JP2007139502A - Angle detector and device of calculating rotational coordinate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレゾルバと組み合わせて回転装置の回転角を検出する角度検出装置及び回転座標の演算を行う回転座標演算装置に関し、特にレゾルバの変調信号の周波数を逓倍して得たパルス信号のパルス数に基づいて角度検出を行う角度検出装置及び回転座標の演算を行う回転座標演算装置に関する。 The present invention relates to an angle detection device that detects a rotation angle of a rotation device in combination with a resolver, and a rotation coordinate calculation device that calculates rotation coordinates, and in particular, to the number of pulses of a pulse signal obtained by multiplying the frequency of a resolver modulation signal. The present invention relates to an angle detection apparatus that performs angle detection based on the rotation coordinate calculation apparatus that performs calculation of rotation coordinates.
回転角度を検出する角度検出装置の従来技術(第一の従来技術)として、一相励磁二相出力方式のレゾルバと組み合わせて動作する角度検出装置が知られている。この従来の角度検出装置として特許文献1に示されるものがある。
第一の従来技術によれば、レゾルバと電子制御ユニットから構成される角度検出装置を包含したブラシレスモータの制御装置であって、励磁信号たる正弦波の基準信号をレゾルバの一次巻線に入力し、回転角θに応じて基準信号を振幅変調した第一の出力信号(COS信号)と第二の出力信号(SIN信号)を電子制御ユニットに入力している。
次に各出力信号に基準信号を乗算した後、それぞれローパスフィルタを通過させて倍調成分を除去している。さらにこのローパスフィルタ通過後の信号の内、SIN情報成分をCOS情報成分にて除算し、TAN(正接)情報成分を得て、これに基づきtanθ→θ変換テーブルを参照して回転角θを算出している。
As a prior art (first prior art) of an angle detection device that detects a rotation angle, an angle detection device that operates in combination with a one-phase excitation two-phase output type resolver is known. There exists a thing shown by
According to the first prior art, a brushless motor control device including an angle detection device composed of a resolver and an electronic control unit, which inputs a sine wave reference signal as an excitation signal to the primary winding of the resolver. The first output signal (COS signal) and the second output signal (SIN signal) obtained by amplitude-modulating the reference signal according to the rotation angle θ are input to the electronic control unit.
Next, after multiplying each output signal by the reference signal, each of the output signals is passed through a low-pass filter to remove the harmonic component. Further, the SIN information component of the signal after passing through the low-pass filter is divided by the COS information component to obtain a TAN (tangent) information component. Based on this, the rotation angle θ is calculated by referring to the tan θ → θ conversion table. is doing.
また、別の従来技術(第二の従来技術)として、励磁回路、入力インターフェイス回路、及び、R/Dコンバータ(レゾルバ/ディジタルコンバータ)と呼ばれる半導体集積回路から成り、一相励磁二相出力方式のレゾルバと組み合わせた角度検出装置がある。
特許文献1記載の従来技術と同様に、励磁回路から出力される励磁信号をレゾルバの一次巻線に入力し、回転角θに応じて励磁信号を変調した第一の出力信号(COS信号)と第二の出力信号(SIN信号)を、入力インターフェイス回路を経てR/Dコンバータへ伝達する。
Another conventional technique (second conventional technique) is composed of a semiconductor integrated circuit called an excitation circuit, an input interface circuit, and an R / D converter (resolver / digital converter). There is an angle detection device combined with a resolver.
As in the prior art described in
R/Dコンバータでは、例えば回転角推定値φの正弦値sinφと余弦値cosφをそれぞれ第一の出力信号(COS信号)、及び、第二の出力信号(SIN信号)と掛け合わせたもの同士の偏差がゼロ(すなわち回転角推定値φと回転角実際値θが等しい)となるように回転角推定値φの収束演算を行うトラッキング方式といった手法によりハードウェア的に回転角θを算出する。 In the R / D converter, for example, the sine value sinφ and cosine value cosφ of the estimated rotation angle φ are multiplied by the first output signal (COS signal) and the second output signal (SIN signal), respectively. The rotation angle θ is calculated in hardware by a technique such as a tracking method in which the rotation angle estimated value φ is converged so that the deviation becomes zero (that is, the rotation angle estimated value φ and the rotation angle actual value θ are equal).
また、回転座標演算装置の従来技術(第三の従来技術)として、角度検出装置から算出される回転角θに基づきθ→sinθ変換テーブルを参照して正弦値sinθ、余弦値cosθを算出し、これらを用いて式1に示される二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行うものがある。
Further, as a prior art (third prior art) of the rotational coordinate calculation device, a sine value sinθ and a cosine value cosθ are calculated by referring to a θ → sinθ conversion table based on the rotation angle θ calculated from the angle detection device, Some of them use these to calculate rotational coordinates around the origin on the two-dimensional plane shown in
但し、(ux,uy):座標回転前の位置、(jx,jy):座標回転後の位置である。 However, (ux, uy): position before coordinate rotation, (jx, jy): position after coordinate rotation.
さらに別な回転座標演算装置の従来技術(第四の従来技術)として、公知の電動機のベクトル制御演算に用いられる三相座標と回転直交座標(d,q軸座標)の間の座標変換を行うものがある。
三相座標から回転直交座標への変換は式2に示される形となる。θ→(√2)・sinθ変換テーブルを参照して三角関数値(√2)・sinθ、(√2)・sin(θ+π/3)、(√2)・sin(θ+π/2)、(√2)・sin(θ+5π/6)を算出し、式2により回転座標演算(座標変換演算)を行う。
Further, as another prior art (fourth prior art) of a rotational coordinate computing device, coordinate conversion between three-phase coordinates and rotational orthogonal coordinates (d, q-axis coordinates) used for vector control computation of a known electric motor is performed. There is something.
The conversion from the three-phase coordinates to the rotation orthogonal coordinates takes the form shown in
但し、ju:三相座標U相成分、jv:三相座標V相成分、jd:回転直交座標d軸成分、jq:回転直交座標q軸成分である。 However, ju: three-phase coordinate U-phase component, jv: three-phase coordinate V-phase component, jd: rotational orthogonal coordinate d-axis component, jq: rotational orthogonal coordinate q-axis component.
以上のように、特許文献1記載の角度検出装置においては、回転角θを算出する過程でSIN情報÷COS情報の除算を必要としている。ここで非線形特性の写像であるtanθ→θ変換テーブルの参照と合わせて、除算をマイクロプロセッサによるソフトウェア処理にて実装する場合、処理に要する時間が大きいものとなってしまう。処理所要時間の増大はマイクロプロセッサが行う離散時間制御における単位時間当りの総演算量、すなわち負荷率の増加を招く。負荷率が高くなると単位時間当りに処理すべき演算が処理し切れなくなるなどして処理の安定動作を損ねることにつながることから、より高速に演算を行えるマイクロプロセッサに代替するか、離散時間制御の単位時間を拡張するなどの対応が必要となる。高速演算マイクロプロセッサへの代替は装置のコストが増加するという問題点が有り、また、離散時間制御の単位時間の拡張は制御の応答性や精度の劣化といった性能低下につながるという問題点がある。
As described above, the angle detection device described in
第二の従来技術による角度検出装置では、R/Dコンバータを用いることで回転角θの算出に必要となるマイクロプロセッサの処理がR/Dコンバータによるハードウェア的処理に置き換わるため、処理所要時間の増加に起因する問題点は解消されるものの、R/Dコンバータを使用することによるコストの増加が大きいという問題点がある。 In the angle detection device according to the second prior art, since the processing of the microprocessor necessary for calculating the rotation angle θ is replaced by hardware processing by the R / D converter by using the R / D converter, Although the problem caused by the increase is solved, there is a problem that the cost is greatly increased by using the R / D converter.
第三及び第四の従来技術による回転座標演算装置では、回転角θを算出した後にθ→sinθ変換テーブルを参照して正弦値sinθ、余弦値cosθを算出することから、三角関数値の所望分解能に合わせて回転角θの分解能を定める必要があるために回転角θの算出をより高精度に行う必要があったり、θ→sinθ変換テーブルを適用すべくテーブル要素の構成に合致させるために回転角θの数値データ表現を変換する前処理を施す必要があるなど、冗長な処理を要するという問題点があった。 In the third and fourth conventional rotational coordinate arithmetic devices, the rotation angle θ is calculated, and then the sine value sinθ and cosine value cosθ are calculated with reference to the θ → sinθ conversion table. Therefore, it is necessary to calculate the rotation angle θ with higher accuracy because it is necessary to determine the resolution of the rotation angle θ in accordance with the rotation angle, or rotate to match the configuration of the table elements to apply the θ → sin θ conversion table. There is a problem in that redundant processing is required, for example, it is necessary to perform preprocessing for converting the numerical data representation of the angle θ.
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、処理所要時間を短縮しながら、離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても低コストで制御の応答性や精度の維持、向上を図ることができる角度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. Even when combined with a discrete time control device, the control response and accuracy can be maintained and improved at a low cost while shortening the processing time. An object of the present invention is to provide an angle detection device that can be realized.
また、この発明は離散時間制御装置に組み合わせて回転角θの三角関数値に基づき回転座標の演算を行うに当り、低コストで短い所要時間で処理を実現することを可能とする回転座標演算装置を提供することを目的とする。 In addition, the present invention is a rotational coordinate computing device that can realize processing at a low cost and in a short time required for computing rotational coordinates based on a trigonometric function value of the rotational angle θ in combination with a discrete time control device. The purpose is to provide.
本発明の角度検出装置は、周期関数の励磁信号が入力され、この励磁信号を搬送波とした振幅変調信号あるいは位相変調信号を出力するレゾルバの回転角度を検出する角度検出装置であって、レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度を算出する角度算出手段とを備え、角度算出手段は、区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、位相同期手段の最終出力とに基づき位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段と、カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。 An angle detection apparatus according to the present invention is an angle detection apparatus for detecting a rotation angle of a resolver that receives an excitation signal of a periodic function and outputs an amplitude modulation signal or a phase modulation signal using the excitation signal as a carrier wave. Demodulating means for demodulating the modulation signal, section identifying means for identifying an angle section based on the demodulated signal demodulated by the demodulating means, and outputting an angle section display signal representing the angle section according to the identification result, section identifying means Based on the identification result, the pulse signal generating means for generating the pulse signal, and the pulse signal generated from the pulse generating means as a reference signal, and the reference signal and the comparison signal obtained by multiplying the final output are compared in phase. Based on the phase synchronization means for obtaining a pulsed final output, the angle section display signal output by the section identification means, and the final output of the phase synchronization means, Angle calculating means for calculating the rotation angle of the solver, and the angle calculating means is based on the angle section display signal output by the section identifying means and the final output of the phase synchronizing means, and the number of pulses of the final output of the phase synchronizing means. And a memory means for storing angle information associated with the count value, and an extracting means for extracting angle information determined by the count value.
本発明によれば、回転角θを算出する過程の除算演算が不要であるため、処理所要時間を短縮しながら離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても、低コストで制御の応答性や精度の維持、向上を図った角度検出装置を提供することができる。また、R/Dコンバータを使用しないことから、R/Dコンバータ適用に要するコストは不要であり、廉価な角度検出装置を提供することができる。 According to the present invention, since a division operation in the process of calculating the rotation angle θ is unnecessary, even when combined with a discrete time control device while reducing the processing time, control responsiveness and It is possible to provide an angle detection device that maintains and improves accuracy. Further, since the R / D converter is not used, the cost required for applying the R / D converter is unnecessary, and an inexpensive angle detection device can be provided.
また、本発明によれば、回転角θの所要データ分解能に基づき定まる回転角一周期あたりの回転角表現データの総個数に対して、周波数逓倍パルス信号の回転角一周期あたりのパルス数を等しく定める等すれば、回転角の基準(=0度)を起点としたパルスの計測個数と、基準(=0度)からの変化量とみなす事ができ、その時点での回転角の対応付けが単純となるため、パルスの計測個数に基づく回転角の算出において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに演算処理所要時間を短縮した角度検出装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, the number of pulses per one rotation angle of the frequency-multiplied pulse signal is equal to the total number of rotation angle expression data per one rotation angle determined based on the required data resolution of the rotation angle θ. If it is determined, it can be regarded as the number of measured pulses starting from the rotation angle reference (= 0 degree) and the amount of change from the reference (= 0 degree), and the rotation angle at that time can be correlated. Since it becomes simple, redundant data conversion processing is not required in calculating the rotation angle based on the number of measured pulses, and an angle detection device that further shortens the time required for calculation processing can be provided.
さらに、本発明によれば、座標回転演算に用いる回転角θの三角関数値を、データ表現された回転角ではなく、周波数逓倍パルス信号の回転角の基準(=0度)を起点としたパルスの計測個数に対する、回転角一周期にわたる三角関数値を格納したテーブルの基準(=0度)からのオフセット量の対応付けにより算出することから、演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。また、座標変換演算の所要データ分解能に基づき定まる回転角一周期あたりの三角関数値を含む回転情報データの総個数に対して、前記周波数逓倍パルス信号の回転角一周期あたりのパルス数を等しく定める等すれば、回転角の基準(=0度)を起点としたパルスの計測個数と、基準(=0度)からの変化量とみなす事ができるその時点での回転情報データの対応付けが単純となるため、パルスの計測個数に基づく回転情報データの算出において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, the trigonometric function value of the rotation angle θ used for the coordinate rotation calculation is not a rotation angle represented by data, but a pulse starting from the rotation angle reference (= 0 degree) of the frequency-multiplied pulse signal. A rotation coordinate calculation device that shortens the time required for calculation processing is provided by calculating by associating an offset amount with a reference (= 0 degree) of a table storing trigonometric function values over one rotation angle period for the measured number of rotations can do. Further, the number of pulses per rotation angle period of the frequency-multiplied pulse signal is set equal to the total number of rotation information data including trigonometric function values per rotation angle period determined based on the required data resolution of the coordinate conversion calculation. If this is the case, the number of pulses measured with the rotation angle reference (= 0 degree) as the starting point and the rotation information data at that time can be regarded as the amount of change from the reference (= 0 degree) is simple. Therefore, a redundant data conversion process is not required in the calculation of rotation information data based on the measured number of pulses, and a rotation coordinate calculation apparatus with a reduced calculation process time can be provided.
また、本発明によれば、三角関数値を含む回転情報データの算出に係る演算処理所要時間を短縮できることから、二次元平面を含む整数L次元空間の座標回転の演算処理時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。 In addition, according to the present invention, since it is possible to reduce the time required for calculation processing relating to calculation of rotation information data including trigonometric function values, rotation coordinates with reduced calculation processing time for coordinate rotation in an integer L-dimensional space including a two-dimensional plane An arithmetic device can be provided.
また、本発明によれば、三角関数値を含む回転情報データの算出に係る演算処理所要時間を短縮できることから、三相交流座標から回転直交座標への座標変換、あるいは、回転直交座標から三相交流座標への座標変換の演算処理時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。 Further, according to the present invention, since the time required for the calculation processing related to the calculation of rotation information data including trigonometric function values can be shortened, coordinate conversion from three-phase AC coordinates to rotation orthogonal coordinates, or rotation orthogonal coordinates to three-phase It is possible to provide a rotating coordinate calculation device that shortens the calculation processing time for coordinate conversion to AC coordinates.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る角度検出装置の全体構成を示すブロック図である。
図1において、角度検出装置1には、レゾルバ2が接続されている。
角度検出装置1は、励磁回路3、入力インターフェイス回路4、復調手段9、パルス信号発生器10、位相同期回路11、区間識別手段12、マイクロプロセッサ13、及び、角度算出部14を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the angle detection apparatus according to
In FIG. 1, a
The
レゾルバ2は、一次巻線(励磁)21、位相差90度として配設される二次巻線(COS)22、二次巻線(SIN)23、及び、ロータ24とを備える。
角度検出装置1とレゾルバ2の間は信号伝送線R1、R2、S1、S3、S2、及び、S4により接続されている。
The
The
本発明の実施の形態1に係る角度検出装置の動作は次のようになる。
まず、励磁回路3が基準信号たる周期関数の励磁信号ref_sigを生成し信号伝送線R1、R2を経て一次巻線(励磁)21に入力する。その結果、ロータ24の回転角θに応じて基準信号の振幅を余弦関数状に変調した誘導電圧が二次巻線(COS)22に誘起され、また、正弦関数状に変調した誘導電圧が二次巻線(SIN)23に誘起される。それぞれの誘起電圧の値は、余弦関数状変調信号mod_cosとして信号伝送線S1、S3を経て、また、正弦関数状変調信号mod_sinとして信号伝送線S2、S4を経て角度検出装置1内の入力インターフェイス回路4へ伝達される。
The operation of the angle detection apparatus according to
First, the excitation circuit 3 generates an excitation signal ref_sig having a periodic function as a reference signal and inputs it to the primary winding (excitation) 21 through the signal transmission lines R1 and R2. As a result, an induced voltage obtained by modulating the amplitude of the reference signal in a cosine function according to the rotation angle θ of the
図2は、時間軸を共通の横軸とし、これに対する回転角θと励磁信号ref_sig、余弦関数状変調信号mod_cos、正弦関数状変調信号mod_sinの波形例を示す。
図2(a)は、時間軸に対するレゾルバ2の回転角θが単調増加する様子を示す。
図2(b)は、励磁信号ref_sigの変化を示す。
図2(c)は、余弦関数状変調信号mod_cosの変化を示す。
図2(d)は、正弦関数状変調信号mod_sinの変化を示す。
FIG. 2 shows a waveform example of the rotation angle θ, the excitation signal ref_sig, the cosine function modulation signal mod_cos, and the sine function modulation signal mod_sin with respect to the time axis as a common horizontal axis.
FIG. 2A shows a state in which the rotation angle θ of the
FIG. 2B shows a change in the excitation signal ref_sig.
FIG. 2C shows a change in the cosine function modulation signal mod_cos.
FIG. 2D shows changes in the sinusoidal modulation signal mod_sin.
図1における入力インターフェイス回路4内では、余弦関数状変調信号mod_cosが増幅回路41によって増幅されると共に波形整形され、また、正弦関数状変調信号mod_sinが増幅回路42によって増幅されると共に波形整形される。
レゾルバの変調信号を復調する復調手段9では、励磁信号ref_sig、及び増幅回路41、42の出力に基づき、それぞれ搬送波成分が取り除かれて余弦関数状復調信号dem_cos、正弦関数状復調信号dem_sinが復調される。
In the
Based on the excitation signal ref_sig and the outputs of the amplifier circuits 41 and 42, the demodulator 9 that demodulates the modulated signal of the resolver demodulates the cosine function demodulated signal dem_cos and the sine function demodulated signal dem_sin based on the output of the amplifier circuits 41 and 42, respectively. The
図3は、図2に示すように回転角θが変化する場合における、復調動作における余弦関数状変調信号mod_cos、余弦関数状復調信号dem_cos、正弦関数状変調信号mod_sin、及び、正弦関数状復調信号dem_sinの波形例を示す。
図3(a)は、励磁信号ref_sigがゼロまたは正値である場合の余弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図3(b)は、励磁信号ref_sigが負値である場合の余弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図3(c)は、図3(a)と図3(b)の波形を合成して得られる余弦関数状復調信号の変化を示す。
図3(d)は、励磁信号ref_sigがゼロまたは正値である場合の正弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図3(e)は、励磁信号ref_sigが負値である場合の正弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図3(f)は、図3(d)と図3(e)の波形を合成して得られる正弦関数状復調信号の変化を示す。
FIG. 3 shows a cosine function-like modulation signal mod_cos, a cosine function-like demodulation signal dem_cos, a sine function-like modulation signal mod_sin, and a sine function-like demodulation signal when the rotation angle θ changes as shown in FIG. The example of a waveform of dem_sin is shown.
FIG. 3A illustrates a change in the cosine function modulation signal when the excitation signal ref_sig is zero or a positive value.
FIG. 3B illustrates a change in the cosine function modulation signal when the excitation signal ref_sig is a negative value.
FIG. 3C shows a change in the cosine function demodulated signal obtained by synthesizing the waveforms of FIG. 3A and FIG.
FIG. 3D illustrates a change in the sinusoidal modulation signal when the excitation signal ref_sig is zero or a positive value.
FIG. 3E illustrates a change in the sinusoidal modulation signal when the excitation signal ref_sig is a negative value.
FIG. 3 (f) shows the change of the sinusoidal demodulated signal obtained by synthesizing the waveforms of FIG. 3 (d) and FIG. 3 (e).
ここで、余弦関数状復調信号dem_cos、正弦関数状復調信号dem_sinは、その正負の組み合わせにより回転角θの変化範囲0から2πを4つの区間に区分することができる。
図4は、余弦関数状復調信号dem_cos、正弦関数状復調信号dem_sinの区分特性を示す。
すなわち、図4に示すように、dem_cosがゼロまたは正値であり、かつ、dem_sinがゼロまたは正値である場合に回転角θは0からπ/2の区間に存在する。
また、dem_cosが負値であり、かつ、dem_sinがゼロまたは正値である場合に回転角θはπ/2からπの区間に存在する。
また、dem_cosが負値であり、かつ、dem_sinが負値である場合に回転角θはπから3π/2の区間に存在する。
さらに、dem_cosがゼロまたは正値であり、かつ、dem_sinが負値である場合に回転角θは3π/2から2πの区間に存在する。
Here, the cosine function-like demodulated signal dem_cos and the sine function-like demodulated signal dem_sin can be divided into four sections from 0 to 2π in the change range of the rotation angle θ by the combination of positive and negative.
FIG. 4 shows the division characteristics of the cosine function demodulated signal dem_cos and the sine function demodulated signal dem_sin.
That is, as shown in FIG. 4, when dem_cos is zero or a positive value and dem_sin is zero or a positive value, the rotation angle θ exists in the interval from 0 to π / 2.
Further, when dem_cos is a negative value and dem_sin is zero or a positive value, the rotation angle θ exists in the interval from π / 2 to π.
Further, when dem_cos is a negative value and dem_sin is a negative value, the rotation angle θ exists in the interval from π to 3π / 2.
Further, when dem_cos is zero or a positive value and dem_sin is a negative value, the rotation angle θ exists in the interval from 3π / 2 to 2π.
区間識別手段12は、復調手段9によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力するものである。具体的には、区間識別手段12は、上記の区分特性に基づき、’H’と’L’の二値論理で角度区間を識別する角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sinを生成する。
図5は、角度区間識別信号の出力論理と余弦関数状復調信号dem_cos、及び、正弦関数状復調信号dem_sinの符号との関係をそれぞれ示す。
dem_cosがゼロまたは正値である場合は、sgn_cosは’H’論理を、dem_cosが負値である場合は、sgn_cosは’L’論理を出力する。
また、dem_sinがゼロまたは正値である場合はsgn_sinは’H’論理を、dem_sinが負値である場合はsgn_sinは’L’論理を出力する。
The section identifying means 12 identifies an angle section based on the demodulated signal demodulated by the demodulating means 9 and outputs an angle section display signal representing the angle section according to the identification result. Specifically, the section identifying means 12 generates angle section identifying signals sgn_cos and sgn_sin for identifying an angle section by binary logic of “H” and “L” based on the above-described segmentation characteristics.
FIG. 5 shows the relationship between the output logic of the angle section identification signal and the sign of the cosine function demodulated signal dem_cos and the sign of the sine function demodulated signal dem_sin, respectively.
When dem_cos is zero or a positive value, sgn_cos outputs 'H' logic, and when dem_cos is a negative value, sgn_cos outputs 'L' logic.
When dem_sin is zero or positive, sgn_sin outputs “H” logic, and when dem_sin is negative, sgn_sin outputs “L” logic.
続いて、パルス信号発生手段であるパルス信号発生器10は、区間識別手段12の識別結果に基づき、パルス信号を生成する。すなわち、パルス信号発生器10は、角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sinの二値論理を排他的論理和にて合成して、一つのパルス信号pls_corsを生成出力する。
図6は、共通の横軸である時間軸に対する回転角θと角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sin、パルス信号pls_corsの波形例を示す。
図6(a)は、時間軸に対するレゾルバ2の回転角θが単調増加する変化を示す。
図6(b)は、角度区間識別信号sgn_cosの変化を示す。
図6(c)は、角度区間識別信号sgn_sinの変化を示す。
図6(d)は、パルス信号pls_corsの変化を示す。
これらの図に示すように、sgn_cosは、回転角θが0からπの範囲で’H’、それ以外で’L’の論理となる。
また、sgn_sinは、π/2から3π/2の範囲で’H’、それ以外で’L’の論理となる。
また、パルス信号pls_corsは、sgn_cosとsgn_sinの排他的論理和として合成され、回転角θが0からπ/2の範囲、及び、πから3π/2の範囲で’H’、それ以外で’L‘の論理となる。
Subsequently, the
FIG. 6 shows a waveform example of the rotation angle θ, the angle section identification signals sgn_cos and sgn_sin, and the pulse signal pls_cors with respect to the time axis that is a common horizontal axis.
FIG. 6A shows a change in which the rotation angle θ of the
FIG. 6B shows a change in the angle section identification signal sgn_cos.
FIG. 6C shows a change in the angle section identification signal sgn_sin.
FIG. 6D shows changes in the pulse signal pls_cors.
As shown in these figures, sgn_cos has a logic of “H” when the rotation angle θ is in the range of 0 to π, and “L” otherwise.
Further, sgn_sin is “H” in the range of π / 2 to 3π / 2, and is “L” in other cases.
The pulse signal pls_cors is synthesized as an exclusive OR of sgn_cos and sgn_sin, and is “H” when the rotation angle θ is in the range of 0 to π / 2 and π to 3π / 2, and is otherwise “L”. The logic of '.
パルス信号pls_corsは、位相同期回路11に入力され周波数がN逓倍された後、図6(e)に示すように周波数逓倍パルス信号pls_fineとして出力される。
The pulse signal pls_cors is input to the
図7は、本発明の実施の形態1に係る角度検出装置の位相同期回路11の詳細な構成を示すブロック図である。
図7に示すように、位相同期回路11は、位相比較器110、ループフィルタ111、電圧制御発振器112、及び、1/N分周期113を備える。これは、位相同期回路を周波数逓倍回路として適用した公知の構成である。
FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of the
As shown in FIG. 7, the
位相同期手段であるこの位相同期回路11は、パルス信号発生器10から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、位相同期回路11の最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得るものである。
具体的には、位相同期回路11の動作は次の通りである。
まず、パルス信号発生器10から出力されるパルス信号pls_corsは、位相同期回路11内の位相比較器110へ入力される。一方、位相同期回路11の出力である周波数逓倍パルス信号pls_fineは、1/N分周器113にて1/N倍周波数のパルス信号に分周された後、同様に位相比較器110へ入力される。
位相比較器110は、pls_corsを基準波とし、pls_fineを1/N倍周波数に分周した信号を比較波として、これら基準波と比較波の位相比較を行い、その位相差情報をパルス状の位相差信号として表現し出力する。
すなわち基準波と比較波の論理が一致していない場合には、位相差信号の論理を’H’とし、基準波と比較波の論理が一致している場合には論理を’L‘とする。あるいは、基準波と比較波の論理が一致していない場合に、基準波よりも比較波の位相の方が進んでいれば論理を’L‘とし、基準波よりも比較波の位相の方が遅れていれば論理を’H‘として、さらに、基準波と比較波の論理が一致している場合に’ハイインピーダンス状態’とするといった手法により位相差信号を生成する。
The
Specifically, the operation of the
First, the pulse signal pls_cors output from the
The
That is, if the logic of the reference wave and the comparison wave do not match, the logic of the phase difference signal is set to “H”, and if the logic of the reference wave and the comparison wave match, the logic is set to “L”. . Alternatively, when the logic of the reference wave and the comparison wave do not match, if the phase of the comparison wave is ahead of the reference wave, the logic is set to 'L', and the phase of the comparison wave is higher than the reference wave. The phase difference signal is generated by a method of setting the logic to “H” if it is delayed, and setting to the “high impedance state” when the logic of the reference wave and the comparison wave match.
この位相差信号はループフィルタ111に入力され、ループフィルタ111は、交流成分を濾波して出力する。
このループフィルタ111の出力は、制御信号として電圧制御発振器112に入力される。
電圧制御発振器112では、入力の制御信号(電圧)の大小に応じて発振周波数を変化させる。
電圧制御発振器112の出力は、位相同期回路11の出力であり、これを1/N分周器113にて1/N倍周波数に分周したパルス信号の位相が、位相同期回路11の基準波であるパルス信号pls_corsの位相と一致するようにフィードバック制御を行うため、位相同期回路11は、pls_corsをN逓倍した周波数逓倍パルス信号pls_fineを出力することとなる。
続いて、マイクロプロセッサ13内の角度算出部14に周波数逓倍パルス信号pls_fine、角度区間識別信号sgn_cos及びsgn_sinが入力される。
角度算出部14は、これら3つの信号を用いて回転角θを算出する。
This phase difference signal is input to the loop filter 111, which filters the AC component and outputs it.
The output of the loop filter 111 is input to the voltage controlled oscillator 112 as a control signal.
The voltage controlled oscillator 112 changes the oscillation frequency in accordance with the magnitude of the input control signal (voltage).
The output of the voltage controlled oscillator 112 is the output of the
Subsequently, the frequency multiplication pulse signal pls_fine and the angle section identification signals sgn_cos and sgn_sin are input to the
The
図8は、本発明の実施の形態1に係る角度検出装置の角度算出部14の詳細な構成を示すブロック図である。
角度算出手段である角度算出部14は、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき、レゾルバ2の回転角度を算出するものであり、この角度算出部14は、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき位相同期回路11の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段(後述するパルスカウンタ142)と、カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段(後述する角度情報格納メモリ143)と、カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段(角度算出部14の制御によって実現される手段)とを有する。
FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the
The
この角度算出部14の具体的な動作は次の通りである。
図8において、角度算出部14は、角度算出イベントトリガ発生器141、パルスカウンタ142、及び、角度情報格納メモリ143を備える。
パルスカウンタ142は、周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識してカウンタをカウントアップする。
ここで、角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sinの各立ち上がり、立ち下がりに同期してカウンタはクリアされる。
すなわち、sgn_cos及びsgn_sinの立ち上がり、ないし、立ち下がりの発生タイミングの間でパルス信号pls_corsをN逓倍した周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識してカウントアップすることから、カウント数はゼロからN−1までのN段階の範囲内となる。
The specific operation of the
In FIG. 8, the
The
Here, the counter is cleared in synchronization with the rising and falling edges of the angle section identification signals sgn_cos and sgn_sin.
That is, since the rising of the frequency multiplied pulse signal pls_fine obtained by multiplying the pulse signal pls_cors by N during the rising or falling timing of sgn_cos and sgn_sin is recognized and counted up, the count number is from zero to
角度算出イベントトリガ発生器141は、角度算出部14が回転角θを算出する際の任意の時間タイミングでの角度算出動作のきっかけとなるトリガ信号を発生する。
ここでは、角度算出イベントトリガ発生器141として、マイクロプロセッサ13が行う離散時間制御の単位時間の経過に同期してトリガ信号を発生するものを想定しているが、角度算出イベントトリガ発生器141の形態は、これに限定されるものでなく、任意の時間タイミングでトリガ信号を発生するものであってもよい。
角度算出イベントトリガ発生器141によってトリガ信号が発生されると、その時点でのパルスカウンタ142のカウント値mが取り出され、カウント値mが角度情報格納メモリ143へ伝送される。
The angle calculation
Here, it is assumed that the angle calculation
When a trigger signal is generated by the angle calculation
角度情報格納メモリ143は、ゼロから2πまでの範囲を角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの論理の組み合わせにより4つに分割し、π/2を範囲とする区間毎にパルスカウンタ142のカウント値と回転角θのデータを一対一に写像するテーブルを格納する。
いま、角度区間識別信号sgn_cos=’H’論理、かつ、sgn_sin=’L’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は3π/2から2πとなる。
ここで、パルスカウンタ142のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θのデータは3π/2である。
カウント値が1の場合に対応する回転角θのデータは、π/2×1/Nを増分として(3π/2+π/2×1/N)となる。
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がN−1の場合に対応する回転角θのデータは(3π/2+π/2×(N−1)/N)となる。
さらに、回転角θが増加し次の周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識するタイミングで、同時に角度区間識別信号sgn_sinの論理は’L’から’H’に切り替わってsgn_cos=’H’論理、sgn_sin=’H’論理となり、パルスカウンタ142のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
The angle
Considering the case where the angle section identification signal sgn_cos = “H” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is 3π / 2 to 2π.
Here, the data of the rotation angle θ corresponding to the case where the count value of the
The rotation angle θ data corresponding to the count value of 1 is (3π / 2 + π / 2 × 1 / N) with π / 2 × 1 / N as an increment.
As the rotation angle θ increases, the count value also increases. The data of the rotation angle θ corresponding to the case where the count value is N−1 is (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N).
Further, at the timing when the rotation angle θ increases and the rising edge of the next frequency multiplication pulse signal pls_fine is recognized, the logic of the angle section identification signal sgn_sin is switched from “L” to “H” at the same time, and sgn_cos = “H” logic, sgn_sin = 'H' logic, and the count value of the
この時の角度区間識別信号sgn_sin、及び、sgn_cosの論理では回転角θの範囲は、0からπ/2となり、角度情報格納メモリ143として参照するテーブルはこの範囲を対象とするものに切り替わる。
すなわち、カウント値がゼロの場合に対応する回転角θのデータは0である。
カウント値が1の場合に対応する回転角θのデータは、π/2×1/Nを増分として(0+π/2×1/N)となる。
カウント値が増加するにつれ対応する回転角θのデータも増加し、カウント値がN−1の場合に対応する回転角θのデータは、(0+π/2×(N−1)/N)となる。
At this time, in the logic of the angle section identification signals sgn_sin and sgn_cos, the range of the rotation angle θ is 0 to π / 2, and the table referred to as the angle
That is, the data of the rotation angle θ corresponding to the case where the count value is zero is zero.
The rotation angle θ data corresponding to the count value of 1 is (0 + π / 2 × 1 / N) with π / 2 × 1 / N as an increment.
As the count value increases, the corresponding rotation angle θ data also increases, and the rotation angle θ data corresponding to the count value of
同様にして、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’H’論理の場合は、回転角θの範囲はπ/2からπであり、角度情報格納メモリ143として参照するテーブルは、π/2からπを対象とするものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’L’論理の場合は、回転角θの範囲はπから3π/2であり、角度情報格納メモリ143として参照するテーブルは、πから3π/2を対象とするものに切り替わる。
Similarly, when the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “H” logic, the range of the rotation angle θ is π / 2 to π, and the table referred to as the angle
When the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is π to 3π / 2, and the table referred to as the angle
いま、角度算出イベントトリガ発生器141が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ142のカウント値mが取り出され、角度情報格納メモリ143へ伝送されると、その時の角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの論理の組み合わせに応じて、回転角θの範囲に対応する適切なテーブルを参照し、一対一写像により回転角θを算出する。
ここで、角度情報格納メモリ143内でπ/2範囲の4つのテーブルを格納したメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θのデータを格納し、各カウント値に対応する位相角データがメモリ領域の先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるように構成すると、カウント値に基づく回転角θの参照が高速に行えることとなる。
Now, when the count value m of the
Here, the rotation angle θ data when the count value is zero is stored at the start address of the memory area in which four tables in the π / 2 range are stored in the angle
すなわち、マイクロプロセッサ13に具備されるダイレクトメモリアクセス(DMA)機能を活用し、角度算出イベントトリガ発生器141のトリガ信号発生を起点として、パルスカウンタ142のカウント値の角度情報格納メモリ143への伝送と、メモリの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納された位相角データの算出にいたる一連の動作を、マイクロプロセッサのソフトウェア動作(マイクロコードの実行)に依存せず予め動作シーケンスを設定したマイクロプロセッサのハードウェア動作として実現することが可能となる。
これは、予めパルスカウンタ142のカウント値をダイレクトメモリアクセス(DMA)機能におけるメモリ参照アドレスのオフセット量となすように設定しておき、角度算出イベントトリガ発生器141のトリガ信号発生のタイミングで、ダイレクトメモリアクセス機能を動作させて、トリガ信号発生タイミングのカウント値に対応したアドレスのメモリ内容を取り出すことで実現される。
That is, the direct memory access (DMA) function provided in the
This is because the count value of the
以上の手順により、本発明の角度検出装置は動作する。
ここで、角度情報格納メモリ143は、角度範囲π/2に対応するパルスカウンタ142のカウント範囲ゼロからN−1に対して、一対一対応で回転角θのデータを格納するものとしていることから、回転角θの値域ゼロから2πにおいて、4×N個の角度データを持つこととなる。
このため、回転角θの分解能は、2π/(4×N)=π/(2×N)として表される。よって、周波数逓倍パルス信号pls_fineの逓倍度Nを増すことにより、回転角θの分解能は向上する。
例えば、回転角θの値域ゼロから2πを1,000分解で表現する場合は、逓倍度Nを250と設定すればよい。
The angle detection apparatus of the present invention operates according to the above procedure.
Here, the angle
For this reason, the resolution of the rotation angle θ is expressed as 2π / (4 × N) = π / (2 × N). Therefore, the resolution of the rotation angle θ is improved by increasing the multiplication factor N of the frequency multiplication pulse signal pls_fine.
For example, when expressing 2π from the range of the rotation angle θ in the range of 1,000, the multiplication factor N may be set to 250.
本発明によれば、回転角θの算出にあたって除算演算が不要であるため、処理所要時間を短縮しつつ離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても、低コストで制御の応答性や精度の維持ないし向上を図ることができる。
また、周波数逓倍パルス信号の逓倍度を回転角θの所要分解能に基づいて設定することにより、パルスの計測個数に基づく回転角θの算出過程において、冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに処理時間が短縮された角度検出装置を提供することができる。
According to the present invention, since a division operation is not required for calculating the rotation angle θ, even when combined with a discrete time control device while reducing the processing time, the control response and accuracy can be reduced at a low cost. Maintenance or improvement can be achieved.
In addition, by setting the multiplication factor of the frequency-multiplied pulse signal based on the required resolution of the rotation angle θ, redundant data conversion processing becomes unnecessary in the calculation process of the rotation angle θ based on the number of measured pulses, and the processing time is further increased. It is possible to provide an angle detection device in which is shortened.
なお、実施の形態1では、一相励磁二相出力のレゾルバに適用する場合を例示したが、適用対象は必ずしもこの形態のレゾルバに制限されるものではない。
例えば、二相励磁一相出力の位相変調型レゾルバに適用する場合は、一相分の出力信号に基づいて一つのパルス信号pls_corsを生成出力し、これをN逓倍した周波数逓倍パルス信号pls_fineのパルス数をカウントアップすると共に、二相の励磁信号のゼロクロスタイミングでのカウント値を用いて角度情報格納メモリをテーブル参照して回転角θを算出する構成とすることもできる。
In the first embodiment, the case where the present invention is applied to a resolver having a single-phase excitation and two-phase output has been illustrated. However, the application target is not necessarily limited to this type of resolver.
For example, when applied to a phase modulation resolver having two-phase excitation and one-phase output, one pulse signal pls_cors is generated and output based on an output signal for one phase, and the pulse of the frequency-multiplied pulse signal pls_fine obtained by multiplying this by N. In addition to counting up the number, the rotation angle θ may be calculated by referring to the angle information storage memory using a count value at the zero cross timing of the two-phase excitation signal.
また、実施の形態1では、角度情報格納メモリ143に格納して参照するテーブルが、回転角θの範囲ゼロから2πを角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sin論理の組み合わせにより4つに分割して範囲π/2を一つのブロックとして構成される例を示したが、参照するテーブルの構成は必ずしもこの形態に制限されるものではない。
例えば、角度区間識別信号sgn_cosをパルス信号pls_corsとなしてこれをN逓倍した周波数逓倍パルス信号pls_fineを生成し、パルスカウンタ142にてこのパルス数をカウントすると共に、角度区間識別信号sgn_cosの立ち上がりを認識してカウント値をクリアするように構成してもよい。
このように構成する場合は、角度情報格納メモリ143として参照するテーブルは、角度区間に応じて分割することなく、回転角θの範囲ゼロから2πに対応してN個の要素をもつ一つのメモリブロックとして実現することができる。
In the first embodiment, the table stored and referred to in the angle
For example, the angle interval identification signal sgn_cos is converted into a pulse signal pls_cors, and a frequency multiplied pulse signal pls_fine is generated by multiplying it by N. The
In such a configuration, the table referred to as the angle
本発明の実施の形態1に係る角度検出装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて回転角θを検出することができる変形例も含まれる。 In the angle detection device according to the first embodiment of the present invention, the frequency of a signal obtained by demodulating the modulation signal of the resolver is multiplied to obtain a frequency-multiplied pulse signal, and the pulse count number of this pulse signal and the demodulated signal The modification which can detect rotation angle (theta) based on is also included.
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係る角度検出装置を用いた回転座標演算装置の全体構成を示すブロック図である。
図9に示す回転座標演算装置は、図1に示した実施の形態1に係る角度検出装置のマイクロプロセッサ13内に、角度算出部14の代わりに座標演算部15を備えたものである。
これ以外の構成は、図1に示す角度検出装置と同一構成であるため、同一または想到する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
以下、本発明の実施の形態2に係る回転座標演算装置について、実施の形態1に係る角度検出装置と異なる箇所について説明する。
FIG. 9 is a block diagram showing an overall configuration of a rotational coordinate calculation device using the angle detection device according to the second embodiment of the present invention.
The rotating coordinate calculation device shown in FIG. 9 includes a coordinate calculation unit 15 instead of the
Since the other configuration is the same as that of the angle detection device shown in FIG. 1, the same or conceivable components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
Hereinafter, the rotational coordinate arithmetic apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described in different points from the angle detection apparatus according to the first embodiment.
図9に示すように、レゾルバ2の余弦関数状変調信号mod_cos、正弦関数状変調信号mod_sinから搬送波成分を取り除いて復調した余弦関数状復調信号dem_cos、及び、正弦関数状復調信号dem_sinに基づき、その符号から角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinが生成される。
次に、sgn_cos、及び、sgn_sinの二値論理を排他的論理和にて合成して一つのパルス信号pls_corsを得た後、位相同期回路11にて周波数がN逓倍された周波数逓倍パルス信号pls_fineが生成される。
As shown in FIG. 9, based on the cosine function modulation signal mod_cos of the
Next, after the binary logic of sgn_cos and sgn_sin is synthesized by exclusive OR to obtain one pulse signal pls_cors, the frequency-multiplied pulse signal pls_fine whose frequency is multiplied by N by the
続いて、マイクロプロセッサ13内の座標演算部15に周波数逓倍パルス信号pls_fine、角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinが入力される。
座標演算部15は、これらの情報を用いて回転座標の演算を行う。
図10は、本発明の実施の形態2に係る回転座標演算装置における回転座標演算として二次元平面上の原点まわりの回転座標演算を行う座標演算部15aの詳細な構成を示すブロック図である。
Subsequently, the frequency multiplication pulse signal pls_fine, the angle section identification signal sgn_cos, and sgn_sin are input to the coordinate calculation unit 15 in the
The coordinate calculation unit 15 calculates rotational coordinates using these pieces of information.
FIG. 10 is a block diagram showing a detailed configuration of a coordinate
座標演算部15aは、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき、レゾルバ2の回転角度に基づく回転座標を演算する回転座標演算手段である。
また、この座標演算部15aは、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき位相同期回路11の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段(後述するパルスカウンタ152)と、カウント値と関連づけられた正弦情報及び余弦情報とを格納するメモリ手段(後述する正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ153b)と、カウント値によって定まる正弦情報及び余弦情報と、回転前座標とを用いて回転後の座標を演算する座標演算手段(後述する座標回転手段155a)とを有する。
The coordinate
Further, the coordinate
図10に示すように、座標演算部15aは、座標演算イベントトリガ発生器151、パルスカウンタ152、正弦情報格納メモリ153a、余弦情報格納メモリ154、及び、座標回転手段155aを示す。
パルスカウンタ152は、実施の形態1におけるパルスカウンタ142の動きと同様に、周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識してカウントアップする。
また、角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの各立ち上がり、ないし、立ち下がりに同期してパルスカウンタ152はクリアされる。
As shown in FIG. 10, the coordinate
Similar to the movement of the
In addition, the
座標演算イベントトリガ発生器151は、座標演算部15が回転座標演算を行う際の任意のタイミングでのきっかけとなるトリガ信号を発生する。
座標演算イベントトリガ発生器151によりトリガ信号が発生すると、その時点でのパルスカウンタ152のカウント値mが取り出され、正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ154へ伝送される。
The coordinate calculation
When a trigger signal is generated by the coordinate calculation
正弦情報格納メモリ153aは、ゼロから2πまでの範囲を角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sin論理の組み合わせにより4つに分割し、π/2を範囲とする各区間毎にパルスカウンタ152のカウント値と、これに対応する回転角θの正弦値のデータとを一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
同様に、余弦情報格納メモリ154は、π/2を範囲とする区間毎にパルスカウンタ152のカウント値と、これに対応する回転角θの余弦値のデータとを一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
The sine information storage memory 153a divides the range from zero to 2π into four by the combination of the angle interval identification signals sgn_cos and sgn_sin logic, and the count value of the
Similarly, the cosine
いま、角度区間識別信号sgn_cos=’H’論理、かつ、sgn_sin=’L’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は3π/2から2πとなる。
ここで、パルスカウンタ152のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θは、3π/2であり、その正弦値はsin(3π/2)=−1.0であるから、正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データは、−1.0である。
カウント値が1の場合に対応する回転角θは、π/2×1/Nを増分として(3π/2+π/2×1/N)であり、正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データは、その正弦値sin(3π/2+π/2×1/N)が格納される。
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がN−1の場合に対応する回転角θは(3π/2+π/2×(N−1)/N)となる。正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データとしては、その正弦値sin(3π/2+π/2×(N−1)/N)が格納される。
Considering the case where the angle section identification signal sgn_cos = “H” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is 3π / 2 to 2π.
Here, the rotation angle θ corresponding to the case where the count value of the
The rotation angle θ corresponding to the case where the count value is 1 is (3π / 2 + π / 2 × 1 / N) with π / 2 × 1 / N as an increment, and the sine information data in the sine information storage memory 153a is The sine value sin (3π / 2 + π / 2 × 1 / N) is stored.
As the rotation angle θ increases, the count value also increases, and the rotation angle θ corresponding to the case where the count value is N−1 is (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N). As the sine information data in the sine information storage memory 153a, the sine value sin (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N) is stored.
また、パルスカウンタ152のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θの余弦値は、cos(3π/2)=0.0であるから、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データは0.0である。
カウント値が1の場合は対応する回転角θは、(3π/2+π/2×1/N)であり、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データとしては、その余弦値cos(3π/2+π/2×1/N)が格納される。
さらにカウント値が増加してN−1となった場合に対応する回転角θは、(3π/2+π/2×(N−1)/N)であり、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データとしては、その余弦値cos(3π/2+π/2×(N−1)/N)が格納される。
Further, since the cosine value of the rotation angle θ corresponding to the case where the count value of the
When the count value is 1, the corresponding rotation angle θ is (3π / 2 + π / 2 × 1 / N), and the cosine information data in the cosine
Further, the rotation angle θ corresponding to the case where the count value increases to N−1 is (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N), and is used as cosine information data in the cosine
さらに、回転角θが増加し、次の周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識するタイミングで、同時に角度区間識別信号sgn_sinの論理は’L’から’H’に切り替わって、sgn_cos=’H’論理、かつ、sgn_sin=’H’論理となり、パルスカウンタ152のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
Further, at the timing when the rotation angle θ increases and the rising edge of the next frequency multiplication pulse signal pls_fine is recognized, the logic of the angle section identification signal sgn_sin is switched from “L” to “H” at the same time, and sgn_cos = “H” logic. And sgn_sin = 'H' logic, and the count value of the
この時の角度区間識別信号sgn_sin、sgn_cosの論理では、回転角θの範囲は0からπ/2となり、正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ154として参照するテーブルは、この範囲を対象とするものに切り替わる。
すなわち、カウント値がゼロの場合に対応する回転角θはゼロであるから、正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データとしては、その正弦値0.0が格納され、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データとしては、その余弦値1.0が格納される。
At this time, in the logic of the angle section identification signals sgn_sin and sgn_cos, the range of the rotation angle θ is 0 to π / 2, and the table referred to as the sine information storage memory 153a and the cosine
That is, since the rotation angle θ corresponding to the count value being zero is zero, the sine value 0.0 is stored as the sine information data in the sine information storage memory 153a, and the cosine information in the cosine
カウント値が1の場合に対応する回転角θは、π/2×1/Nを増分として(0+π/2×1/N)となり、正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データとしては、その正弦値sin(0+π/2×1/N)が格納され、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データとしては、その余弦値cos(0+π/2×1/N)が格納される。
回転角θが増加するにつれ対応するカウント値も増加し、カウント値がN−1の場合に対応する回転角θは(0+π/2×(N−1)/N)となる。
正弦情報格納メモリ153aの正弦情報データとしては、その正弦値sin(0+π/2×(N−1)/N)が格納され、余弦情報格納メモリ154の余弦情報データとしては、その余弦値cos(0+π/2×(N−1)/N)が格納される。
The rotation angle θ corresponding to the case where the count value is 1 is (0 + π / 2 × 1 / N) with an increment of π / 2 × 1 / N, and the sine information data in the sine information storage memory 153a is its sine value. sin (0 + π / 2 × 1 / N) is stored, and the cosine value cos (0 + π / 2 × 1 / N) is stored as the cosine information data in the cosine
As the rotation angle θ increases, the corresponding count value also increases, and the rotation angle θ corresponding to the case where the count value is N−1 is (0 + π / 2 × (N−1) / N).
As the sine information data in the sine information storage memory 153a, the sine value sin (0 + π / 2 × (N−1) / N) is stored. As the cosine information data in the cosine
以上と同様にして、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’H’論理の場合は、回転角θの範囲はπ/2からπであり、正弦情報格納メモリ153aとして参照するテーブルは、π/2からπを対象とする正弦値を格納したものに切り替わり、また、余弦情報格納メモリ154として参照するテーブルは、π/2からπを対象とする余弦値を格納したものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’L’論理の場合は、回転角θの範囲はπから3π/2であり、正弦情報格納メモリ153aとして参照するテーブルは、πから3π/2を対象とする正弦値を格納したものに切り替わり、また、余弦情報格納メモリ154として参照するテーブルはπから3π/2を対象とする余弦値を格納したものに切り替わる。
In the same manner as above, when the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “H” logic, the range of the rotation angle θ is π / 2 to π, and is referred to as the sine information storage memory 153a. The table to be switched from π / 2 to one storing sine values targeting π, and the table referred to as the cosine
When the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is π to 3π / 2, and the table referred to as the sine information storage memory 153a is The table is switched from π to 3π / 2, and the table referred to as the cosine
いま、座標演算イベントトリガ発生器151が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ152のカウント値mが取り出され、正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ154へそれぞれ伝送されると、その時の角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの論理の組み合わせに応じて、回転角θのπ/2範囲毎に対応する適切なテーブルを参照し、各一対一写像により正弦値sin(θ)、余弦値cos(θ)を算出する。
Now, the count value m of the
ここで、正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ154内でπ/2範囲の4つのテーブルを格納したそれぞれのメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θに対応した正弦情報及び余弦情報を格納し、各カウント値に対応する位相角θの正弦情報、余弦情報がそれぞれのメモリブロックの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるようにすると、カウント値に基づく回転角θの正弦情報及び余弦情報の参照がマイクロプロセッサ13に具備されるダイレクトメモリアクセス(DMA)機能の活用により、高速に行えることとなる。
Here, in the sine information storage memory 153a and the cosine
これは実施の形態1に記載のダイレクトメモリアクセス機能の動作手順と同様にして、予めパルスカウンタ152のカウント値をダイレクトメモリアクセス機能におけるメモリ参照アドレスのオフセット量となすよう設定しておき、座標演算イベントトリガ発生器151のトリガ信号発生のタイミングでダイレクトメモリアクセス機能を動作させてトリガ信号発生タイミングのカウント値に対応したアドレスのメモリ内容を取り出すということで実現される。
In the same manner as the operation procedure of the direct memory access function described in the first embodiment, the count value of the
次に、正弦情報格納メモリ153aから出力される正弦値及び余弦情報格納メモリ154から出力される余弦値と共に、回転座標演算対象である二次元平面上の位置データux、uyが座標回転手段155aに入力される。
座標回転手段155aは、これらの入力データux、uyに基づき、式1に示される二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行って、回転後の位置データjx、jyを出力する。
Next, together with the sine value output from the sine information storage memory 153a and the cosine value output from the cosine
The coordinate rotation unit 155a performs a rotation coordinate calculation around the origin on the two-dimensional plane shown in
以上の手順により、本発明の回転座標演算装置は動作する。
ここで、正弦情報格納メモリ153a及び余弦情報格納メモリ154は、角度範囲π/2に対応するパルスカウンタ152のカウント範囲ゼロからN−1に対して、それぞれ一対一対応で回転角θの正弦値、余弦値を格納するものであるから、回転角θの値域0から2πにおいて、4×N個の回転情報データたる正弦値情報データ、及び、余弦値情報データを有することとなる。
このため、正弦値情報データ、余弦値情報データの分解能は、2π/(4×N)=π/(2×N)として表される。
従って、周波数逓倍パルス信号pls_fineの逓倍度Nを増すことにより、正弦値情報データ、及び、余弦値情報データの分解能を向上させることができる。
With the above procedure, the rotational coordinate calculation device of the present invention operates.
Here, the sine information storage memory 153a and the cosine
Therefore, the resolution of the sine value information data and the cosine value information data is represented as 2π / (4 × N) = π / (2 × N).
Therefore, the resolution of the sine value information data and the cosine value information data can be improved by increasing the multiplication factor N of the frequency multiplication pulse signal pls_fine.
以上、本発明の実施の形態2に係る回転座標演算装置によれば、回転座標演算にあたって、演算に用いる三角関数値を求める際に、データ表現された回転角を算出する過程を経ないため、演算演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
また、周波数逓倍パルス信号の逓倍度を回転座標演算に用いる三角関数値の所要分解能に基づいて設定することで、三角関数値の算出過程において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに処理所要時間を短縮することができる。
As described above, according to the rotational coordinate calculation apparatus according to the second embodiment of the present invention, in calculating the trigonometric function value used for the calculation in the rotation coordinate calculation, the process of calculating the rotation angle represented by the data is not performed. It is possible to provide a rotating coordinate calculation device that shortens the time required for calculation calculation processing.
In addition, by setting the multiplication factor of the frequency-multiplied pulse signal based on the required resolution of the trigonometric function value used for the rotation coordinate calculation, redundant data conversion processing becomes unnecessary in the calculation process of the trigonometric function value, and the processing time is further reduced. It can be shortened.
本発明の実施の形態2に係る回転座標演算装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて、データ表現された回転角θを算出することなしに回転座標演算に用いる回転情報データを算出することができる変形例も含まれる。
回転座標の演算は二次元平面上の原点周りの回転に限ることなく、整数L次元空間の座標回転にも適用することができる。
In the rotational coordinate arithmetic unit according to
The calculation of the rotation coordinate is not limited to the rotation around the origin on the two-dimensional plane, but can also be applied to the coordinate rotation in the integer L-dimensional space.
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る回転座標演算装置の構成は、基本的に実施の形態2に係る回転座標演算装置の構成(図9参照)に準ずるが、座標演算部の構成及び演算処理内容が異なる。
以下、本発明の実施の形態3に係る回転座標演算装置の座標演算部の構成及び演算処理内容について説明する。
Embodiment 3 FIG.
The configuration of the rotation coordinate calculation device according to the third embodiment of the present invention is basically the same as the configuration of the rotation coordinate calculation device according to the second embodiment (see FIG. 9). Is different.
Hereinafter, the configuration of the coordinate calculation unit of the rotary coordinate calculation device according to Embodiment 3 of the present invention and the contents of the calculation process will be described.
実施の形態2と同様に、マイクロプロセッサ13内の座標演算部15b(図9では符号15aで示される)に周波数逓倍パルス信号pls_fine、角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinが入力される。
座標演算部15bは、これらの情報を用いて三相交流座標から回転直交座標(d,q)への座標変換、あるいは回転直交座標(d,q)から三相交流座標への座標変換の演算を行う。
Similarly to the second embodiment, the frequency multiplication pulse signal pls_fine, the angle section identification signal sgn_cos, and sgn_sin are input to the coordinate calculation unit 15b (indicated by
The coordinate calculation unit 15b uses these pieces of information to calculate the coordinate conversion from the three-phase AC coordinate to the rotation orthogonal coordinate (d, q), or the coordinate conversion from the rotation orthogonal coordinate (d, q) to the three-phase AC coordinate. I do.
図11は、本発明の実施の形態3に係る回転座標演算装置の座標演算部の構成を示す図である。
座標演算部15bは、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき、レゾルバ2の回転角度に基づく回転直交座標を演算する回転直交座標演算手段である。
また、この座標演算部15bは、区間識別手段12によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路11の最終出力とに基づき位相同期回路11の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段(後述するパルスカウンタ152)と、カウント値と関連づけられた正弦情報を格納するメモリ手段(後述する正弦情報格納メモリ153b)と、カウント値によって定まる正弦情報と、回転前の三相座標とを用いて回転直交座標を演算する座標演算手段(後述するdq座標演算手段155b)とを有する。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the coordinate calculation unit of the rotational coordinate calculation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
The coordinate calculation unit 15 b is a rotation orthogonal coordinate calculation unit that calculates a rotation orthogonal coordinate based on the rotation angle of the
The coordinate calculation unit 15b is a counting unit (described later) that counts the number of pulses of the final output of the
この座標演算部15bの動作は次の通りである。
図11に示すように、座標演算部15bは、座標変換演算として三相交流座標から回転直交座標への座標変換演算を行うために、座標演算イベントトリガ発生器151、パルスカウンタ152、正弦情報格納メモリ153b、及び、dq座標演算手段155bを備える。
なお、座標演算イベントトリガ発生器151、及び、パルスカウンタ152は、実施の形態2に係る回転座標演算装置の座標演算部15aが備えるものと同一のものである。
The operation of the coordinate calculation unit 15b is as follows.
As shown in FIG. 11, the coordinate calculation unit 15b performs coordinate conversion calculation from three-phase alternating current coordinates to rotation orthogonal coordinates as coordinate conversion calculation, coordinate calculation
The coordinate calculation
パルスカウンタ152は、周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識してカウントアップしており、また、角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの各立ち上がり、ないし、立ち下がりに同期してカウンタはクリアされる。
座標演算イベントトリガ発生器151によりトリガ信号が発生すると、その時点でのパルスカウンタ152のカウント値mが取り出され正弦情報格納メモリ153bへ伝送される。
The
When a trigger signal is generated by the coordinate calculation
正弦情報格納メモリ153bは、0から2πまでの範囲を角度区間識別信号sgn_cos、sgn_sin論理の組み合わせにより4つに分割し、π/2を範囲とする各区間毎にパルスカウンタ152のカウント値とこれに対応する回転角θに関する4つの正弦情報(√2)sinθ、(√2)sin(θ+π/3)、(√2)sin(θ+π/2)、(√2)sin(θ+5π/6)をそれぞれ一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
The sine information storage memory 153b divides the range from 0 to 2π into four by the combination of the angle interval identification signals sgn_cos and sgn_sin logic, and the count value of the
いま、角度区間識別信号sgn_cos=’H’論理、sgn_sin=’L’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は3π/2から2πとなる。
ここで、パルスカウンタ152のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θは3π/2であり、それぞれ、正弦情報(√2)sinθ用データは(√2)sin(3π/2)=−(√2)、正弦情報(√2)sin(θ+π/3)用データは(√2)sin(3π/2+π/3)=−(√2)/2、正弦情報(√2)sin(θ+π/2)用データは(√2)sin(3π/2+π/2)=0、正弦情報(√2)sin(θ+5π/6)用データは(√2)sin(3π/2+5π/6)=√(3/2)となる。
Considering the case where the angle section identification signal sgn_cos = “H” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is 3π / 2 to 2π.
Here, the rotation angle θ corresponding to the case where the count value of the
カウント値が1の場合に対応する回転角θは、π/2×1/Nを増分として(3π/2+π/2×1/N)であり、それぞれ、正弦情報(√2)sinθ用データは(√2)sin(3π/2+π/2×1/N)、正弦情報(√2)sin(θ+π/3)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×1/N+π/3)、正弦情報(√2)sin(θ+π/2)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×1/N+π/2)、正弦情報(√2)sin(θ+5π/6)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×1/N+5π/6)となる。 The rotation angle θ corresponding to the case where the count value is 1 is (3π / 2 + π / 2 × 1 / N) with an increment of π / 2 × 1 / N, and the data for sine information (√2) sin θ is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × 1 / N), sine information (√2) data for sin (θ + π / 3) is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × 1 / N + π / 3) The data for sine information (√2) sin (θ + π / 2) is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × 1 / N + π / 2), and the data for sine information (√2) sin (θ + 5π / 6) is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × 1 / N + 5π / 6).
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がN−1の場合に対応する回転角θは(3π/2+π/2×(N−1)/N)となる。それぞれ、正弦情報(√2)sinθ用データは(√2)sin(3π/2+π/2×(N−1)/N)、正弦情報(√2)sin(θ+π/3)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×(N−1)/N+π/3)、正弦情報(√2)sin(θ+π/2)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×(N−1)/N+π/2)、正弦情報(√2)sin(θ+5π/6)用データは(√2)sin(3π/2+π/2×(N−1)/N+5π/6)となる。 As the rotation angle θ increases, the count value also increases, and the rotation angle θ corresponding to the case where the count value is N−1 is (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N). The data for sine information (√2) sin θ is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N), and the data for sine information (√2) sin (θ + π / 3) is (√ 2) The data for sin (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N + π / 3) and sine information (√2) sin (θ + π / 2) is (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × (N −1) / N + π / 2) and data for sine information (√2) sin (θ + 5π / 6) are (√2) sin (3π / 2 + π / 2 × (N−1) / N + 5π / 6).
さらに、回転角θが増加し、次の周波数逓倍パルス信号pls_fineの立ち上がりを認識した場合に、同時に角度区間識別信号sgn_sinの論理は’L’から’H’に切り替わってsgn_cos=’H’論理、sgn_sin=’H’論理となり、パルスカウンタ152のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
Further, when the rotation angle θ is increased and the rising edge of the next frequency multiplied pulse signal pls_fine is recognized, the logic of the angle section identification signal sgn_sin is switched from 'L' to 'H' at the same time, and sgn_cos = 'H' logic, sgn_sin = 'H' logic, and the count value of the
この時の角度区間識別信号sgn_sin、及び、sgn_cosの論理では、回転角θの範囲は0からπ/2となり、正弦情報格納メモリ153bとして参照するテーブルはこの範囲を対象とするものに切り替わる。
また、同様にして、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’H’論理の場合は、回転角θの範囲はπ/2からπであり、正弦情報格納メモリ153bとして参照するテーブルは、π/2からπを対象とする正弦情報を格納したものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれsgn_cos=’L’論理、sgn_sin=’L’論理の場合は、回転角θの範囲はπから3π/2であり、正弦情報格納メモリ153bとして参照するテーブルは、πから3π/2を対象とする正弦情報を格納したものに切り替わる。
At this time, in the logic of the angle section identification signals sgn_sin and sgn_cos, the range of the rotation angle θ is 0 to π / 2, and the table referred to as the sine information storage memory 153b is switched to the target of this range.
Similarly, when the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “H” logic, the range of the rotation angle θ is π / 2 to π, and is referred to as the sine information storage memory 153b. The table to be switched switches from π / 2 to one storing sine information for π.
When the angle section identification signals are sgn_cos = “L” logic and sgn_sin = “L” logic, the range of the rotation angle θ is π to 3π / 2, and the table referred to as the sine information storage memory 153b is as follows: Switching from π to 3π / 2 is stored.
いま、座標演算イベントトリガ発生器151が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ152のカウント値mが取り出され、正弦情報格納メモリ153bへ伝送されると、その時の角度区間識別信号sgn_cos、及び、sgn_sinの論理の組み合わせに応じて、回転角θの範囲に対応する適切なテーブルを参照し、各一対一写像により、正弦値(√2)sinθ、(√2)sin(θ+π/3)、(√2)sin(θ+π/2)、(√2)sin(θ+5π/6)を算出する。
Now, when the count value m of the
ここで、正弦情報格納メモリ153b内でπ/2範囲の4つのテーブルを格納したそれぞれのメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θに対応した正弦値情報を格納し、各カウント値に対応する位相角θの正弦情報がそれぞれのメモリブロックの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるようにすると、実施の形態2と同様にしてカウント値に基づく回転角θの正弦値及び余弦値の参照がマイクロプロセッサ13に具備されるダイレクトメモリアクセス(DMA)機能の活用により、高速に行えることとなる。
Here, sine value information corresponding to the rotation angle θ when the count value is zero is stored at the top address of each memory area in which four tables in the π / 2 range are stored in the sine information storage memory 153b. When the sine information of the phase angle θ corresponding to the count value is stored at an address with the count value as an offset amount from the start address of each memory block, the rotation angle based on the count value is the same as in the second embodiment. The sine value and cosine value of θ can be referred to at high speed by utilizing the direct memory access (DMA) function provided in the
次に、正弦情報格納メモリ153bから出力される各正弦情報(√2)sinθ、(√2)sin(θ+π/3)、(√2)sin(θ+π/2)、(√2)sin(θ+5π/6)と共に、座標変換演算対象である三相情報ju、jvがdq座標演算手段155bに入力される。
dq座標演算手段155bは、これら入力データに基づき、式2に示される三相座標から回転直交座標(d,q)への座標変換演算を行って、座標変換後のデータjd、jqを出力する。
Next, each sine information (√2) sin θ, (√2) sin (θ + π / 3), (√2) sin (θ + π / 2), (√2) sin (θ + 5π) output from the sine information storage memory 153b. / 6), the three-phase information ju, jv, which is the coordinate transformation calculation target, is input to the dq coordinate calculation means 155b.
Based on these input data, the dq coordinate calculation means 155b performs the coordinate conversion calculation from the three-phase coordinates shown in
以上、本発明の実施の形態3に係る回転座標演算装置によれば、座標変換演算にあたって演算に用いる三角関数値を求めるのに、データ表現された回転角を算出する過程を経ないため、演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
本発明の実施の形態3に係る回転座標演算装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて、データ表現された回転角を算出すること無しに座標変換演算に用いる三角関数値を算出することができる変形例も含まれる。
As described above, according to the rotational coordinate calculation device according to Embodiment 3 of the present invention, the trigonometric function value used for the calculation in the coordinate conversion calculation does not go through the process of calculating the rotation angle represented by the data. It is possible to provide a rotational coordinate calculation device that shortens the time required for processing.
In the rotational coordinate arithmetic unit according to the third embodiment of the present invention, the frequency of a signal obtained by demodulating the modulation signal of the resolver is multiplied to obtain a frequency-multiplied pulse signal, and the pulse count number and demodulation of this pulse signal are obtained. There is also included a modified example in which a trigonometric function value used for coordinate transformation calculation can be calculated based on a signal without calculating a rotation angle represented by data.
また、座標変換は、三相座標から回転直交座標(d,q)への変換、回転直交座標(d,q)から三相座標への変換の何れであってもよく、また、三相座標から回転直交座標(d,q)への変換にあっては、三相交流情報として三つの入力に基づいて変換するもの、あるいは、三相のうち任意の二相分の入力に基づいて変換するものの何れであっても、処理所要時間を短縮することができる。 Further, the coordinate conversion may be any of conversion from three-phase coordinates to rotation orthogonal coordinates (d, q) and conversion from rotation orthogonal coordinates (d, q) to three-phase coordinates. Is converted from three-phase AC information based on three inputs, or based on the input of any two phases of the three phases. In any case, the time required for processing can be shortened.
1 角度検出装置、2 レゾルバ、3 励磁回路、4 入力インターフェイス回路、9 復調手段、10 パルス信号発生器、11 位相同期回路、12 区間識別手段、13 マイクロプロセッサ、14 角度算出部、15a 二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行う座標演算部、15b 三相座標から回転直交座標への回転座標演算を行う座標演算部、21 一次巻線(励磁)、22 二次巻線(COS)、23 二次巻線(SIN)、24 ロータ、110 位相比較器、111 ループフィルタ、112 電圧制御発振器、113 1/N分周器、141 角度算出イベントトリガ、142 パルスカウンタ、143 角度情報格納メモリ、151 座標演算イベントトリガ、152 パルスカウンタ、153a、153b 正弦情報格納メモリ、154 余弦情報格納メモリ、155a 座標回転手段、155b dq座標演算手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度を算出する角度算出手段と
を備え、
前記角度算出手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする角度検出装置。 An angle detection device that detects a rotation angle of a resolver that receives an excitation signal of a periodic function and outputs an amplitude modulation signal or a phase modulation signal using the excitation signal as a carrier wave,
Demodulation means for demodulating the resolver modulation signal;
Identifying an angle section based on the demodulated signal demodulated by the demodulating means, and outputting an angle section display signal representing the angle section according to the identification result;
A pulse signal generating means for generating a pulse signal based on the identification result of the section identifying means;
A phase synchronization means for obtaining a pulsed final output by comparing the phase of the reference signal and a comparison signal obtained by multiplying the final output, using the pulse signal generated from the pulse generating means as a reference signal;
An angle calculation means for calculating the rotation angle of the resolver based on the angle section display signal output by the section identification means and the final output of the phase synchronization means,
The angle calculation means includes
Counting means for counting the number of pulses of the final output of the phase synchronization means based on the angle interval display signal output by the section identification means and the final output of the phase synchronization means;
Memory means for storing angle information associated with the count value;
An angle detection apparatus comprising: extraction means for extracting angle information determined by the count value.
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度に基づく回転座標を演算する回転座標演算手段と
を備え、
前記回転座標演算手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた正弦情報及び余弦情報とを格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる正弦情報及び余弦情報と、回転前座標とを用いて回転後の座標を演算する座標演算手段と
を有することを特徴とする回転座標演算装置。 A rotation coordinate calculation device that calculates a rotation coordinate based on a rotation angle of a resolver that receives an excitation signal of a periodic function and outputs an amplitude modulation signal or a phase modulation signal using the excitation signal as a carrier,
Demodulation means for demodulating the resolver modulation signal;
Identifying an angle section based on the demodulated signal demodulated by the demodulating means, and outputting an angle section display signal representing the angle section according to the identification result;
A pulse signal generating means for generating a pulse signal based on the identification result of the section identifying means;
A phase synchronization means for obtaining a pulsed final output by comparing the phase of the reference signal and a comparison signal obtained by multiplying the final output, using the pulse signal generated from the pulse generating means as a reference signal;
A rotation coordinate calculation means for calculating a rotation coordinate based on the rotation angle of the resolver based on the angle section display signal output by the section identification means and the final output of the phase synchronization means;
The rotational coordinate calculation means includes
Counting means for counting the number of pulses of the final output of the phase synchronization means based on the angle interval display signal output by the section identification means and the final output of the phase synchronization means;
Memory means for storing sine information and cosine information associated with the count value;
A rotation coordinate calculation device comprising: coordinate calculation means for calculating coordinates after rotation using sine information and cosine information determined by the count value and coordinates before rotation.
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度に基づく回転直交座標を演算する回転直交座標演算手段と
を備え、
前記回転直交座標演算手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた正弦情報を格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる正弦情報と、回転前の三相座標とを用いて回転直交座標を演算する座標演算手段と
を有することを特徴とする回転座標演算装置。 A rotation coordinate calculation device that calculates a rotation coordinate based on a rotation angle of a resolver that receives an excitation signal of a periodic function and outputs an amplitude modulation signal or a phase modulation signal using the excitation signal as a carrier,
Demodulation means for demodulating the resolver modulation signal;
Identifying an angle section based on the demodulated signal demodulated by the demodulating means, and outputting an angle section display signal representing the angle section according to the identification result;
A pulse signal generating means for generating a pulse signal based on the identification result of the section identifying means;
A phase synchronization means for obtaining a pulsed final output by comparing the phase of the reference signal and a comparison signal obtained by multiplying the final output, using the pulse signal generated from the pulse generating means as a reference signal;
A rotation orthogonal coordinate calculation means for calculating a rotation orthogonal coordinate based on the rotation angle of the resolver based on the angle interval display signal output by the interval identification means and the final output of the phase synchronization means;
The rotation orthogonal coordinate calculation means includes:
Counting means for counting the number of pulses of the final output of the phase synchronization means based on the angle interval display signal output by the section identification means and the final output of the phase synchronization means;
Memory means for storing sine information associated with the count value;
A rotation coordinate calculation device comprising: coordinate calculation means for calculating rotation orthogonal coordinates using sine information determined by the count value and three-phase coordinates before rotation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005331511A JP2007139502A (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Angle detector and device of calculating rotational coordinate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005331511A JP2007139502A (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Angle detector and device of calculating rotational coordinate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007139502A true JP2007139502A (en) | 2007-06-07 |
Family
ID=38202568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007139502A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014134547A (en) * | 2014-03-05 | 2014-07-24 | Nsk Ltd | Rotation angle position detection device, rotation angle position detection method and motor |
US9875003B2 (en) | 2011-06-10 | 2018-01-23 | Volkswagen Ag | Method and apparatus for providing a user interface |
-
2005
- 2005-11-16 JP JP2005331511A patent/JP2007139502A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9875003B2 (en) | 2011-06-10 | 2018-01-23 | Volkswagen Ag | Method and apparatus for providing a user interface |
JP2014134547A (en) * | 2014-03-05 | 2014-07-24 | Nsk Ltd | Rotation angle position detection device, rotation angle position detection method and motor |
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