DE19540106A1 - Kodierereinheit zum Schaffen eines Servomotor-Steuereinheit-Datenwerts, der eingestellt wird zum Berücksichtigen von Verarbeitungsverzögerungen - Google Patents
Kodierereinheit zum Schaffen eines Servomotor-Steuereinheit-Datenwerts, der eingestellt wird zum Berücksichtigen von VerarbeitungsverzögerungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kodierereinheit zum
Erfassen einer Position an einem Bearbeitungswerkzeug oder
dergleichen und eine Servomotor-Steuereinheit zum Steuern
eines Servormotors in Übereinstimmung mit Positionsdaten, die
von der Kodierereinheit erhalten werden.
Zum Zwecke des Versehens der Kodierereinheit mit hoher
Auflösung oder Erhalten einer Absolutwert-Kodierereinheit ist
ein Verfahren, wie beispielsweise offenbart in der
Patentpublikation Gazette HEI. 5-65827, bekannt, wodurch
Analogsignale, wie zum Beispiel Sinuswellen und
dreiecksförmige Wellen auszugeben sind in Übereinstimmung mit
dem Drehwinkel und Analogsignale mit einer spezifizierten
Phasendifferenz von den Analogsignalen A-/D-konvertiert
werden, und das Resultat der Konversion durch einen
arithmetischen Betrieb interpoliert wird. Fig. 22 ist ein
Konfigurationsdiagramm einer herkömmlichen
Kodierer-Steuervorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren. In
Fig. 22 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Kodierereinheit, die
auf einem Servormotor 3 oder einem beweglichen Teil einer
Maschine installiert ist. Die Motorantriebseinheit 2 steuert
den Servomotor 3 mit einem Positionsbefehl von einer externen
Quelle und einer Ausgabe der Kodierereinheit 1.
Das folgende beschreibt die Details der Kodierereinheit 1 und
der Motorantriebseinheit 2 von Fig. 22. Eine Menge von
Licht, das emittiert wird von einer LED 4A, um
Lichtempfangsvorrichtungen 6A und 6B, wie zum Beispiel
Photodioden und Phototransistoren, zu erreichen, wird
geändert durch eine Abschirmungsplatte 5, installiert auf
einer Motorwelle oder einem beweglichen Teil einer Maschine,
und die Licht empfangenden Vorrichtungen 6A und 6B erzeugen
Signale proportional zur Lichtmenge. Diese Signale sind
Analogsignale, wie zum Beispiel Sinuswellen oder
dreiecksförmige Wellen, welche relativ zueinander um 90°
phasenverschoben sind. Diese Analogsignale werden
gleichzeitig gehalten durch Abtast- und Halte-Schaltungen 7A
und 7B und eingegeben in A-/D-Konverter 8A und 8B. Daten, die
digitalisiert sind durch den A-/D-Konverter, werden
konvertiert in Positionsdaten durch eine Arithmetikeinheit 9
und ausgegeben an die Motorantriebseinheit 2. Die
Arithmetikeinheit 9 umfaßt einen Teiler und eine ROM-Tabelle.
Ein Betrieb der Motorantriebseinheit 2 wird nachstehend
beschrieben. Ein Subtrahierer 12 gibt eine Differenz aus
zwischen einem Positionsbefehl und einer Ausgabe θ (Tn) der
Kodierereinheit 1, und eine Positionssteuereinrichtung 13
erzeugt einen Geschwindigkeitsbefehlswert in Übereinstimmung
mit dieser Differenz. Ein Subtrahierer 14 gibt eine Differenz
aus zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem
Geschwindigkeitsrückkopplungswert, der erhalten wird durch
Differenzieren von θ (Tn) in einem Differenzierer 19, und
eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 15 erzeugt einen
Strombefehlswert in Übereinstimmung mit dieser Differenz. Ein
Subtrahierer 16 gibt eine Differenz aus zwischen dem
Strombefehlswert und dem Stromrückkopplungswert, und eine
Stromsteuereinrichtung 17 erzeugt einen Spannungsbefehlswert
in Übereinstimmung mit dieser Differenz. Eine 3-Phasen-PWM-Spannungs
erzeugungseinrichtung 18 gibt eine 3-Phasen-Spannung
ansprechend auf den Spannungsbefehl aus und steuert den
Servomotor, welcher ein Synchronmotor ist. Insbesondere
bestimmt die 3-Phasen-PWM-Spannungserzeugungseinrichtung eine
Magnetpolposition des Motors aus der Ausgabe θ(Tn) des
Kodierers, und gibt eine 3-Phasen-Spannung in Übereinstimmung
mit der momentanen Magnetpolposition aus. In der
Stromrückkopplungsschleife wird der 3-Phasen-Wechselstrom
erfaßt durch die Stromdetektoren 31A und 31B, umgewandelt in
einen Drehmomentkomponentenstrom an einem 3-Phasen-AC → d-q-Achsen
konverter 20 und benutzt zum Steuern des Stroms. In
diesem Fall bestimmt der 3-Phasen-AC → d-q-Achsenkonverter
20 die Magnetpolposition des Motors aus der Ausgabe θ(Tn) des
Kodierers und führt eine Umwandlung aus in Übereinstimmung
mit der momentanen Magnetpolposition.
Ein Datenverarbeitungs-Zeitablaufplan der herkömmlichen
Kodierereinheit ist in Fig. 23 gezeigt. Ein Halten durch
Abtast- und Halte-Schaltungen 7A und 7B ist im allgemeinen
zyklisches Verhalten gemäß einem Anforderungssignal, das
ausgegeben wird durch die Motorantriebseinheit 2. Wenn ein
Signal gehalten wird, starten die A-/D-Konverter 8A und 8B
die A-/D-Umwandlung. Nach Vervollständigung der A-/D-Um
wandlung werden die Daten arithmetisch verarbeitet durch
die Arithmetikeinheit 9, und Winkeldaten θ(Tn) zu einer Zeit
Tn werden ausgegeben zur Zeit Tn + Td. Die
Motorantriebseinheit 2 führt die Steuerung von der Zeit Tn +
Td aus. Diese Winkeldaten werden in dem meisten Fällen als
serielle Signale ausgegeben.
Wie oben beschrieben, wird eine lange Verzögerungszeit bei
der A-/D-Konversion, der arithmetischen Verarbeitung und der
seriellen Kommunikation vom Halten der Analogsignale bis zum
Datentransfer zur Motorantriebseinheit 2 gebraucht.
Als ein Geschwindigkeitserfassungsverfahren mit einer
Kompensation der Verzögerungszeit ist ein Verfahren, wie
beispielsweise offenbart in der Patentanmeldungsoffenbarung
Gazette SHO. 62-260574, bekannt zum Vorhersagen V(n+1) aus
einer zuvor erfaßten Geschwindigkeit V(n-1) und einer momentan
erfaßten Geschwindigkeit Vn. In diesem Fall wird die
Beziehung durch die folgende arithmetische Gleichung
dargestellt:
V(n+1) = 2V(n) - V(n-1)
Dieses Kompensationsverfahren ist beabsichtigt zum
Implementieren einer linearen Extrapolation für einen
linearen Anstieg oder eine Abnahme, wie gezeigt in Fig. 24.
Ein Konzeptdiagramm zum Anwenden dieses
Kompensationsverfahrens auf eine Positionserfassung der
Kodierereinheit zum Vorhersagen und Kompensieren des
Abtastzyklus T0 (wobei T0 = Tn - Tn-1) und der
Verzögerungszeit Td ist in Fig. 26 gezeigt, und ein
Blockdiagramm der Kompensationseinheit ist in Fig. 28
gezeigt.
Ein Verfahren für kurvenlineare Extrapolation basierend auf
der Annahme, daß eine Variationskomponente im Abtastzyklus
ansteigt oder abnimmt unter einem spezifizierten Inkrement
oder Dekrement, wie gezeigt in Fig. 20, wird ebenfalls
leicht betrachtet. In diesem Fall wird die Beziehung
repräsentiert durch die folgende arithmetische Gleichung:
V(n+1) = 3V(n) - 3V(n-1) + V(n-2)
Ein Konzeptdiagramm zum Anwenden dieses Verfahrens auf eine
Positionserfassung der Kodierereinheit zum Vorhersagen und
Kompensieren des Abtastzyklus T0 und der Verzögerungszeit Td
ist in Fig. 27 gezeigt, und ein Blockdiagramm der
Kompensationseinheit ist in Fig. 29 gezeigt.
Da die herkömmliche Kodierereinheit wie oben beschrieben
konstruiert ist, tritt eine Verzögerungszeit auf, bevor die
Positionsdaten ausgegeben werden ansprechend auf eine
Anforderung von einem Servoverstärker. Die Positionsdaten,
die ausgegeben werden, sind deshalb nicht koinzident mit
einem wahren Winkel und beinhalten eine Verzögerungszeit. Die
Motorantriebseinheit 2 steuert den Motor gemäß den
Positionsdaten mit solch einer Verzögerung. Obwohl die
Positionssteuereinrichtung 13 im allgemeinen eine niedrige
Schleifenverstärkung des Steuersystems gehabt hat und kaum
beeinflußt wird durch die Verzögerungszeit, hat die
Geschwindigkeitssteuereinrichtung 15 eine hohe
Schleifenverstärkung und muß hochfrequente Antworten
schaffen; somit resultiert die Verzögerungszeit in der
Kodiererausgabe, welche eine gleiche Verzögerungszeit in der
Geschwindigkeitssteuerung verursacht, in einer
Verschlechterung der Steuerfunktionstüchtigkeit.
Wenn ein Synchronmotor benutzt wird als der Servomotor, ist
der Magnetpolpositionsdatenwert des Motors erforderlich für
die 3-Phasen-PWM-Spannungserzeugungseinrichtung 18 und den
3-Phasen-AC → d-q-Achsenkonverter 20, wie oben beschrieben.
Jedoch gibt es das Problem, daß, falls der
Kodiererausgabedatenwert eine Verzögerung enthält, ein Fehler
der Magnetpolerfassung, insbesondere bei einer
Hochgeschwindigkeitsrotation des Motors, groß wird und das
Motorausgabedrehmoment stark reduziert wird.
Die obigen Probleme können erleichtert werden durch Erhöhen
der Geschwindigkeit der A-/D-Konversion und des
Arithmetikbetriebs. Jedoch ist diese Lösung nachteilhaft
insofern, als daß als Hochgeschwindigkeits-A-/D-Konverter und
eine Arithmetikverarbeitungseinheit, welche sehr teuer sind,
benutzt werden müssen.
Zusätzlich ist die Zuverlässigkeit der Hochgeschwindig
keits-Seriellkommunikation begrenzt.
Das folgende beschreibt die Probleme, die herrühren aus der
Benutzung des in Fig. 28 und 29 gezeigten
Kompensationsverfahrens zum Vorhersagen und Berechnen einer
Positionsänderung, die während der Erfassungsverzögerung
auftritt. Beispielsweise wird, wie in Fig. 30 und 31
gezeigt, angenommen, daß der Motor an einer Position θ0 nahe
der Grenzlinie von θ0 und θ1 zur Zeit Tn-1 steht, dann in den
Bereich der Position θ1 über die Grenzlinie zur Zeit Tn sich
bewegt und zur ursprünglichen Position zur Zeit Tn+1
zurückkehrt. In diesem Fall ist die (Verzögerungszeit Td) =
(Abtastzyklus T0) der Bequemlichkeit halber angenommen. Im
Fall einer Kompensation durch lineare Extrapolation sind die Gleichungen folgende.
Fall einer Kompensation durch lineare Extrapolation sind die Gleichungen folgende.
θ(Tn+1) = 2θ(Tn) - θ(Tn-1) = 2
θ(Tn+2) = 2θ(Tn+1) - θ(Tn) = -1
θ(Tn+2) = 2θ(Tn+1) - θ(Tn) = -1
Die Kodiererausgabe fluktuiert in einer Breite von drei
Impulsen, obwohl ein tatsächliches Verhalten des Motors so
klein ist wie weniger als die Minimaleinheit der Erfassung.
Diese Fluktuation wird zurückgekoppelt an die
Motorantriebseinheit 2, um in einer Erhöhung der Vibration zu
resultieren, wenn der Motor gestoppt wird.
Im Falle einer Kompensation durch kurvenlineare
Extrapolation, wie gezeigt in Fig. 29, sind die Gleichungen
wie nachstehend gegeben.
θ(Tn+1) = 3θ(Tn) - 3θ(Tn-1) + θ(Tn-2) = 3
θ(Tn+2) = 3θ(Tn+1) - θ(Tn) = -3
θ(Tn+2) = 3θ(Tn+1) - θ(Tn) = -3
Wie in Fig. 32 gezeigt, fluktuiert die Kodiererausgabe in
einer Breite von sechs Impulsen, um einer weiteren Erhöhung
der Vibration zu resultieren, wenn der Motor gestoppt wird.
Die Position des Motors kann nicht leicht erfaßt werden,
sogar bei Niedriggeschwindigkeitsbewegung des Motors für eine
Relation zur Minimaleinheit der Erfassung der Kodierereinheit
und, falls eine Kompensation, wie gezeigt in Fig. 28 und 29,
ausgeführt wird, wird ein Fehler geringer als die
Minimaleinheit der Erfassung verstärkt und ausgegeben zum
Erhöhen einer Ungleichmäßigkeit der Rotation. Dieses Phänomen
ist in Fig. 33 gezeigt. In Fig. 33 ist ein Betrieb zum
Beschleunigen in einer Umkehrrichtung, nachdem die
Geschwindigkeit auf Null reduziert worden ist, als ein
Beispiel gezeigt. Vertikale Skalen bezeichnen die
Erfassungsgrenzen des Kodierers, und die horizontalen Skalen
bezeichnen die Abtastzeit.
Wie oben beschrieben kann das herkömmliche Verfahren zum
Vorhersagen und Kompensieren der Verzögerungszeit nicht
direkt auf die Kodierereinheit angewendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorher
erwähnten Probleme zu lösen, nämlich durch Schaffen einer
Kodierereinheit, die in der Lage ist, Positionsdaten
auszugeben frei von einer Zeitverzögerung und eine genaue
Positionserfassung durchzuführen; sowie eine Servomotor
steuereinheit, die in der Lage ist sehr präzise den
Servomotor zu steuern gemäß Positionsdaten, die von der
Kodierereinheit empfangen werden.
Zum Überwinden der vorher erwähnten Probleme umfaßt die
hierin beschriebene Servormotor-Steuereinheit eine
Kodierereinheit, die eine Kodierer
ausgabe-Kompensationseinrichtung umfaßt, die die Positionsdaten
benutzt, die erhalten werden vom momentane Abtasten und
vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung eines
erfaßten Objekts vorherzusagen (zum Beispiel eines
Servormotors) während einer Verzögerungszeit, die
erforderlich ist zum Ausgeben von Positionsdaten von den
abgetasteten Analogerfassungssignalen. Die Kodierer
ausgabe-Kompensationseinrichtung gibt eine vorhergesagte
Positionsänderung aus, die auftritt während der
Verzögerungszeit, sowie vorhergesagte Positionsdaten,
erhalten durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung
zu momentan abgetasteten Positionsdaten.
Die Servormotor-Steuereinheit beinhaltet weiterhin eine
Motorantriebseinheit, umfassend: eine
Positionssteuereinrichtung zum Erzeugen eines
Geschwindigkeitsbefehlswertes ansprechend auf eine Differenz
zwischen einem Positionsbefehl und den momentan abgetasteten
Positionsdaten; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zum
Erzeugen eines Strombefehlswertes ansprechend auf eine
Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl und einem
Geschwindigkeitsrückkopplungswert, erhalten von der
geänderten vorhergesagten Position; eine
Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln eines 3-Phasen-Wechsel
stroms, erfaßt vom Servomotor auf einen
Drehmomentkomponentenstrom und zum Durchführen einer
Konversion in Übereinstimmung mit einer momentanen
Magnetpolposition, wobei der Servormotor ein Synchronmotor
ist; eine Stromsteuereinrichtung zum Erzeugen eines
Spannungsbefehls ansprechend auf eine Differenz zwischen dem
Strombefehlswert und einem Stromrückkopplungswert, erzeugt
durch die Umwandlungseinrichtung; und eine
Spannungserzeugungseinrichtung zum Ausgeben einer 3-Phasen-Spannung
ansprechend auf eine momentane Magnetpolposition aus
den vorhergesagten Positionsdaten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform berechnet die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte
Positionsänderung, die auftritt während der Verzögerungszeit,
die erforderlich ist zum Abtasten von Analogsignalen und
Ausgeben von Positionsdaten, nämlich durch Auswählen des
kleineren von: des Absolutwerts der Positionsänderung im
momentanen Abtastzyklus; und des Absolutwerts der
Positionsänderung im vorhergehenden Abtastzyklus, nämlich
unter Benutzung der Annahme, daß die Positionsänderung
während des Abtastzyklus sich linear oder kurvenlinear ändert
bezüglich der Position in Übereinstimmung mit der
ausgewählten Positionsänderung, und zum Kompensieren von
Ausgabepositionsdaten.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform berechnet die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte
Positionsänderung, die auftritt während der Verzögerungszeit,
die erforderlich ist zum Abtasten von Analogsignalen und
Ausgeben von Positionsdaten, nämlich durch Wählen: 1) des
kleineren des Absolutwerts der Positionsänderung in dem
laufenden Abtastzyklus und des Absolutwerts der
Positionsänderung in dem vorhergehenden Abtastzyklus; und 2)
des kleineren von: einer Differenz zwischen der
Positionsänderung im momentanen Abtastzyklus und der
Positionsänderung im vorhergehenden Abtastzyklus, und einer
Differenz zwischen der Positionsänderung im vorhergehenden
Abtastzyklus und der Positionsänderung im Abtastzyklus, der
auftritt vor dem vorhergehenden Abtastzyklus, und unter
Benutzung der Annahme, daß die Positionsänderung in dem
Abtastzyklus sich linear oder kurvenlinear ändert in
Übereinstimmung mit einer Summe der ausgewählten
Positionsänderung und der ausgewählten
Positionsänderungsdifferenz.
Gemäß einer dritten Ausführungsform berechnet die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte
Positionsänderung, die auftritt während der Verzögerungszeit,
die erforderlich ist zum Abtasten von Analogsignalen und
Ausgeben von Positionsdaten, nämlich unter der Annahme, daß
eine Positionsänderung während des Abtastzyklus sich linear
oder kurvenlinear ändert in Übereinstimmung mit einem
Mittelwert der Positionsänderung während des laufenden
Abtastzyklus und der Positionsänderung während des
vorhergehenden Abtastzyklus.
Gemäß einer vierten Ausführungsform berechnet die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte
Positionsänderung, die auftritt während der Verzögerungszeit,
die erforderlich zum Abtasten von Analogsignalen und Ausgeben
von Positionsdaten, nämlich durch Annahme, daß die
Positionsänderung während des Abtastzyklus sich linear oder
kurvenlinear ändert in Übereinstimmung mit einer Summe eines
Mittelwertes der Positionsänderungen, die erhalten werden aus
der Positionsänderung im laufenden Abtastzyklus und der
Positionsänderung im Abtastzyklus, der vor dem vorhergehenden
Abtastzyklus auftritt, und einem Mittelwert der Differenzen
zwischen der Positionsänderung im vorhergehenden Abtastzyklus
und der Positionsänderung im Abtastzyklus, der vor dem
vorhergehenden Abtastzyklus auftritt.
Gemäß einer fünften Ausführungsform berechnet die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung eine vorhergesagte
Positionsänderung von Positionsdaten, die erhalten werden
beim momentanen Abtasten und vorhergehenden Abtastungen, und
beinhaltet einen variablen Multiplizierer zum Reduzieren der
vorhergesagten Positionsänderung, wenn die Positionsänderung
in dem momentanen Abtastzyklus klein ist.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform entwickelt die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung im voraus eine
Beziehung zwischen einem momentanen Wert, der auszugeben ist
von der Motorantriebseinheit, und einem Variationsgrad in der
Positionsänderung im Abtastzyklus und berechnet die
vorhergesagte Positionsänderung, die während der
Verzögerungszeit auftritt, und zwar basierend auf der
entwickelten Beziehung und den momentan abgetasteten
Positionsdaten.
Gemäß einer siebten Ausführungsform ist geschaffen: eine
Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen
entsprechend einem Drehwinkel einer Drehwelle; eine
A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und zum
Umwandeln derselben in digitale Daten; eine
Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erhalten eines
Rotationswinkels der Drehwelle von umgewandelten digitalen
Daten; eine Impulssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen
von Impulsen der Phasen, welche phasenverschoben sind um 90°
relativ zueinander; ein Zähler zum Zählen der Anzahl der
Impulse; und eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung
zum Ausgeben einer Summe von 1) einem Rotationswinkel,
gemessen durch den Zähler vom Abtasten der Ausgangssignale
zur Vervollständigung einer Berechnung des Rotationswinkels
und 2) eines Rotationswinkels, berechnet aus den
Ausgangssignalen als ein momentaner Winkel.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Kodierereinheit und der Servomotor
steuereinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 einen Zeitablaufplan zum Zeigen des Betriebs
der in Fig. 1 gezeigten Kodierereinheit;
Fig. 3 eine Illustration zum Zeigen des Betriebs der
Speichereinheit der Kodierereinheit gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Kodierereinheit und der Servomotor
steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 einen Flußplan zum Zeigen des Betriebs der
Schalter der Kodierereinheit gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Darstellung zum Zeigen des Betriebs bei
einer Position nahe der Erfassungsgrenze der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der ersten und dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine Darstellung zum Zeigen des Betriebs an
einer Position nahe der Erfassungsgrenze der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine Darstellung zum Zeigen des Betriebs der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der ersten und zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine Darstellung zum Zeigen des Betriebs der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der dritten und vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Ausgabekompensationseinheit der
Kodierereinheit gemäß der fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine Darstellung zum Zeigen eines
Betriebsbeispiels des variablen
Multiplizierers der
Ausgabekompensationseinheit, die in Fig. 14
gezeigt ist;
Fig. 16 eine Darstellung zum Zeigen eines weiteren
Betriebsbeispiels des variablen
Multiplizierers der
Ausgabekompensationseinheit, die in Fig. 14
gezeigt ist;
Fig. 17 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Kodierereinheit und der Servomotor
steuereinheit gemäß der sechsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 eine Darstellung zum Illustrieren der
Funktionsschätzeinheit der in Fig. 17
gezeigten Kodierereinheit;
Fig. 19 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Kodierereinheit gemäß der siebten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 eine Illustration zum Zeigen der
Abschirmungsplatte der Kodierereinheit, die in
Fig. 19 gezeigt ist;
Fig. 21 einen Zeitablaufplan zum Zeigen des Betriebs
der in Fig. 19 gezeigten Kodierereinheit;
Fig. 22 ein Blockdiagramm zum Zeigen der herkömmlichen
Kodierereinheit und Servomotor-Steuereinheit;
Fig. 23 einen Zeitablaufplan zum Zeigen des Betriebs
der herkömmlichen Kodierereinheit;
Fig. 24 eine Darstellung zum Illustrieren des
herkömmlichen Beispiels der
Verzögerungszeitkompensation bei einer
Geschwindigkeitserfassung;
Fig. 25 eine Darstellung zum Illustrieren des
herkömmlichen Beispiels der
Verzögerungszeitkompensation bei der
Geschwindigkeitserfassung;
Fig. 26 eine Darstellung zum Illustrieren des
Kompensationsbetriebs, wenn die herkömmliche
Verzögerungszeitkompensation auf die
Kodierereinheit angewendet wird;
Fig. 27 eine Darstellung zum Illustrieren des
Kompensationsbetriebs, wenn die herkömmliche
Verzögerungszeitkompensation auf die
Kodierereinheit angewendet wird;
Fig. 28 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Konfiguration, wenn die herkömmliche
Verzögerungszeitkompensation auf die
Kodierereinheit angewendet wird;
Fig. 29 ein Blockdiagramm zum Zeigen der
Konfiguration, wenn die herkömmliche
Verzögerungszeitkompensation auf die
Kodierereinheit angewendet wird;
Fig. 30 ein Diagramm zum Illustrieren des Problems bei
der herkömmlichen
Verzögerungszeitkompensation;
Fig. 31 eine Darstellung zum Illustrieren des Problems
bei der herkömmlichen
Verzögerungszeitkompensation;
Fig. 32 eine Darstellung zum Illustrieren des Problems
bei der herkömmlichen
Verzögerungszeitkompensation; und
Fig. 33 eine Darstellung zum Illustrieren des Betriebs
der herkömmlichen
Verzögerungszeitkompensation.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
nachstehend detailliert beschrieben. Fig. 1 ist eine
Konfiguration einer Kodierereinheit und einer Servomotor
steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1
tragen die Elemente entsprechend denselben Elementen, die in
Fig. 22 gezeigt sind, die gleichen Bezugszeichen, und die
Beschreibung davon ist ausgelassen. Eine Ausgabe θ(Tn) einer
Arithmetikeinheit 9 (welches eine
Arithmetikbetriebseinrichtung ist) wird ausgegeben an eine
Motorantriebseinheit 2 und eine Kodierer
ausgabe-Kompensationseinheit (im weiteren bezeichnet als die
Ausgabekompensationseinheit 11, welche die
Ausgabekompensationseinrichtung ist) und gespeichert in einer
Speichereinheit 10. Die Speichereinheit 10 speichert die n
letzten Positionsdaten, wie gezeigt in Fig. 3, und gibt
gespeicherte Positionsdaten aus gemäß einer Anforderung der
Ausgabekompensationseinheit 11. Die
Ausgabekompensationseinheit 11 gibt vorhergesagte
Positionsdaten θ(Tn + Td) zu einer Zeit Tn + Td aus, die
kompensiert sind bezüglich einer Verzögerung gleich einer
Verzögerungszeit Td im arithmetischen Betrieb und eine
vorhergesagte Positionsänderung Δθ(Tn + Td) im Abtastzyklus
zur Zeit Tn + Td, und zwar basierend auf vergangenen
Abtastpositionsdaten θ(Tn-1), θ(Tn-2), . . . und den momentanen
Positionsdaten θ(Tn). Die Ausgabekompensationseinheit 11 ist
eine Verzögerungszeit-Kompensationseinheit des in Fig. 28
und 29 gezeigten Typs oder eine Ausgabekompensationseinheit,
die bei der ersten bis sechsten Ausführungsform gezeigt ist.
Eine Schleifenverstärkung bei der Positionssteuerung ist im
allgemeinen klein (etwa 30 rad/s) und kaum beeinflußt durch
eine Zeitverzögerung der Erfassung. Falls ungenaue Daten
zurückgekoppelt werden wie bei der Beschreibung der
herkömmlichen Verzögerungszeitkompensation, erhöht der
Rückkopplungsdatenwert eine Ungleichmäßigkeit der Vibration
und der Geschwindigkeit. Deshalb werden die momentanen
Positionsdaten θ(Tn) eingegeben in einen Subtrahierer 12 der
Motorantriebseinheit 2 und benutzt zur Positionssteuerung.
Ein Geschwindigkeitsrückkopplungswert wird erzeugt durch
Teilen der vorhergesagten Positionsänderung Δθ(Tn + Td) im
Abtastzyklus zur Zeit Tn + Td durch den Abtastzyklus T0 in
einem Teiler 31 und wird zur Geschwindigkeitssteuerung
benutzt. Somit wird ein Datenwert, der frei ist von der
Verzögerungszeit, benutzt in der Hochschleifen
verstärkungs-Geschwindigkeitssteuerung zum Verhindern einer
Verschlechterung der Steuerfunktionstüchtigkeit. Obwohl eine
3-Phasen-PWM-Spannungserzeugungseinrichtung 18 (welches eine
Spannungserzeugungseinrichtung ist) und eine 3-Phasen-AC →
d-q-Achsenkonverter 20 (der eine Konversionseinrichtung ist)
nicht beeinflußt werden durch einen leichten Positionsfehler
und ungleichmäßige Resultate einer Erfassung, wird ein große
Abweichung der Position aufgrund der Verzögerungszeit eine
Reduktion des Motorendrehmoments mit sich bringen und deshalb
wird der vorhergesagte Positionsdatenwert θ(Tn + Td) zur Zeit
Tn + Td, frei von der Verzögerungszeit, benutzt.
Ein Datenverarbeitungs-Zeitablaufplan der Kodierereinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt.
Obwohl die Betriebszeitpunkte aller Blöcke die gleichen sind
wie die bei dem herkömmlichen Beispiel, das in Fig. 23
gezeigt ist, ist der auszugebende Datenwert der
Positionsdatenwert zur Zeit Tn + Td, wenn die Datenausgabe
vervollständigt wird und eine Verzögerungszeit eliminiert
wird.
Die erste bis sechste Ausführungsform zeigen interne
Ausführungsformen der Ausgabekompensationseinheit 11. Da
diese Ausführungsformen die Probleme des herkömmlichen
Verzögerungszeit-Kompensationsverfahrens lösen sollen, kann
die Gesamtkonfiguration der Kodierereinheit die oben
beschriebene Konfiguration, die in Fig. 1 illustriert ist,
sein oder eine Konfiguration, die nur den Positionsdatenwert
θ(Tn + Td) ausgibt, der kompensiert wird bezüglich der
Verzögerungszeit, wie in Fig. 4 gezeigt.
Fig. 5 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Ausgabekompensationseinheit einer Kodierereinheit gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5
gibt der Subtrahierer 21A eine Differenz aus zwischen der
momentanen Abtastposition θ(Tn) und der vorhergehenden
Abtastposition θ(Tn-1); das heißt eine Positionsänderung Δθn
während des momentanen Abtastzyklus. Der Subtrahierer 21B
gibt eine Differenz aus zwischen der vorhergehenden
Abtastposition θ(Tn-1) und einer Abtastposition vorhergehend
der vorhergehenden Abtastposition (zur Zeit n - 2) θ(Tn-2),
das heißt eine Positionsänderung Δθ(n - 1) im vorhergehenden
Abtastzyklus. Das kleinere von Δθn und Δθ(n - 1) wird
ausgewählt durch den Selektorschalter 22 als die momentane
Positionsänderung, um in den Multiplizierer 23 eingegeben zu
werden. Eine Positionsänderung zwischen Zeiten Tn und Tn + Td
wird erhalten durch Multiplizieren der ausgewählten
Positionsänderung Δθ mit Td/T0 (es sei erinnert, daß T0 die
Abtastzeit ist) im Multiplizierer 23. Eine Kompensation der
Verzögerungszeit wird ausgeführt durch Addieren der
erhaltenen Ausgabe zu θ(Tn) im Addierer 24. Der
Betriebsflußplan dieses Selektorschalters 22 ist in Fig. 7
gezeigt. Falls das Vorzeichen von Δθn sich von dem von Δθ(n - 1)
unterscheidet, Δθ = 0 gegeben ist und falls ihre
Vorzeichen gleich sind, wird der kleinere Absolutwert als Δθ
betrachtet.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Ausgabeposition, wenn
sich die Position bewegt von einem Zustand des Verweilens
nahe der Erfassungsgrenze über die Erfassungsgrenze, wie
gezeigt in Fig. 30, gezeigt in Fig. 10. Wegen Δθn = 1 und
Δθ(n - 1) = 0 zur Zeit Tn, wird Δθn = 0 ausgewählt durch den
Schalter 22. Dementsprechend wird eine Ausgabe θ(Tn+1) = θ(Tn)
= 1 erhalten. In ähnlicher Weise ist θ(Tn+2) = θ(Tn+1) - 0
gegeben, eine inkorrekte Ausgabe wird zurückgekoppelt an die
Motorantriebseinheit 2, wie gezeigt in Fig. 31, um zu
verhindern, daß eine Vibration des Motors ansteigt. Das
Verhalten einer Niedriggeschwindigkeitsbewegung ist so, daß
die Positionsausgabe geglättet wird zur Verhinderung eines
Anstiegs des Geschwindigkeitsrippels in der Rotation des
Motors, wie in Fig. 12 gezeigt.
Somit sagt gemäß der ersten Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung eine
Positionsänderung vorher, die auftritt während der
Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten von
Analogsignalen und Ausgeben der Positionsdaten, durch
Auswählen des kleineren vom Absolutwert der
Positionsänderung, erhalten bei momentanem Abtasten, und der
Positionsänderung, erhalten im vorhergehenden Abtasten. Die
Berechnung wird durchgeführt unter Benutzung der Annahme, daß
die Positionsänderung im Abtastzyklus sich linear oder
kurvenlinear ändert in Übereinstimmung mit der ausgewählten
Positionsänderung. Durch Kompensieren der Positionsdaten auf
diese Art und Weise wird ein genauerer
Ausgabepositionsdatenwert erhalten.
Fig. 6 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Ausgabekompensationseinheit einer Kodierereinheit gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig.
6 ist die Beschreibung der gleichen Komponenten wie derer der
Ausgabekompensationseinheit der ersten Ausführungsform, die
in Fig. 5 gezeigt ist, ausgelassen. Der Schalter 22A wählt
die momentane Positionsänderung Δθ als den Schalter 22 der
Ausgabekompensationseinheit der ersten Ausführungsform. Der
Subtrahierer 25A gibt eine Differenz Δ(Δθn) zwischen der
Positionsänderung Δθn im momentanen Abtastzyklus und der
Positionsänderung Δθ(n - 1) im vorhergehenden Abtastzyklus
aus. Der Subtrahierer 25B gibt eine Differenz Δ(Δθn - 1)
zwischen der Positionsänderung Δθ(n - 1) im vorhergehenden
Abtastzyklus und der Positionsänderung Δθ(n - 2) im n-2ten
Abtastzyklus aus. Der Schalter 22B wählt das kleinere von
Δ(Δθn) und Δ(Δθn - 1) zu Δ(Δθn) gemäß dem Flußplan, der in
Fig. 7 gezeigt ist (das heißt der Schalter 22B arbeitet auf
die gleiche Art und Weise bezüglich seiner Eingaben wie der
Schalter 22 der ersten Ausführungsform). Eine Summe der
ausgewählten Positionsänderung Δθ und des Inkrements Δ(Δθ)
von der Positionsänderung wird multipliziert mit Td/T0 im
Multiplizierer 23 zum Erhalten einer Positionsänderung
zwischen Tn und Tn + Td. Die Verzögerungszeit wird kompensiert
durch Addieren der Ausgabe davon zu θ(Tn) im Addierer 24.
In dieser Ausführungsform ist eine Ausgabeposition gezeigt,
wenn sich die Position von einem Zustand des Verweilens nahe
der Erfassungsgrenze über die Grenze, wie in Fig. 30
gezeigt, bewegt, in Fig. 10 gezeigt. Wegen Δθn = 1 und Δθ(n - 1) = 0
zur Zeit Tn, wird Δθn = 0 gewählt durch den Schalter
22, und wegen Δ(Δθn) = 1 und Δ(Δθn - 1) = 0 wird Δ(Δθ) = 0
ausgewählt durch den Schalter 22B. Dementsprechend wird eine
Ausgabe θ(Tn+1) = 1 erhalten. In ähnlicher Weise ist θ(Tn+2) = 0
gegeben, und eine inkorrekte Ausgabe wird rückgekoppelt an
die Motorantriebseinheit 2, wie in Fig. 32 gezeigt, um zu
verhindern, daß eine Vibration des Motors ansteigt. Das
Verhalten bei einer Niedriggeschwindigkeitsbewegung ist so,
daß die Positionsausgabe geglättet ist zum Verhindern des
Anstiegs des Geschwindigkeitsrippels in der Rotation des
Motors, wie in Fig. 12 gezeigt.
Somit sagt gemäß der zweiten Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinheit eine Änderung vorher,
die auftritt während der Verzögerungszeit, welche
erforderlich ist zum Abtasten von Analogsignalen und Ausgeben
von Positionsdaten, nämlich durch Auswählen des kleineren von
den Absolutwerten der Positionsänderung im momentanen
Abtastzyklus und der Positionsänderung im vorhergehenden
Abtastzyklus und des kleineren einer Differenz zwischen der
Positionsänderung im momentanen Abtastzyklus und der
Positionsänderung im vorhergehenden Abtastzyklus und einer
Differenz zwischen der Positionsänderung im vorhergehenden
Abtastzyklus und der Positionsänderung im n-2ten
Abtastzyklus. Die Berechnung wird durchgeführt unter der
Annahme, daß die Positionsänderung im Abtastzyklus sich
linear oder kurvenlinear ändert in Übereinstimmung mit einer
Summe der Differenzen zwischen ausgewählten
Positionsänderungen. Durch Kompensieren der Positionsdaten
auf diese Art und Weise kann eine genauere Ausgabe eines
Positionsdatenwerts erhalten werden.
Fig. 8 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Ausgabekompensationseinheit einer Kodierereinheit gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der
Subtrahierer 21 gibt eine Differenz aus zwischen der
momentanen Abtastposition θ(Tn) und der n-2ten Abtastposition
θ(Tn-2); das heißt eine Positionsänderung 2Δθ in zwei
Abtastzyklen und gibt sie in den Addierer 23 ein. Eine
mittlere Positionsänderung der zwei Abtastzyklen wird
abgeleitet durch Multiplizieren mit 1/2 im Multiplizierer 23
und gleichzeitig wird eine Positionsänderung zwischen Tn und
Tn + Td erhalten durch Multiplizieren der Ausgabe Td/T0. Die
Verzögerungszeit wird kompensiert durch Addieren der Ausgaben
davon zu θ(Tn) in dem Addierer 24.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Ausgabeposition, wenn
sich die Position bewegt von einem Zustand des Verweilens
nahe der Erfassungsgrenze über die Grenze, wie gezeigt in
Fig. 30, gezeigt in Fig. 10. Die Ausgabe zur Zeit Tn ist
2Δθn = 1, und die Ausgabe θ(Tn+1) = 1 wird erhalten durch
Löschen des Anteils des Mittelwerts und Addieren desselben zu
θ(Tn). In ähnlicher Weise wird θ(Tn+2) = 0 gegeben, und eine
inkorrekte Ausgabe wird rückgekoppelt an die
Motorantriebseinheit 2, wie in Fig. 31 gezeigt, um zu
verhindern, daß eine Vibration des Motors ansteigt. Das
Verhalten bei der Niedriggeschwindigkeitsbewegung ist so, daß
die Positionsausgabe geglättet ist, um einen Anstieg des
Geschwindigkeitsrippels in der Rotation des Motors, wie in
Fig. 13 gezeigt, zu verhindern.
Somit sagt gemäß der dritten Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung eine
Positionsänderung voraus, die auftritt während der
Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten von
Analogsignalen und Ausgeben von Positionsdaten, und zwar
unter der Annahme, daß die Position sich linear oder
kurvenlinear ändert in Übereinstimmung mit einem Mittelwert
einer Positionsänderung im momentanen Abtastzyklus und einer
Positionsänderung im vorhergehenden Abtastzyklus. Durch
Kompensieren der Positionsdaten aus diese Art und Weise
werden genauere Ausgabepositionsdaten erhalten.
Fig. 9 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Ausgabekompensationseinheit einer Kodierereinheit gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der
Subtrahierer 21D führt denselben Betrieb durch wie der
Subtrahierer 21 der Ausgabekompensationseinheit der
vorhergehenden Ausführungsform und gibt die Positionsänderung
2Δθ in zwei Abtastzyklen aus. Der Subtrahierer 21A gibt die
Positionsänderung Δθn im laufenden Abtastzyklus aus, der
Subtrahierer 21C gibt die Positionsänderung Δθ(n - 2) aus,
und der Subtrahierer 25 gibt eine Variationskomponente 2Δ(Δθ)
der Positionsänderung in zwei Abtastzyklen aus. 2Δθ und
2Δ(Δθ) werden addiert im Addierer 26 und eingegeben in den
Multiplizierer 23. Eine mittlere Positionsänderung und die
Variationskomponente der Positionsänderung der zwei
Abtastzyklen werden abgeleitet durch Multiplizieren der
Ausgabe mit 1/2 im Multiplizierer 23, und gleichzeitig wird
eine Positionsänderung zwischen Tn und Tn + Td erhalten durch
Multiplizieren der Ausgabe mit Td/T0. Die Verzögerungszeit
wird kompensiert durch Hinzufügen der Ausgabe davon zu θ(Tn)
im Addierer 24.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Ausgabeposition, wenn
sich die Position von einem Zustand des Verweilens nahe der
Erfassungsgrenze über die Grenze, wie gezeigt in Fig. 30,
bewegt, in Fig. 11 gezeigt. 2Δθ = 1 und 2Δ(Δθ) = 1 zur Zeit
Tn werden addiert zum Mittelwert θ(Tn+1), um θ(Tn+1) = 2 zu
erhalten. In ähnlicher Weise ist θ(Tn+2) = 0 gegeben, und eine
inkorrekte Ausgabe wird rückgekoppelt an die
Motorantriebseinheit 2, wie beim herkömmlichen Beispiel,
gezeigt in Fig. 32, um zu verhindern, daß eine Vibration des
Motors ansteigt. Das Verhalten in der
Niedriggeschwindigkeitsbewegung ist so, daß die
Ausgabeposition geglättet ist zum Verhindern eines Anstiegs
des Geschwindigkeitsrippels bei der Rotation des Motors, wie
in Fig. 13 gezeigt ist.
Somit sagt gemäß der vierten Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung eine
Positionsänderung voraus, die auftritt während einer
Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten von
Analogsignalen und Ausgeben von Positionsdaten, nämlich unter
der Annahme, daß die Position sich linear oder kurvenlinear
ändert in Übereinstimmung mit einer Summe des Mittelwertes
der Positionsänderungen, erhalten von den Positionsänderungen
im laufenden und vorhergehenden Abtastzyklus, und eines
Mittelwertes der Differenzen der Positionsänderungen in dem
vorhergehenden und n-2ten Abtastzyklus. Durch Kompensieren
der Positionsdaten auf diese Art und Weise wird eine genauere
Ausgabe des Positionsdatenwertes erhalten.
Fig. 14 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Ausgabekompensationseinheit einer Kodierereinheit gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die
Beschreibung der gleichen Komponenten wie derer der
Ausgabekompensationseinheit, die in Fig. 28 gezeigt ist, ist
ausgelassen. Bezugszeichen 27 ist ein zweiter Multiplizierer,
der die Ausgabe der Multiplizierers 22 mit K(Δθn)
multipliziert, und die Ausgabe davon wird addiert zu θ(Tn)
durch den Addierer 24, um die Verzögerungszeit zu
kompensieren. In diesem Fall ist der Multiplizierer 27 ein
variabler Multiplizierer, für den die Vergrößerung K(Δθn)
variiert mit dem Wert von Δθn. Dieser Multiplizierer K(Δθn)
ist eingestellt groß zu sein, wenn die Positionsänderung
während des Abtastintervalls groß ist, und klein zu sein,
wenn die Positionsänderung während es Abtastintervalls klein
ist. Mit anderen Worten wird durch zusätzliches Vorsehen
dieses variablen Multiplizierers die Vergrößerung der
Kompensation eingestellt klein zu sein für einen
Niedriggeschwindigkeitsbetrieb, wobei der Einfluß der
Verzögerungszeit klein ist, und ein leichter Erfassungsfehler
die Steuerschleife widrig beeinflussen kann zum Erhöhen einer
Vibration und Geschwindigkeitsungleichmäßigkeit, und groß zu
sein für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb, bei dem die
Wirkung der Verzögerungszeit groß ist und ein leichter
Erfassungsfehler kaum die Steuerschleife widrig beeinflußt.
Deshalb werden solche Probleme wie der Anstieg der Vibration
aufgrund der herkömmlichen Verzögerungszeitkompensation
gelöst unter gleichzeitigem Lösen eines Problems
aufgrund der Verzögerungszeit.
Fig. 15 und 16 sind jeweils eine Darstellung zum Zeigen
eines Betriebsbeispiels des variablen Multiplizierers 27, und
die Verstärkung von 0 bis 1 kann kontinuierlich variiert
werden mit Bezug auf Δθ, wie in Fig. 15 gezeigt, oder kann
umgeschaltet werden in einer Vielzahl von Schritten als zwei
Schritte oder mehr, wie in Fig. 16 gezeigt. Obwohl die
Vorhersage der Position beschrieben wurde in der ersten bis
fünften Ausführungsform unter Annahme, daß sich die Position
linear ändert, kann die Konfiguration so gemacht sein, daß
sich die Position kurvenlinear ändert.
Somit sagt gemäß der fünften Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung eine
Positionsänderung voraus, die auftritt während der
Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten von
Analogsignalen und Ausgeben von Positionsdaten, und zwar
basierend auf den Positionsdaten, die erhalten werden in dem
laufenden und vorhergehenden und früheren Abtastzyklen. Die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung ist versehen mit
einem variablen Multiplizierer zum Erhalten einer genaueren
Positionsausgabe durch Reduzieren der vorhergesagten
Positionsänderung, wenn die Positionsänderung im laufenden
Abtastzyklus klein ist.
Fig. 17 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Kodierereinheit und einer Servomotor-Steuereinheit gemäß
einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die gemeinsamen Komponenten der Kodierereinheit und der
Servomotor-Steuereinheit, wie die gemäß der ersten
Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt ist, tragen dieselben
Bezugszeichen, und die Beschreibung davon ist ausgelassen.
Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Δ(Δθ)-Iq-Funktions
schätzeinheit, die eine Variation Δ(Δθ) der
Positionsänderung erhält aus den Abtastpositionsdaten θ(Tn)
und den zwei vorhergehenden Abtastpositionsdaten θ(Tn-1) und
θ(Tn-2), welche in der Speichereinheit 10 gespeichert sind.
Die Δ(Δθ)-Iq-Funktionsschätzeinheit schätzt eine Funktion
zwischen dem Stromwert Iq, ausgegeben von der
Motorantriebseinheit und der Variation Δ(Δθ), wie nachstehend
gegeben.
Δ(Δθ) = f (Iq)
Eine Funktion, die einen im wesentlichen mittleren Gradienten
der Beziehung zwischen Δ(Δθ), abgetastet wie gezeigt in Fig.
18, und Iq darstellt, wird geschätzt. Die
Funktionsschätzungseinheit 28 gibt die Variation Δ(Δθ) der
momentanen Positionsänderung von Iq basierend auf der
geschätzten Funktion aus. Eine Summe von θ(Tn) - θ(Tn-1) = Δθ
und der Ausgaben Δ(Δθ) der Funktionsschätzeinheit 28 wird
ausgegeben durch den Addierer/Subtrahierer 29, und die
Positionsänderung während der Verzögerungszeit Td wird
erhalten durch Multiplizieren der Ausgaben davon mit Td/T0.
Die Positionsänderung, die erhalten wird, wird addiert zu
θ(Tn) durch den Addierer 24, um die Verzögerungszeit zu
kompensieren. Die durch die Funktionseinheit 28 zu schätzende
Funktion kann eine quadratische Funktion oder eine Funktion
höherer Ordnung sein.
Somit entwickelt gemäß der sechsten Ausführungsform die
Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung im voraus eine
Beziehung zwischen einem Wert des Stromes, der aus zugeben ist
von der Motorantriebseinheit, und einem Grad der Variation
der Positionsänderung im Abtastzyklus, die Positionsänderung,
die während der Verzögerungszeit auftritt, wird vorhergesagt
aus der entwickelten Beziehung, dem momentanen Stromwert und
den Positionsdaten. Durch Kompensieren der Positionsdaten auf
diese Art und Weise können genauere Ausgabepositionsdaten
erhalten werden.
Fig. 19 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Zeigen einer
Kodierereinheit gemäß einer siebten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In Fig. 19 haben die gemeinsamen
Komponenten für die in Fig. 1 gezeigte Kodierereinheit
dieselben Bezugszeichen, und die Beschreibung davon wird
ausgelassen werden. Eine LED umfaßt 4A und 4B, und
Lichtempfangsvorrichtungen 6C und 6D sind hinzugefügt. Die
Muster der Abschirmungsplatte 5 sind parallel gebildet zum
Erzeugen analoger Signale und Impulskettensignale, wie in
Fig. 20 gezeigt. In Fig. 20 schirmt der schattierte Teil
das Licht ab. Auszugebende Analogsignale von den
Lichtempfangsvorrichtungen 6A und 6B werden konvertiert in
Positionsdaten θ(Tn), die wie beim herkömmlichen Beispiel
verarbeitet werden. Die Impulse der Impulsketten A und B, die
auszugeben sind von den Lichtempfangsvorrichtungen 6C und 6D,
haben eine Phasendifferenz von 90° und werden gezählt durch
den Auf-/Ab-Zähler 30. Fig. 21 zeigt
Datenverarbeitungszeitabläufe der in Fig. 19 gezeigten
Kodierereinheit. Der Auf-/Ab-Zähler 30 wird auf Null gelöscht
zur selben Zeit wie die Abtast- und Halte-Schaltungen 7A und
7B die Abtastdaten halten und zählt darauffolgend Impulse A
und B. Die A-/D-Umwandlungszeit und die
Arithmetikverarbeitungszeit Td werden kompensiert durch
Hinzufügen der Zählanzahl Δθ(Td) des Zählers 30 während der
Zeit Td bis zur Vervollständigung der arithmetischen
Verarbeitung der Arithmetikeinheit 9 zur Ausgabe der
Arithmetikeinheit 9 in dem Addierer 24. Die oben beschriebene
Konfiguration ermöglicht es, diese Daten frei von der
Verzögerungszeit auszugeben. Eine Positionsänderung für eine
Zeit, die für eine serielle Ausgabe erforderlich ist, kann
geschätzt werden aus Δθ(Td), und die Positionsänderung in der
Kommunikationszeit kann kompensiert werden.
Somit ist gemäß der siebten Ausführungsform die
Kodierereinheit, welche Analogsignale abtastet in
Übereinstimmung mit einem Rotationswinkel der Drehwelle und
den Rotationswinkel der Drehwelle aus umgewandelten digitalen
Daten erhält, versehen mit: einer Impuls
signal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zwei Impulsketten mit
Impulsen, deren Phasen relativ zueinander um 90° versetzt
sind; einem Zähler zum Zählen einer Anzahl von Impulsen der
Impulsketten zum Messen eines Verzögerungsdrehwinkels, durch
den die Welle rotiert während einer Zeitperiode, die
erforderlich ist für den A-/D-Konverter zum Abtasten der
Analogsignale und für die Arithmetik-Betriebseinrichtung zum
Bestimmen des Rotationswinkels; und eine Kodierer
ausgabe-Kompensationseinrichtung zum Ausgeben eines momentanen
Winkels als eine Summe des Rotationswinkels und des
Verzögerungsrotationswinkels. Die Kodierereinheit kann in
genauer Weise eine Kompensierung schaffen für die
Verzögerungszeit, die erforderlich ist für die
A-/D-Konversion und die arithmetische Verarbeitung, und zwar ohne
Berücksichtigung des Verhaltens der Motorgeschwindigkeit und
der Beschleunigung, und die Erhöhung der Verzögerungszeit der
Steuerschleife und der Fehler der Magnetpolerfassung kann
minimiert werden.
Wie beschrieben wurde, umfaßt eine Servosteuereinheit gemäß
der vorliegenden Erfindung eine Kodierereinheit zum Abtasten
von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position
eines Erfassungsobjekts und Erhalten von Positionsdaten aus
umgewandelten digitalen Daten. Die Kodierereinheit beinhaltet
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinheit, welche eine
Positionsänderung des Erfassungsobjekts während der
Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der
Analogsignale und Ausgeben der Positionsdaten vorhersagt. Die
Kodiererausgabe-Kompensationseinheit benutzt die
Positionsdaten, die erhalten werden von dem momentanen
Abtasten, und Positionsdaten, die erhalten werden von
vorhergehenden Abtastungen, und gibt die vorhergesagte
Positionsänderung aus sowie einen genauen Positionsdatenwert,
der erhalten wird durch Addieren der vorhergesagten
Positionsänderung zum Positionsdatenwert, der von der
momentanen Abtastung erhalten wird. Die Kodierer
ausgabe-Kompensationseinheit schafft ebenfalls eine Ausgabe des
Positionsdatenwertes, der von der momentanen Abtastung
(unkompensiert) erhalten wurden. Da es bei der vorliegenden
Erfindung akzeptierbar ist, daß für die Verzögerungszeit, die
erforderlich ist zur A-/D-Konversion, eine arithmetische
Verarbeitung und eine Kommunikation relativ lang sind, kann
eine billige A-/D-Konversionseinrichtung und
Arithmetikbetriebseinrichtung benutzt werden. Die
Arithmetikbetriebseinrichtung und die
Ausgabekompensationseinrichtung können realisiert werden mit
einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) bzw. einer
Mikroprozessoreinheit (MPU); deshalb kann der Kostenanstieg
der Ausgabekompensationseinrichtung verringert sein.
Zusätzlich muß beispielsweise eine Kommunikation mit der
Motorantriebseinheit nicht übermäßig geschwindigkeitsmäßig
erhöht sein.
Die Servomotor-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt weiterhin: eine Motorantriebseinheit zum Antreiben des
Servomotors, die mit einer Positionssteuereinrichtung
versehen ist; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung; eine
Umwandlungseinrichtung; eine Stromsteuereinrichtung und eine
Spannungssteuereinrichtung. Ein Geschwindigkeitsbefehlswert
wird erzeugt durch die Positionssteuereinrichtung mit einer
niedrigen Schleifenverstärkung in Übereinstimmung mit einer
Differenz zwischen dem Positionsbefehlswert und dem momentan
abgetasteten Positionsdatenwert, den die Kodierereinheit
ausgibt. Ein Befehlswert des Stroms wird erzeugt durch die
Geschwindigkeitssteuereinrichtung mit einer hohen
Schleifenverstärkung in Übereinstimmung mit einer Differenz
zwischen einem Geschwindigkeitsbefehlswert und dem
Geschwindigkeitsrückkopplungswert, der erhalten wird von der
vorhergesagten Positionsänderung, ausgegeben durch die
Kodierereinheit. Ein 3-Phasen-Wechselstrom, erfaßt von dem
Servomotor, wird umgewandelt in einen
Drehmomentkomponentenstrom, und zwar unter Benutzung
vorhergesagter Positionsdaten. Der Spannungsbefehlswert wird
erzeugt in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen einem
momentanen Befehlswert und einem Rückkopplungswert des Stroms
(der Drehmomentkomponentenstrom) (zur Umwandlung ansprechend
auf die momentane Magnetpolposition, wenn der Servomotor ein
Synchronmotor ist) eingegeben durch die
Umwandlungseinrichtung. Eine 3-Phasen-Spannung wird erzeugt
ansprechend auf die momentane Magnetpolposition in
Übereinstimmung mit dem Spannungsbefehlswert und den
vorhergesagten Positionsdaten. Deshalb kann der Servomotor
genau gesteuert werden, und zwar ohne jeglichen Anstieg der
Vibration und Geschwindigkeitsungleichmäßigkeit des
Servomotors.
Claims (9)
1. Servomotor-Steuereinheit, umfassend:
eine Kodierereinheit einschließlich einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objekts; eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Konvertieren der Analogsignale in einen digitalen Datenwert; eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und eine Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert, erhalten von der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, benutzt zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
einen Servomotor; und
eine Motorantriebseinheit einschließlich einer Positionssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlswertes ansprechend auf eine Differenz zwischen einem Positionsbefehl und dem momentan abgetasteten Positionsdatenwert; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Strombefehlswertes ansprechend auf eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und einem Geschwindigkeitsrückkopplungswert, erhalten von der vorhergesagten Positionsänderung; eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln eines 3-Phasen-Wechsel stroms, erfaßt von dem Servomotor, in einen Drehmomentkomponentenstrom in Übereinstimmung mit momentanen Magnetpolposition; eine Stromsteuereinrichtung zum Erzeugen eines Spannungsbefehlswerts ansprechend auf eine Differenz zwischen dem Strombefehlswert und einem Strombefehlswert bezüglich eines Drehmomentkomponentenstroms, eingegeben durch die Umwandlungseinrichtung; und eine Spannungserzeugungseinrichtung zum Ausgeben einer 3-Phasen-Spannung ansprechend auf den Spannungsbefehlswert und die momentane Magnetpolposition, bestimmt aus dem vorhergesagten Positionsdatenwert.
eine Kodierereinheit einschließlich einer Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objekts; eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Konvertieren der Analogsignale in einen digitalen Datenwert; eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und eine Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert, erhalten von der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, benutzt zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
einen Servomotor; und
eine Motorantriebseinheit einschließlich einer Positionssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehlswertes ansprechend auf eine Differenz zwischen einem Positionsbefehl und dem momentan abgetasteten Positionsdatenwert; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung zum Erzeugen eines Strombefehlswertes ansprechend auf eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlswert und einem Geschwindigkeitsrückkopplungswert, erhalten von der vorhergesagten Positionsänderung; eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln eines 3-Phasen-Wechsel stroms, erfaßt von dem Servomotor, in einen Drehmomentkomponentenstrom in Übereinstimmung mit momentanen Magnetpolposition; eine Stromsteuereinrichtung zum Erzeugen eines Spannungsbefehlswerts ansprechend auf eine Differenz zwischen dem Strombefehlswert und einem Strombefehlswert bezüglich eines Drehmomentkomponentenstroms, eingegeben durch die Umwandlungseinrichtung; und eine Spannungserzeugungseinrichtung zum Ausgeben einer 3-Phasen-Spannung ansprechend auf den Spannungsbefehlswert und die momentane Magnetpolposition, bestimmt aus dem vorhergesagten Positionsdatenwert.
2. Servomotor-Steuereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Servomotor ein Synchronmotor ist.
3. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben der Positionsdaten, wobei die Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentanen abgetasteten Positionsdatenwert,
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Auswählen des kleineren eines Absolutwertes einer Positionsänderung auftretend während eines momentanen Abtastzyklus, und eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Annehmen, daß die Positionsänderungen, die auftreten während den Abtastzyklen, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit der ausgewählten Positionsänderung.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben der Positionsdaten, wobei die Kodierer ausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentanen abgetasteten Positionsdatenwert,
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Auswählen des kleineren eines Absolutwertes einer Positionsänderung auftretend während eines momentanen Abtastzyklus, und eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Annehmen, daß die Positionsänderungen, die auftreten während den Abtastzyklen, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit der ausgewählten Positionsänderung.
4. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignale in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die die Positionsdaten benutzt, die erhalten werden aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erfaßt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Auswählen des kleineren eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines laufenden Abtastzyklus, und eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Auswählen der kleineren einer Differenz zwischen einer Positionsänderung, auftretend während des laufenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Differenz zwischen der Positionsänderung, auftretend während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während einer Abtastzyklus vor dem vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Annehmen, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einer Summe der ausgewählten Positionsänderung und der ausgewählten Differenz zwischen den Positionsänderungen.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignale in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die die Positionsdaten benutzt, die erhalten werden aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, zum Vorhersagen einer Positionsänderung des erfaßten Objektes, auftretend während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erfaßt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Auswählen des kleineren eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines laufenden Abtastzyklus, und eines Absolutwertes einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Auswählen der kleineren einer Differenz zwischen einer Positionsänderung, auftretend während des laufenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Differenz zwischen der Positionsänderung, auftretend während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während einer Abtastzyklus vor dem vorhergehenden Abtastzyklus, und durch Annehmen, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einer Summe der ausgewählten Positionsänderung und der ausgewählten Differenz zwischen den Positionsänderungen.
5. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignale in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die die Positionsdaten benutzt, die erhalten werden von der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Annehmen, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einem Mittelwert einer Positionsänderung, die während eines laufenden Abtastzyklus auftritt, und einer Positionsänderung, die während eines vorhergehenden Abtastzyklus auftritt.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignale in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die die Positionsdaten benutzt, die erhalten werden von der momentanen Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt durch Annehmen, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einem Mittelwert einer Positionsänderung, die während eines laufenden Abtastzyklus auftritt, und einer Positionsänderung, die während eines vorhergehenden Abtastzyklus auftritt.
6. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einem digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen von Positionsdaten des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, die auftritt während einer Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt unter der Annahme, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einer Summe von: einem Mittelwert einer Positionsänderung, auftretend während eines laufenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus; und einem Mittelwert einer Differenz zwischen der Positionsänderung, die auftritt während des laufenden Abtastzyklus, und der Positionsänderung, die auftritt während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Differenz zwischen einer Positionsänderung, die auftritt während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, die auftritt während eines Abtastzyklus vor dem vorhergehenden Abtastzyklus.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einem digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen von Positionsdaten des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, die den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, die auftritt während einer Verzögerungszeit, welche erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zum momentan abgetasteten Positionsdatenwert;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt unter der Annahme, daß Positionsänderungen, die während der Abtastzyklen auftreten, linear oder kurvenlinear sind, in Übereinstimmung mit einer Summe von: einem Mittelwert einer Positionsänderung, auftretend während eines laufenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, auftretend während eines vorhergehenden Abtastzyklus; und einem Mittelwert einer Differenz zwischen der Positionsänderung, die auftritt während des laufenden Abtastzyklus, und der Positionsänderung, die auftritt während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Differenz zwischen einer Positionsänderung, die auftritt während des vorhergehenden Abtastzyklus, und einer Positionsänderung, die auftritt während eines Abtastzyklus vor dem vorhergehenden Abtastzyklus.
7. Kodierereinheit, umfassend:
Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird von der momentanen Abtastung und den vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben der Positionsdaten, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zu dem momentan abgetasteten Positionsdatenwert,
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt aus einem Positionsdatenwert, der erhalten wird von einem laufenden Abtastzyklus und vorhergehenden Abtastzyklen, und einen variablen Multiplizierer umfaßt, der die vorhergesagte Positionsänderung reduziert, wenn eine Positionsänderung im laufenden Abtastzyklus klein ist.
Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsdatenwertes des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird von der momentanen Abtastung und den vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung des erfaßten Objektes vorherzusagen, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben der Positionsdaten, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zu dem momentan abgetasteten Positionsdatenwert,
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt aus einem Positionsdatenwert, der erhalten wird von einem laufenden Abtastzyklus und vorhergehenden Abtastzyklen, und einen variablen Multiplizierer umfaßt, der die vorhergesagte Positionsänderung reduziert, wenn eine Positionsänderung im laufenden Abtastzyklus klein ist.
8. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen von Positionsdaten des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung vorherzusagen von dem erfaßten Objekt, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zu den momentan abgetasteten Positionsdaten;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung im voraus eine Beziehung entwickelt zwischen einem Stromwert, der aus zugeben ist von einer Motorantriebseinheit, und einem Variationsgrad in Positionsänderungen in Abtastzyklen, und die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt basierend auf der entwickelten Beziehung und einem gegenwärtigen Stromwert und Positionsdatenwert.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen in Übereinstimmung mit einer Position eines erfaßten Objektes;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Erzeugen von Positionsdaten des erfaßten Objektes aus dem digitalen Datenwert; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung, welche den Positionsdatenwert benutzt, der erhalten wird aus der laufenden Abtastung und vorhergehenden Abtastungen, um eine Positionsänderung vorherzusagen von dem erfaßten Objekt, welche auftritt während einer Verzögerungszeit, die erforderlich ist zum Abtasten der Analogsignale und Ausgeben des Positionsdatenwertes, wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung einen vorhergesagten Positionsdatenwert erzeugt durch Addieren der vorhergesagten Positionsänderung zu den momentan abgetasteten Positionsdaten;
wobei die Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung im voraus eine Beziehung entwickelt zwischen einem Stromwert, der aus zugeben ist von einer Motorantriebseinheit, und einem Variationsgrad in Positionsänderungen in Abtastzyklen, und die vorhergesagte Positionsänderung vorhersagt basierend auf der entwickelten Beziehung und einem gegenwärtigen Stromwert und Positionsdatenwert.
9. Kodierereinheit, umfassend:
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen entsprechend einem Rotationswinkel einer Drehwelle;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Bestimmen eines Rotationswinkels der Drehwelle aus dem digitalen Datenwert;
eine Impulssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zwei Impulsketten mit Impulsen, deren Phasen um 90° relativ zueinander versetzt sind;
einen Zähler zum Zählen einer Anzahl der Impulse der Impulsketten zum Messen eines Verzögerungsrotationswinkels, über den die Welle rotiert während einer Zeitperiode, die erforderlich ist für die A-/D-Umwandlungseinrichtung, die Analogsignale abzutasten und für die Arithmetikbetriebseinrichtung, den Rotationswinkel zu bestimmen; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung zum Ausgeben eines momentanen Winkels als eine Summe des Rotationswinkels und des Verzögerungsrotationswinkels.
eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Analogsignalen entsprechend einem Rotationswinkel einer Drehwelle;
eine A-/D-Umwandlungseinrichtung zum Abtasten der Analogsignale und Umwandeln der Analogsignale in einen digitalen Datenwert;
eine Arithmetikbetriebseinrichtung zum Bestimmen eines Rotationswinkels der Drehwelle aus dem digitalen Datenwert;
eine Impulssignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von zwei Impulsketten mit Impulsen, deren Phasen um 90° relativ zueinander versetzt sind;
einen Zähler zum Zählen einer Anzahl der Impulse der Impulsketten zum Messen eines Verzögerungsrotationswinkels, über den die Welle rotiert während einer Zeitperiode, die erforderlich ist für die A-/D-Umwandlungseinrichtung, die Analogsignale abzutasten und für die Arithmetikbetriebseinrichtung, den Rotationswinkel zu bestimmen; und
eine Kodiererausgabe-Kompensationseinrichtung zum Ausgeben eines momentanen Winkels als eine Summe des Rotationswinkels und des Verzögerungsrotationswinkels.
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