinheit multipliziert die von dem Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) und korrigiert danach einen Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts, oder korrigiert den Winkelfehler für die von dem Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors unter Verwendung eines Werts, der aus dem Multiplizieren des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl) resultiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelkorrekturverfahren für einen Positionssensor zum Korrigieren einer Winkelposition bei einem Positionssensor, einschließlich eines periodischen Fehlers, der alleine durch die Rotationsposition eines Elektromotor bestimmt ist, wobei der Positionssensor z.B. in Steuerungsvorrichtungen von Hebetraktionsmaschinen, Steuerungsvorrichtungen von elektrischen Motoren im Fahrzeugbau, und Steuerungsvorrichtungen von elektrischen Motoren bei Werkzeugmaschinen verwendet wird.
Hintergrund
Es sind herkömmliche Winkeldetektionsvorrichtungen bekannt, bei denen: ein Winkelsignal aus einem Signal detektiert wird, das von einem Winkeldetektor in einem Drehmelder (resolver) detektiert, ein Positionsfehler durch einen Winkelfehlerschätzer berechnet wird, indem man sich auf das detektierte Winkelsignal bezieht, indem man ein Merkmal berücksichtigt, wonach eine Fehlerwellenform des Drehmelders durch einen Bestandteil n-ter Ordnung gebildet ist, die spezifisch für den Drehmelder gegeben ist, und indem man die Reproduzierbarkeit der Fehlerwellenform ausnutzt, ein Geschwindigkeitsfehlersignal berechnet wird, indem man den Positionsfehler differenziert, ein Detektionsfehler für jeden Frequenzbestandteil durch eine Frequenzanalyse des Geschwindigkeitsfehlersignals berechnet wird, z.B. auf der Basis einer Fourier-Transformation, ein geschätztes Winkelfehlersignal erzeugt wird, indem man die berechneten Detektionsfehler kombiniert, und das detektierte Winkelsignal mittels einer Winkelsignalkorrekturschaltung unter Verwendung des erzeugten geschätzten Winkelfehlersignals korrigiert wird (siehe z.B. PTL 1).
Liste der Zitierungen
Patentliteratur

[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2012-145371

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der herkömmlichen Technik treten jedoch die folgenden Probleme auf. Bei der Geschwindigkeitsdetektion unter Verwendung einer herkömmlichen Drehmeldervorrichtung oder Winkeldetektionsvorrichtung eines Drehmelders, wird ein Winkelfehler geschätzt, indem die Rotationsgeschwindigkeit eines Motors durch Differenzierung eines von einem Winkeldetektor detektierten Winkelsignals geschätzt wird und indem man dann die detektierte Geschwindigkeit einer Fourier-Transformationsanalyse unterwirft. Wenn man einen Winkelfehler unter Verwendung der detektierten Geschwindigkeit schätzt, wird die Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers durch die Positionsauflösung der Winkeldetektionsvorrichtung und die Abtastzeit (Zeitauflösung) bei der Geschwindigkeitsberechnung bestimmt. Dies ist dahingehend problematisch, dass sich im Ergebnis ein Quantisierungsfehler bei Winkeldetektionsvorrichtungen mit geringer Positionsauflösung ergibt und man eine ausreichende Schätzgenauigkeit des Winkelfehlers nicht erreicht.
Verfahren zum Schätzen eines Winkelfehlers gemäß einem Verfahren, das verschieden von den herkömmlichen Beispielen sind, sind dahingehend problematisch, dass selbst im Fall, wo man einen Winkelfehler mit guter Schätzgenauigkeit über die Auflösung eines Positionssensors hinaus erhält, die Auflösung des Positionssensors einen Engpass darstellt, wenn man ein Winkelsignal korrigiert, das von einem Positionssensor detektiert wurde, unter Verwendung des erhaltenen Winkelfehlers, und dass man so einen ausreichenden Korrektureffekt nicht erzielt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um die oben genannten Probleme zu lösen, eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor bereitzustellen, die es erlauben, einen Winkelfehler genau zu schätzen und die es ermöglichen, den Winkelfehler ausreichend zu korrigieren.
Lösung des Problems
Die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: einen Winkelfehlerschätzer, der den Winkelfehler der vom Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors schätzt; und eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die den Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, der ein Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers ist, wobei die Winkelfehlerkorrektureinheit den Winkelfehler unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, nachdem die vom Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) multipliziert wurde.
Die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist zudem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: einen Winkelfehlerschätzer, der den Winkelfehler der vom Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors schätzt; und eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die den Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, der ein Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers ist, wobei die Winkelfehlerkorrektureinheit einen Wert verwendet, der von einem Multiplizieren des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl) resultiert, um den Winkelfehler der durch den Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors zu korrigieren.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert der Positionssensor eine Rotationsposition eines Elektromotors einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist. Der Winkelfehlerschätzer schätzt den Winkelfehler für die vom Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors, und die Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert den Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts, der ein Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers ist.
Die Winkelfehlerkorrektureinheit multipliziert die vom Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) und korrigiert danach einen Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts oder korrigiert den Winkelfehler der vom Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors unter Verwendung eines Werts, der aus einem Multiplizieren des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl) resultiert.
Daher wird es möglich, den Winkelfehlerkorrekturwert für eine Korrektur größer als die Auflösung des Positionssensors zu machen, und daher kann man eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und ein Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor erzielen, die es erlauben, einen Winkelfehler genau zu schätzen, und die es erlauben, den Winkelfehler ausreichend zu korrigieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors zeigt, bei dem eine Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 eine Kurve, die ein Beispiel eines Detektionsfehler bei einem Positionssensor der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Winkelfehlerschätzeinheit der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Korrektureinheit der detektierten Position der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Winkelfehlerschätzer und einem Positionssensor zeigt.
7 ist eine erläuternde Darstellung, die den Effekt einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Korrektureinheit für eine detektierte Position der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Winkelfehlerschätzer und einem Positionssensor zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung und Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
Bei der folgenden Erklärung werden identische oder korrespondierende Teile der Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei den unten stehenden Ausführungsformen wird ein Verfahren erklärt, das es erlaubt, einen Winkelfehler ausreichend zu korrigieren, unabhängig von der Auflösung eines Positionssensors, bei einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der schätzt und dann korrigiert, auf der Basis des in den Elektromotor fließenden Stroms, einen positionsabhängigen Winkelfehler, der in der Rotationsposition eines Elektromotors enthalten ist, die das Ausgangssignal eines Positionssensors ist.
Bei den unten stehenden Ausführungsformen werden Beispiele eines Schätzverfahrens erläutert, die das Schätzen eines Winkelfehlers auf der Basis eines Stroms beinhalten, aber sofern das Schätzverfahren nicht von der Auflösung des Positionssensors abhängt, kann das Verfahren auch bei anderen Schätzverfahren verwendet werden.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Steuerungsvorrichtung eines Elektromotors mit einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 und 3 sind Blockdiagramme, die Steuerungsvorrichtungen eines Elektromotors zeigen, bei denen die Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Bei den 1 bis 3 weist die Steuerungsvorrichtung eines Elektromotor eine Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 auf, eine Geschwindigkeitssteuerung 2, eine Stromsteuerung 3, einen Inverter 4, einen elektrischen Motor 5, einen Positionssensor 6, einen Stromsensor (Stromdetektionseinheit) 7, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8, eine Korrektureinheit (Winkelfehlerkorrektureinheit) 9 der detektierten Position, eine Positionsberechnungseinheit 11, einen Koordinatenwandler 12 und eine Winkelfehlerschätzeinheit 20.
Die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 erzeugt einen Geschwindigkeitsbefehlswert für den Elektromotor 5 und gibt diesen aus. Auch wenn es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 ein Positionssteuerungssystem aufweisen. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Fall verwendet werden, wo die Geschwindigkeitsbefehlswert-Erzeugungseinheit 1 ein Positionssteuerungssystem aufweist.
Die Geschwindigkeitssteuerung 2 hat als ihr Eingangssignal eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert von der Geschwindigkeitsbefehlswerterzeugungseinheit 1 und der Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors 5, wie von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 berechnet; die Geschwindigkeitssteuerung 2 erzeugt hier einen Strombefehlswert für den Elektromotor 5 und gibt diesen aus.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 berechnet, und gibt dann aus, die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors 5 auf der Basis der Positionsinformation, die aus einer Korrektur, durch die Korrektureinheit 9 der detektierten Position, der Rotationsposition des Elektromotors 5 resultiert, die das Ausgangssignal des Positionssensors 6 ist. Im einfachsten Fall berechnet die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 die Rotationsgeschwindigkeit durch eine Zeitdifferenzierung der Position.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 kann die Geschwindigkeit auf der Basis der Positionsinformation (z.B. einer Anzahl von Pulsen bei einem optischen Kodierer) von dem Positionssensor 6 berechnen. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 8 kann einen Aufbau zur Zeitmessung aufweisen.
Die Stromsteuerung 3 hat als ihr Eingangssignal eine Differenz zwischen dem Strombefehlswert von der Geschwindigkeitssteuerung 2 und einem Phasenstrom, der das Ausgangssignal des Stromsensors 7 ist, in der 2 gezeigt, oder ein axialer Strom des Elektromotors 5, der von einer Wandlung des Phasenstroms, in der 3 gezeigt, in, z.B., d-q-Achsen durch den Koordinatenwandler 12 gewandelt wird. Die Stromsteuerung 3 erzeugt einen Spannungsbefehlswert des Elektromotors 5 und gibt diesen aus.
Die Positionsberechnungseinheit 11 berechnet, und gibt aus, eine Winkelinformation des Elektromotors 5 auf der Basis der von der Korrektureinheit 9 der detektierten Position korrigierten Positionsinformation. Im Fall einer Vektorsteuerung des Elektromotors 5, wandelt der Koordinatenwandler 12 den Phasenstrom von dem Stromsensor 7 in zur Steuerung geeignete Koordinaten um, z.B. α-β-Achsen, d-q-Achsen oder γ-δ-Achsen.
Die Korrektureinheit 9 der detektierten Position addiert/subtrahiert einen Winkelfehlerschätzwert, der das Ausgangssignal der Winkelfehlerschätzeinheit 20 ist, zu/von der Rotationsposition des Elektromotors 5, wobei es sich um das Ausgangssignal des Positionssensors 6 handelt, und gibt die korrigierte Positionsinformation aus. Die detaillierte Funktion der Korrektureinheit 9 der detektierten Position wird nachfolgend beschrieben.
Der Stromsensor 7 misst den Strom in dem elektrischen Motor 5. Ist der Elektromotor 5 z.B. ein dreiphasiger Elektromotor, gibt es oft gemessene Phasenströme von zwei Phasen, aber es können auch Phasenströme von drei Phasen hier gemessen werden. In den 1 bis 3 misst der Stromsensor 7 einen Ausgangsstrom des Inverters 4, aber alternativ kann der Stromsensor 7 die entsprechenden Phasenströme durch eine Messung eines Busstroms des Inverters 4 schätzen wie bei einer Strommessungsherangehensweise mittels eines Shunt-Widerstands. Dies wirkt sich auf die vorliegende Erfindung in keiner Weise aus.
Der Inverter 4 wandelt die Spannung einer Leistungsquelle, nicht gezeigt, in eine gewünschte variable Spannung und variable Frequenz auf der Basis des Spannungsbefehlswerts von der Stromsteuerung 3. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Inverter 4 ein Leistungswandler mit variabler Spannung und variabler Frequenz, so wie ein Leistungswandler, bei dem eine AC-Spannung in eine DC-Spannung mittels eines Wandlers gewandelt wird, und die DC-Spannung wird danach in eine AC-Spannung von einem Inverter gewandelt, z.B. wie bei Invertervorrichtungen, die am Markt erhältlich sind, oder alternativ ein Leistungswandler, der eine AC-Spannung direkt in eine variable AC-Spannung und variabler Frequenz wandelt wie bei Matrixwandlern.
Der Inverter 4 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann die Funktion einer Koordinatenwandlung zusätzlich zu der oben beschriebenen Funktion des Inverters 4 aufweisen. Falls der Spannungsbefehlswert ein Spannungsbefehlswert auf den d-q-Achsen ist, umfasst der Begriff Inverter 4 insbesondere Gegebenheiten, bei denen dieser auch eine Koordinatenwandlungsfunktion für eine Wandlung einer Spannung gemäß eines angewiesenen Spannungsbefehlswerts hat, durch Wandlung des Spannungsbefehlswerts auf den d-q-Achsen in Phasenspannung oder Netzspannung (line voltage). Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden, wenn eine Vorrichtung oder Mittel, nicht gezeigt, vorhanden sind, um die Totzeit des Inverters 4 zu korrigieren.
Der Positionssensor 6, z.B. ein optischer Kodierer, magnetischer Kodierer, Drehmelder oder Ähnliches, detektiert die Rotationsposition des Elektromotors 5, wie es zum Steuern desselben erforderlich ist. Wie in 4 gezeigt ist, weist die Rotationspositionsinformation, die von dem Positionssensor 6 ausgegeben wird, einen periodischen Fehler auf, der eindeutig gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist.
Ein periodischer Fehler, der eindeutig gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, wird hier z.B. als ein Detektionsfehler eines in PTL 1 (Absätze [0020] und [0021]) beschriebenen Drehwandlers verstanden oder auch Fehler, die eine Reproduzierbarkeit gemäß der Rotationsposition haben, wie z.B. fehlende Pulse oder ein Abstandsungleichgewicht zwischen den Pulsen, das von Schlitzdefekten bei dem optischen Kodierer herrührt.
Der periodische Fehler, der eindeutig durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, wird nachfolgend als Winkelfehler θ_err bezeichnet, der aus einer Wandlung einer Positionsinformation in einen Winkel resultiert. Die vorliegende Erfindung kann in einem Fall verwendet werden, wo der Positionssensor 6 einen periodischen Fehler aufweist, der eindeutig durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 bestimmt ist, und eine Hauptbestandteilsordnung des Winkelfehlers θ_err bekannt ist.
Der periodische Winkelfehler θ_err des Positionssensors 6 kann über eine Sinuswelle angenähert werden, wie es in Gleichung (1) unten beschrieben ist. Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wurde die Notation in der Form einer Sinuswelle vereinheitlicht, da es keinen nennenswerten Unterschied bezüglich der Notation bei Sinuswellen oder Kosinuswellen gibt.
[Math. 1]

θ_err ≈ A₁sin(N₁θ_m + φ₁) + A₂sin(N₂θ_m + φ₂) + ... + A_nsin(N_nθ_m + φ_n) (1)

In der Gleichung (1) bezeichnet θ_m den mechanischen Winkel des Elektromotors 5, A₁ bezeichnet eine Fehleramplitude der N₁-ten Ordnung, A₂ bezeichnet eine Fehleramplitude der N₂-ten Ordnung, A_n bezeichnet eine Fehleramplitude der N_n-ten Ordnung, φ₁ bezeichnet eine Phasenverschiebung (Fehlerphase) von N₁-ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5, φ₂ bezeichnet eine Phasenverschiebung N₂-ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5 und φ_n bezeichnet eine Phasenverschiebung von N_n-ter Ordnung bezogen auf den mechanischen Winkel des Elektromotors 5.
Die räumlichen Ordnungen N₁, N₂ ... N_n in Gleichung (1), die nicht aufeinanderfolgende ganze Zahlen wie 1, 2 ... N_n sein müssen, sind die räumlichen Ordnungen der Hauptbestandteile des periodischen Fehlers, der durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist. Der Begriff Hauptbestandteil bezeichnet einen Bestandteil der räumlichen Ordnungsamplitude, die größer ist als die Amplitude bei anderen Frequenzen.
Es werden drei oder mehr Frequenzbestandteile bei der Notation der Gleichung (1) kombiniert, aber der Frequenzanteil des periodischen Winkelfehlers θ_err kann aus einem, zwei oder mehr Bestandteilen gebildet sein.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Winkelfehlerschätzeinheit der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der 5 hat eine Winkelfehlerschätzeinheit, eine Frequenzanalyseeinheit 21 und einen Winkelfehlerschätzer 22.
Die Frequenzanalyseeinheit 21 hat als ihre Eingangssignale den Phasenstrom von dem Stromsensor 7 und die Winkelinformation des Elektromotors 5, die von einer Korrektur, durch die Korrektureinheit 9 der detektierten Position, der Rotationsposition des Elektromotors 5 resultiert, wobei es sich um das Ausgangssignal des Positionssensors 6 handelt, und von der Positionsberechnungseinheit 11 berechnet wird; die Frequenzanalyseeinheit 21 erhält hier eine Amplitude oder eine Amplitude und Phase bei einer gewünschten Frequenz des zugeführten Stroms.
Vorzugsweise hat die Frequenzanalyseeinheit 21 einen Aufbau, bei dem man die Amplitude und Phase bei einer gewünschten Frequenz des zugeführten Signals erhält, z.B. wie bei einer Fourier-Transformation, einer Fourier-Reihenanalyse oder einer schnellen Fourier-Transformation. Die Frequenzanalyseeinheit 21 kann jedoch ausgebildet sein, ein gewünschtes Frequenzsignal zu extrahieren, wie bei einem Filter, das ein Kerbfilter und ein Bandpassfilter kombiniert, und die gewünschte Amplitude und Phase des Eingangssignals zu berechnen unter Verwendung einer Amplitudendetektionseinheit und einer Phasendetektionseinheit. Das hier verwendete Filter kann ein elektrisches Filter sein, das eine Kombination von Widerständen, Kondensatoren, Spulen und Ähnliches aufweist, oder ein Prozess, der von einem Computer ausgeführt wird.
Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die Frequenzanalyseeinheit 21 einen beliebigen Aufbau haben, sofern er ein Merkmal aufweist, das ein Detektieren von Informationen proportional zu der Amplitude bei der gewünschten Frequenz oder Information proportional zu der Leistung der Amplitude erlaubt. In 2 ist der Phasenstrom das Eingangssignal, aber als Eingangssignal können ein d-Achsen-Strom und ein q-Achsen-Strom, ein γ-Achsen-Strom und ein δ-Achsen-Strom oder ein α-Achsen-Strom und ein β-Achsen-Strom zugeführt werden, die aus einer Koordinatenwandlung des Phasenstroms resultieren, wie es in 3 gezeigt ist.
Der Begriff Signal bei einer bestimmten Frequenz (spezifische Frequenz) bezeichnet hier ein Signal einer Frequenz, die identisch zu dem Hauptbestandteil des Winkelfehlers θ_err ist, abgeleitet aus dem periodischen Winkelfehler θ_err des Positionssensors 6. Bei der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Frequenz als räumliche Frequenz angegeben, aber es macht keinen Unterschied, wenn man die zeitliche Frequenz verwenden würde.
Der Begriff der räumlichen Frequenz bezeichnet eine Frequenz in einem spezifischen Intervall, bei dem es sich bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung um eine Rotation des Elektromotors 5 handelt. Ferner wird ein Signal von N periodischen Wellen je Maschinenumdrehung des Elektromotors 5 als eine Welle der räumlichen Ordnung N bezeichnet.
Bei der Steuerungsvorrichtung des Elektromotors 5, die mit dem Positionssensor 6 bereitgestellt wird, hat der Fehler des Positionssensors 6 eine Periodizität gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5. Daher beinhaltet die Frequenzanalyse bevorzugt eine Analyse der räumlichen Frequenz. In der Gleichung (1) ist der Winkelfehler θ_err auch auf der Basis einer räumlichen Frequenz ausgedrückt. Die Eingangssignale der Frequenzanalyseeinheit 21, wie in den 1 bis 3 gezeigt, sind Eingangssignale (Strom und Winkel), die einer räumlichen Frequenzanalyse entsprechen.
Die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch mit einer Frequenzanalyse mit zeitlicher Frequenz verwendet werden. Im Fall einer Frequenzanalyse durch zeitliche Frequenz, wird eine Frequenzanalyse durchgeführt, indem detektierte Geschwindigkeit, eine mittels einer Zeitmesseinheit gemessene Zeit und ein Strom als Eingangssignale verwendet werden, statt Strom und Winkel als Eingangssignale zu nehmen.
Der Winkelfehlerschätzer 22 hat als Eingangssignale den Stromamplitudenwert des gewünschten Frequenzbestandteils, der das Ausgangssignal der Frequenzanalyseeinheit 21, und die Winkelinformation des Elektromotors 5 die von der Korrektur, durch die Korrektureinheit 9 der detektierten Position, der Rotationsposition des Elektromotors 5, wobei es sich um das Ausgangssignal des Positionssensors 6 handelt, resultiert und von der Positionsberechnungseinheit 11 berechnet wird. Der Winkelfehlerschätzer 22 schätzt gemäß dem unten beschriebenen Schätzverfahren den periodischen Winkelfehler θ_err, der gemäß der Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist, und gibt den Winkelfehlerschätzwert aus.
Eines der Eingangssignale der Korrektureinheit 9 der detektierten Position das Ausgangssignal (Rotationsposition des Elektromotors 5) des Positionssensors 6, und daher gibt der Winkelfehlerschätzer 22 die Positionsinformation aus. Bei einer denkbaren spezifischen Implementierung, bei der der Positionssensor 6 ein optischer Kodierer mit einer Auflösung von 1024 Pulsen/Umdrehung ist und das Schätzergebnis des Winkelfehlerschätzers 22 1° ist, gibt der Winkelfehlerschätzer 22 dann als die Positionsinformation drei Pulse aus, die 1° entsprechen.
Falls der Frequenzbestandteil des Winkelfehlers aus einer Mehrzahl von Bestandteilen besteht, wie mit Gleichung (1) beschrieben, ist es ausreichend, nacheinander die Winkelfehler der entsprechenden Bestandteile zu schätzen und die Fehler zu summieren, oder die Mehrzahl von Frequenzbestandteilen gleichzeitig zu schätzen. Die Schätzzeit kann bei der gleichzeitigen Schätzung verkürzt werden im Vergleich zu der aufeinanderfolgenden Schätzung der Winkelfehler der entsprechenden Bestandteile. In Sinne der Einfachheit wird eine Implementierung hier erklärt, bei der der Winkelfehler durch einen einzigen Frequenzbestandteil gebildet ist.
Man stellt fest, dass wenn eine Geschwindigkeitsrückkopplungssteuerung von dem Positionssensor 6 durchgeführt wird, die den periodischen Winkelfehler aufweist, der sich durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig ergibt, dass es ein Pulsieren des Strombefehlswerts oder Strompulsieren einschließlich eines Frequenzbestandteils derselben Ordnung gibt, wie die des Winkelfehlers. Daher können der Winkelfehler und der Fehler bei der Rotationsposition des Elektromotors 5, wie unter Verwendung des Ausgangssignals des Positionssensors 6 berechnet, reduziert werden, indem man den Winkelfehler schätzt und korrigiert, um so ein solches Strompulsieren zu unterdrücken.
In einem Fall, wo der Positionssensor 6 einen periodischen Fehler aufweist, der durch die Rotationsposition des Elektromotors 5 eindeutig bestimmt ist, ist das Strompulsieren, das in dem Phasenstrom beim Ausführen einer Frequenzanalyse des Phasenstroms durch die Frequenzanalyseeinheit 21 auftritt, wenn der Elektromotor 5 ein Synchronmotor, mit Permanentmagnet ist, von (P_n ± N_n)-ter Ordnung ausgedrückt als mechanische Ordnung, wobei P_n die Anzahl der Polpaare beschreibt und N_n die Ordnung der gewünschten Frequenz beschreibt.
Es ist daher ausreichend, eine Frequenzanalyse von zumindest einem einphasigen Strom von den verschiedenen Phasenströmen durchzuführen und einen Winkelfehler von (P_n + N_n)-ter oder (P_n – N_n)-ter Ordnung auf der Basis eines Stroms von (P_n + N_n)-ter oder (P_n – N_n)-ter Ordnung. Es gibt jedoch die Möglichkeit, dass die (P_n – N_n)-te Ordnung einen negativen Wert annimmt, und damit nicht existiert, falls die Ordnung N_n der gewünschten Frequenz größer ist als die Anzahl von Polpaaren P_n des Elektromotors 5. Es ist daher bevorzugt, eine Frequenzanalyse des Stroms (P_n + N_n)-ter Ordnung durchzuführen. Konstant-Drehmoment- und Konstant-Geschwindigkeit-Betrieb ist bevorzugt, wenn man den Winkelfehler schätzt.
Bei einer Analyse der Frequenz von entweder dem d-Achsen-Strom oder dem q-Achsen-Strom durch die Frequenzanalyseeinheit 21 haben die Strompulsierenbestandteile, die auf den d-q-Achsen auftauchen, Bestandteile, die mit derselben Ordnung pulsieren wie die N_n-te Ordnung im Hinblick auf den Winkelfehler der mechanischen N_n-ten Ordnung. Der d-Achsen-Strom zeigt ein Strompulsieren analog zu dem des Winkelfehlers, da der q-Achsen-Strom, der ein Drehmomentstrom ist, sich im Hinblick auf einen Magnetpolversatz dreht, abgeleitet von dem Winkelfehler. Das Geschwindigkeitspulsieren des q-Achsen-Stroms stellt ein Pulsieren des Strombefehlswerts durch ein Geschwindigkeitssteuerungssystem dar. Daher stellt der q-Achsen-Strom ein Strompulsieren analog zu dem Winkelfehler dar, was zu dem Geschwindigkeitspulsieren führt.
Daher kann der Winkelfehlerschätzer 22 z.B. den Winkelfehler schätzen, um so die Stromamplitude N_n-ter Ordnung des d-Achsen-Stroms oder des q-Achsen-Stroms zu minimieren, was man durch Frequenzanalyse in der Frequenzanalyseeinheit 21 erhält.
Bei einer Frequenzanalyse unter Verwendung irgendeines Strombefehlswerts oder irgendeinem der Stromdetektionswerte des d-Achsen-Stroms oder des q-Achsen-Stroms wird die Schätzung unter einer Bedingung durchgeführt, wonach der rotierende q-Achsen-Strom festgelegt ist, d.h., in einem Zustand der konstanten Beschleunigung. Insbesondere wird die Schätzung bevorzugt in einem Zustand durchgeführt, bei dem die Beschleunigung null ist, d.h. der Elektromotor 5 rotiert mit konstanter Geschwindigkeit.
Die detaillierte Funktion der Korrektureinheit 9 der detektierten Position wird als Nächstes beschrieben. Zunächst, um einen positionsabhängigen Winkelfehler zu schätzen und zu korrigieren, der in der Rotationsposition des Elektromotors 5 enthalten ist, wobei es sich um das Ausgangssignal des Positionssensors 6 handelt, wurde der Winkelfehlerschätzwert, der von der Winkelfehlerschätzeinheit 20 ausgegeben wird, in Positionsinformation des Positionssensors 6 gewandelt und das Ergebnis wird auf den detektierten Wert des Positionssensors 6 angewendet.
In dem Fall z.B., bei dem der Positionssensor 6 ein optischer Kodierer ist, der Ausgangspositionsinformation in Form einer AB-Phase ausdrückt, wird eine Korrektur ausgeführt, indem ein Ergebnis eines Diskretisierens des Winkelfehlerschätzwerts gemäß der Auflösung D des optischen Kodierers verwendet wird, in einer Zählung von AB-Phasenpulsen des optischen Kodierers.
Entsprechend war die Auflösung D’ des Winkelfehlerschätzers üblicherweise identisch zu der Auflösung D des Positionssensors 6. Der Winkel je Puls des Positionssensors 6 und des Winkelfehlerschätzers ist durch Gleichung (2) gegeben. 360/D = 360/D’(°/Puls) (2)
Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schätzt die Winkelfehlerschätzeinheit 20 den Winkelfehlerschätzwert auf der Basis des Stroms, der in den Elektromotor 5 fließt, und so ist die Auflösung D’ des Winkelfehlerschätzers 22 bestimmt durch die Auflösung des Stromsensors 7, und es gibt Fälle, bei denen die Auflösung D’ des Winkelfehlerschätzers höher ist als die Auflösung D des Positionssensors 6 (D’ > D).
In solchen Fällen wird die Auflösung D des Positionssensors 6 ein Engpass, wenn man den Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts von dem Winkelfehlerschätzer 22 korrigiert. Der Winkelfehler kann nur bei der Auflösung D des Positionssensor 6 kleiner als die Originalauflösung D’ des Winkelfehlerschätzers 22 korrigiert werden und so kann ein ausreichender Korrektureffekt nicht erreicht werden.
Bei einer denkbaren spezifischen Implementierung beträgt die Auflösung D’ = 3600 (360/D’ = 0,1(°/Puls)) für den Winkelfehlerschätzer 22 und die Auflösung D = 720 (360/D = 0,5(°/Puls)) für den Positionssensor 6.
In diesem Fall kann der Winkelfehlerschätzer 22 den Winkelfehlerschätzwert in 0,1°-Schritten schätzen, aber wenn der Winkelfehler des Positionssensors 6 korrigiert wird, wird die Positionsinformation (Pulse) in 0,5°-Schritten korrigiert aufgrund des Einflusses der Auflösung D des Positionssensors 6.
Daher, um den Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts von der Winkelfehlerschätzeinheit 20 zu korrigieren, wird ein Verfahren bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt, das es ermöglicht, einen ausreichenden Korrektureffekt zu erzielen, indem die Auflösung D des Positionssensors 6 mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) multipliziert wird, wodurch im Ergebnis die Auflösung der Korrektureinheit 9 der detektierten Position auf αD gebracht wird, die höher ist als die Auflösung D des Positionssensors 6.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Korrektureinheit der detektierten Position der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Winkelfehlerschätzer und einem Positionssensor zeigt. In der 6 hat die Korrektureinheit 9 der detektierten Position eine hochauflösende Positionswandlungseinheit 91, eine Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92, einen Multiplizierer 93, einen Positionskorrigierer 94 und einen 1/Multiplizierer 95.
Die höchauflösende Positionswandlungseinheit 91 diskretisiert den Winkelfehlerschätzwert von dem Winkelfehlerschätzer 22 mit der Auflösung αD. Die Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92 diskretisiert die Positionsinformation des Positionssensors 6 mit einer Auflösung D. Der Multiplizierer 93 multipliziert das Ausgangssignal der Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92 mit α. Der Positionskorrigierer 94 verwendet den Winkelfehlerschätzwert, der von der Diskretisierung der hochauflösenden Positionswandlungseinheit 91 in dem Ausgangssignal des Multiplizierers 93, und gibt die Positionsinformation nach der Korrektur aus. Der 1/Multiplizierer 95 multipliziert das Ausgangssignal des Positionskorrigierers 94 mit 1/α.
Somit wird das Ergebnis der Diskretisierung des detektierten Werts des Positionssensors 6 mit α multipliziert, wird um den Winkelfehlerschätzwert korrigiert, und das korrigierte Ergebnis wird mit 1/α multipliziert. Im Ergebnis kann die Auflösung der Korrektureinheit 9 der detektierten Position künstlich um das α-fache αD gegenüber der Auflösung D des Positionssensors 6 erhöht werden. Die obere Grenze der Auflösung αD der Korrektureinheit 9 der detektierten Position ist die Auflösung D’ des Winkelfehlerschätzers 22.
Bei dem oben genannten Beispiel kann insbesondere die Auflösung der Korrektureinheit 9 der detektierten Position höchstens auf eine Auflösung D’ = 3600 des Winkelfehlerschätzers 22 von einer Auflösung D = 720 des Positionssensors 6 gesetzt werden. Somit kann die Korrektureinheit 9 der detektierten Position den Winkelfehler des Positionssensors 6 mit einer fünffachen Auflösung korrigieren.
Mit θ_err* als der Winkelfehlerschätzwert, ergibt sich ein diskreter Wert Pe für den Fall gemäß der nachfolgenden Gleichung (3), wenn der Winkelfehlerschätzwert θ_err* mit der Auflösung D des Positionssensors 6 diskretisiert wird. Pe ≈ θ_err*D/2π (3)
Ein diskreter Wert Pe’ folgt der unten in Gleichung (4) gegebenen Gleichung, wenn der Winkelfehlerschätzwert θ_err* mit der Auflösung αD diskretisiert wird. Pe’ ≈ θ_err*αD/2π = αPe + β (4)
In der Gleichung (4), ist β ein diskreter Wert, der neu als ein Ergebnis eines hochauflösenden Diskretisierungsprozesses erscheint, wobei β eine ganze Zahl mit β < α ist.
Definiert man Ps als einen diskreten Wert, den man vom Diskretisieren der Positionsinformation des Positionssensors 6 mit der Auflösung D erhält, ist die Anzahl der Pulse nach herkömmlicher Korrektur Ps – Pe, wohingegen die Anzahl der Pulse nach einer Korrektur in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung (αPs – Pe’)/α ist, wie durch die Gleichung (5) unten beschrieben. (αPs – Pe’)/α = Ps – Pe’/α = Ps – (αPe + β)/α = Ps – Pe – β/α (5)
Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung kann der Winkelfehler des Positionssensors 6 mit einer Genauigkeit nun größer um β/α korrigiert werden, gemäß der Gleichung (5). 7 zeigt den Effekt der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 7 bezeichnet A den Winkelfehlerschätzwert, bezeichnet B Pulse nach der herkömmlichen Korrektur und bezeichnet C Pulse nach der Korrektur gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In der Ausführungsform 1 oben detektiert der Positionssensor eine Rotationsposition eines Elektromotors einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist; die Stromdetektionseinheit detektiert den Strom, der in den Elektromotor fließt; die Frequenzanalyse verwendet die Rotationsposition des Elektromotors, um die Frequenz des von der Stromdetektionseinheit detektierten Stroms zu analysieren und berechnet eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils, der dem Winkelfehler entspricht; der Winkelfehlerschätzer schätzt als einen Winkelfehlerschätzwert den Winkelfehler, der durch den speziellen Frequenzbestandteil gebildet ist, auf der Basis der von der Frequenzanalyseeinheit berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; die Winkelfehlerkorrektureinheit verwendet den Winkelfehlerschätzwert, um den Winkelfehler für die von dem Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors zu korrigieren.
Die Winkelfehlerkorrektureinheit korrigiert hier einen Winkelfehler unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts, nachdem die von dem Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) multipliziert wurde.
Demnach kann der Winkelfehler genau geschätzt werden und ausreichend korrigiert werden.
Ausführungsform 2
Ein Verfahren wurde bei der Ausführungsform 1 oben beschrieben, bei dem, wenn der Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts von der Winkelfehlerschätzeinheit 20 korrigiert wird, die Auflösung D des Positionssensors 6 mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder mehr), multipliziert wird, wodurch im Ergebnis die Auflösung der Korrektureinheit 9 der detektierten Position auf αD gebracht wird, die höher ist als die Auflösung D des Positionssensors 6, und so ein ausreichender Korrektureffekt erzielt werden kann.
In Unterschied dazu wird bei der Ausführungsform 2 ein Verfahren erläutert, bei dem, wenn man den Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts von der Winkelfehlerschätzeinheit 20 korrigiert, eine Multiplikation mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl), des Winkelfehlerschätzwerts, der von einer Diskretisierung bei der Auflösung γD resultiert, um so den Winkelfehler des Positionssensors 6 um einen dezimalen oder Bruchteil-Puls höher als die Auflösung D des Positionssensors 6 zu korrigieren und auf diese Weise einen ausreichenden Korrektureffekt zu erhalten.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Korrektureinheit der detektierten Position der Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Winkelfehlerschätzer und einem Positionssensor zeigt. In 8 hat die Korrektureinheit 9 der detektierten Position eine hochauflösende Positionswandlungseinheit 91, eine Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92, einen 1/Multiplizierer 95 und einen Positionskorrigierer 94.
Die hochauflösende Positionswandlungseinheit 91 diskretisiert einen Winkelfehlerschätzwert von dem Winkelfehlerschätzer 22 mit einer Auflösung γD. Die Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92 diskretisiert die Positionsinformation des Positionssensors 6 mit einer Auflösung D. Der 1/Multiplizierer 95 multipliziert das Ausgangssignal des Positionskorrigierers 94 mit 1/γ. Der Positionskorrigierer 94 verwendet den Winkelfehlerschätzwert, der von der Diskretisierung durch die hochauflösende Positionswandlungseinheit 91 resultiert und mit 1/γ in dem 1/Multiplizierer 95 multipliziert wurde, in dem Ausgangssignal der Diskretisierungsverarbeitungseinheit 92, und gibt die Positionsinformation nach einer Korrektur aus.
Damit wird der Wert, der vom Diskretisieren bei einer Auflösung γD des Winkelfehlerschätzwerts von dem Winkelfehlerschätzer 22 mit 1/γ multipliziert und der erhaltene Wert wird verwendet, um den Winkelfehler des Positionssensors 6 um einen dezimalen oder Bruchteil-Puls höher als die Auflösung D des Positionssensors 6 zu korrigieren.
Nimmt man die Auflösung D des Positionssensors 6 als eine Referenz, wird es entsprechend möglich, den Winkelfehler um einen 1/γ Bruchteil-Puls zu korrigieren und die Auflösung der Korrektureinheit 9 der detektierten Position von der Auflösung D des Positionssensors 6 bis zum γ-fachen γD künstlich zu erhöhen. γ bezeichnet hier das Verhältnis der Auflösung D’ des Winkelfehlerschätzers 22 unter Auflösung D des Positionssensors 6.
Bei der oben genannten Ausführungsform 2 detektiert der Positionssensor somit eine Rotationsposition eines Elektromotors einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist; die Stromdetektionseinheit detektiert den in den Elektromotor fließenden Strom, die Frequenzanalyse verwendet die Rotationsposition des Elektromotors, um die Frequenz des von der Stromdetektionseinheit detektierten Stroms zu analysieren und berechnet eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils, der dem Winkelfehler entspricht; der Winkelfehlerschätzer schätzt als einen Winkelfehlerschätzwert den von dem spezifischen Frequenzbestandteil gebildeten Winkelfehler auf der Basis der von der Frequenzanalyseeinheit berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors; die Winkelfehlerkorrektureinheit verwendet den Winkelfehlerschätzwert, um den Winkelfehler für die von dem Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors zu korrigieren.
Die Winkelfehlerkorrektureinheit verwendet einen Wert, der aus dem Multiplizieren des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl) resultiert, um den Winkelfehler für die durch den Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors zu korrigieren.
Somit kann der Winkelfehler genau geschätzt werden und ausreichend korrigiert werden.
Bei der oben genannten Ausführungsform 2 wurde eine Implementierung erklärt, bei der der Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung eines Bruchteil-Pulses korrigiert wird, aber die vorliegende Erfindung kann in gleicher Weise verwendet werden und derselbe Effekt kann erzielt werden, wenn man den Winkelfehler des Positionssensors 6 unter Verwendung eines dezimalen Pulses korrigiert.
Die Korrektur bei dem Konstant-Vielfaches-Verfahren der Ausführungsformen 1 und 2 kann z.B. bei einem optischen Kodierer ein mathematisches Verarbeiten eines Positionsinformationssignals beinhalten, das durch Pulse nach einer Diskretisierung beschrieben ist oder ein Durchführen eines Verschiebens von Bits mittels eines Verschieberegisters.

Claims

Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: einen Winkelfehlerschätzer, der den Winkelfehler der vom Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors schätzt; und eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die den Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, der ein Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers ist, wobei die Winkelfehlerkorrektureinheit den Winkelfehler unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, nachdem die vom Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer) multipliziert wurde.
Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors korrigiert, einschließlich eines periodischen Fehlers, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, die Vorrichtung aufweisend: einen Winkelfehlerschätzer, der den Winkelfehler der vom Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors schätzt; und eine Winkelfehlerkorrektureinheit, die den Winkelfehler unter Verwendung eines Winkelfehlerschätzwerts korrigiert, der ein Ausgangssignal des Winkelfehlerschätzers ist, wobei die Winkelfehlerkorrektureinheit einen Wert verwendet, der von einem Multiplizieren des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl) resultiert, um den Winkelfehler der durch den Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors zu korrigieren.
Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für einen Positionssensor nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine Stromdetektionseinheit, die einen in den Elektromotor fließenden Strom detektiert; und eine Frequenzanalyseeinheit, die unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors, die Frequenz des von der Stromdetektionseinheit detektierten Stroms analysiert und eine Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils berechnet, der dem Winkelfehler entspricht, wobei der Winkelfehlerschätzer als einen Winkelfehlerschätzwert den von dem spezifischen Frequenzbestandteil gebildeten Winkelfehler schätzt auf der Basis der von der Frequenzanalyseeinheit berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors.
Verfahren zum Korrigieren eines Winkelfehler eines Positionssensors, wobei das Verfahren von einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für den Positionssensor ausgeführt wird, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors einschließlich eines periodischen Fehlers korrigiert, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, das Verfahren mit den Schritten: ein Winkelfehlerschätzschritt zum Schätzen des Winkelfehlers als einen Winkelfehlerschätzwert; und ein Winkelfehlerkorrekturschritt zum Korrigieren, unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts, des Winkelfehlers für die Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors, wobei der Winkelfehlerkorrekturschritt aufweist: einen Schritt eines Multiplizierens der von dem Positionssensor detektierten Rotationsposition des Elektromotors mit α (α ist eine ganze Zahl gleich 2 oder größer); und einen Schritt eines Korrigierens des Winkelfehlers unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts für die mit α multiplizierte Rotationsposition des Elektromotors.
Verfahren zum Korrigieren eines Winkelfehler eines Positionssensors, wobei das Verfahren von einer Winkelfehlerkorrekturvorrichtung für den Positionssensor ausgeführt wird, der eine Rotationsposition eines Elektromotors detektiert und einen Winkelfehler des Positionssensors einschließlich eines periodischen Fehlers korrigiert, der gemäß der Rotationsposition eindeutig bestimmt ist, das Verfahren mit den Schritten: ein Winkelfehlerschätzschritt zum Schätzen des Winkelfehlers als einen Winkelfehlerschätzwert; und ein Winkelfehlerkorrekturschritt zum Korrigieren, unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts, des Winkelfehlers für die Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors, wobei der Winkelfehlerkorrekturschritt aufweist: einen Schritt eines Multiplizierens des Winkelfehlerschätzwerts mit 1/γ (γ ist eine positive Zahl); und einen Schritt eines Korrigierens des Winkelfehlers unter Verwendung des Winkelfehlerschätzwerts, der mit 1/γ multipliziert wurde, für die vom Positionssensor detektierte Rotationsposition des Elektromotors.
Winkelfehlerkorrekturverfahren für einen Positionssensor nach Anspruch 4 oder 5, ferner mit den Schritten: ein Stromdetektionsschritt zum Detektieren eines in den Elektromotor fließenden Stroms; ein Frequenzanalyseschritt zum Analysieren, unter Verwendung der Rotationsposition des Elektromotors, der Frequenz des in dem Stromdetektionsschritt detektierten Stroms und Berechnen einer Amplitude eines spezifischen Frequenzbestandteils, der dem Winkelfehler entspricht, wobei beim Winkelfehlerschätzschritt zum Schätzen als ein Winkelfehlerschätzwert der von dem spezifischen Frequenzbestandteil gebildete Winkelfehler auf der Basis der in dem Frequenzanalyseschritt berechneten Amplitude und der Rotationsposition des Elektromotors geschätzt wird.