JP2019086410A - Electric angle acquisition system, electric angle acquisition method, electric angle acquisition program, electric angle acquisition characteristic measuring system, electric angle acquisition characteristic measuring method and electric angle acquisition characteristic measuring program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転検出器の出力信号に基づいて電気角を取得する技術に関する。 The present invention relates to a technique for acquiring an electrical angle based on an output signal of a rotation detector.
従来、レゾルバの出力信号に基づいて、レゾルバの電気角を示すデジタルデータを出力するレゾルバ/デジタル変換器が知られている。例えば、特許文献1には、トラッキングループ型デジタル角度変換器が開示されている。
また、レゾルバには各種方式が知られており、特許文献1のような振幅変調方式以外にも位相変調方式が知られている。位相変調方式のレゾルバとしては、例えば、特許文献2が知られている。
Conventionally, a resolver / digital converter is known which outputs digital data indicating the electrical angle of a resolver based on an output signal of the resolver. For example,
In addition, various methods are known for resolvers, and a phase modulation method is known other than the amplitude modulation method as disclosed in
上述の特許文献1のような従来技術においては、多くのアナログ回路によって複雑な信号処理を行っており、正確な電気角を取得することが困難であった。また、特許文献2のような位相変調方式のレゾルバの解析法は、出力信号の振幅を解析する振幅変調方式に対して適用することはできない。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、正確な電気角を取得することを目的とする。
In the prior art like the above-mentioned
The present invention has been made in view of the above problems, and aims to obtain an accurate electrical angle.
上記の目的を達成するために、電気角取得システムは、1相励磁2相出力の回転検出器の励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、回転検出器の2相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、励磁信号の励磁周波数成分と、2相の出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、励磁信号と2相の出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、2相の出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、位相の関係と2相の出力信号の振幅とに基づいて、回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、を備える。 In order to achieve the above object, the electrical angle acquisition system comprises an excitation signal acquisition unit for acquiring excitation frequency components of an excitation signal of a rotation detector of one-phase excitation two-phase output by Fourier transformation, and a two-phase rotation detector. An excitation signal and a two-phase output signal based on an output signal acquisition unit that acquires an excitation frequency component of the output signal of the second signal by Fourier transform, an excitation frequency component of the excitation signal, and an excitation frequency component of the two-phase output signal And an amplitude acquisition unit for acquiring the amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal, the phase relation and the two-phase output signal And an electrical angle acquisition unit for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the amplitude of
すなわち、電気角取得システムにおいては、回転検出器の励磁信号と出力信号とを取り込み、これらの信号に基づいて電気角を取得するが、この際、励磁信号と出力信号との位相の関係および出力信号の振幅に基づいて電気角が取得される。そして、電気角取得システムにおいては、励磁周波数成分を、フーリエ変換によって励磁信号および出力信号から抽出し、抽出した信号に基づいて電気角を取得する。この構成によれば、ノイズ等による影響を低減することができ、電気角を正確に取得することが可能である。 That is, in the electrical angle acquisition system, the excitation signal and the output signal of the rotation detector are taken, and the electrical angle is acquired based on these signals. At this time, the phase relationship between the excitation signal and the output signal and the output An electrical angle is obtained based on the amplitude of the signal. Then, in the electrical angle acquisition system, the excitation frequency component is extracted from the excitation signal and the output signal by Fourier transform, and the electrical angle is acquired based on the extracted signal. According to this configuration, the influence of noise or the like can be reduced, and the electrical angle can be accurately acquired.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)電気角取得システムの構成:
(2)第2実施形態:
(3)第3実施形態:
(4)第4〜第8実施形態:
(5)第9実施形態:
(6)他の実施形態:
Here, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Configuration of electrical angle acquisition system:
(2) Second embodiment:
(3) Third Embodiment:
(4) Fourth to eighth embodiments:
(5) Ninth embodiment:
(6) Other embodiments:
(1)電気角取得システムの構成:
図1は、本発明の一実施形態にかかる電気角取得システム10の構成を示すブロック図である。本実施形態において、電気角取得システム10は、励磁信号取得部20と出力信号取得部30と位相関係取得部40と振幅取得部50と電気角取得部60とパラメータ設定部70とを備えている。また、電気角取得システム10は、励磁信号発生部13と増幅器13a〜13cを備えている。これらの励磁信号発生部13と増幅器13a〜13cは、電気角取得システム10の外部に備えられていてもよい。図1においては、励磁信号発生部13が電気角取得システム10の外部に存在する状態が破線によって示されている。
(1) Configuration of electrical angle acquisition system:
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electrical
電気角取得システム10は、回転検出器の例であるレゾルバ11の電気角を取得するシステムであり、レゾルバ11に接続されている。すなわち、励磁信号発生部13が発生させた励磁信号は、増幅器12に入力され、増幅後の励磁信号がレゾルバ11に入力される。また、レゾルバ11から出力された信号は電気角取得システム10に取り込まれる。なお、本実施形態においては、増幅器12によって増幅された励磁信号も電気角取得システム10に取り込まれる。むろん、レゾルバ11の励磁の負荷が小さい場合などにおいて増幅器12が設けられない構成であっても良い。
The electrical
レゾルバ11は、1相励磁2相出力のレゾルバであり、本実施形態においてレゾルバ11は振幅変調型である。すなわち、レゾルバ11は、1相の励磁巻線と2相の出力巻線とロータとを備えている。励磁巻線と出力巻線とは、既定の関係で配置されており、増幅器12で増幅された励磁信号が励磁巻線に供給されると、ロータの機械角および軸倍角(極対数)に応じて変調された出力信号が2相の出力巻線から出力される。
The
機械角と電気角との理想的な対応関係はレゾルバ11の構成によって決まる。ロータの軸倍角が2以上であれば、機械角が0°〜360°の角度を1周する過程において電気角が0°〜360°の角度を軸倍角と同数だけ回転する。本実施形態は任意の軸倍角について適用可能であるが、以下、簡単のために軸倍角は1、すなわち、機械角が1周する過程で電気角も1周する構成を例に説明を行う。
The ideal correspondence between the mechanical angle and the electrical angle is determined by the configuration of the
本実施形態において、2相の出力巻線は各巻線の出力信号が直交するように配置されている。本実施形態においては、2相の出力巻線から出力される信号の一方をSIN信号、他方をCOS信号とも呼ぶ。励磁信号は正弦波形の信号であり、本実施形態においては図1に示すR1−R2として電気角取得システム10に取り込まれる。出力巻線からの出力信号は図1に示すS2−S4およびS1−S3として電気角取得システム10に取り込まれる。ここでは、S2−S4をSIN信号、S1−S3をCOS信号とする。
In this embodiment, the two-phase output windings are arranged such that the output signals of the respective windings are orthogonal to each other. In the present embodiment, one of the signals output from the two-phase output winding is also referred to as a SIN signal, and the other is also referred to as a COS signal. The excitation signal is a sinusoidal signal, and is taken into the electrical
電気角取得システム10に取り込まれた励磁信号は、増幅器13aによって増幅される。本実施形態においては増幅器13aによって増幅された後の励磁信号をEsin(2πfrt)と表記する。ここで、Eは増幅後の励磁信号の振幅、frは励磁信号の周波数(励磁周波数)、tは時間(秒)である。また、励磁信号がEsin(2πfrt)である場合のSIN信号が増幅器13bで増幅された後の信号をKsinθe・sin(2πfrt)と表記し、COS信号が増幅器13cで増幅された後の信号をKcosθe・sin(2πfrt)と表記する。ここで、Kは増幅後の出力信号の振幅であり、θeは電気角、frは励磁周波数、tは時間である。
The excitation signal taken into the electrical
図2Aは、励磁信号とSIN信号とCOS信号の理想的な例を示す図である。図2Aにおいては、励磁信号とSIN信号とCOS信号とを並べて示している。また、図2Aにおいては、ロータが固定されており、電気角θeが特定の値(135°)である場合についての信号の例を示している。励磁信号とSIN信号とCOS信号とは、ともにsin(2πfrt)という成分を含んでいる。そして、励磁信号はsin(2πfrt)という成分の振幅Eが一定値であるのに対し、SIN信号とCOS信号はsin(2πfrt)という成分の振幅がsinθeまたはcosθeに従って変化する。 FIG. 2A is a diagram showing an ideal example of the excitation signal, the SIN signal and the COS signal. In FIG. 2A, the excitation signal, the SIN signal, and the COS signal are shown side by side. Further, FIG. 2A shows an example of a signal in the case where the rotor is fixed and the electrical angle θe is a specific value (135 °). The excitation signal and the SIN signal and the COS signal, and includes a component that both sin (2πf r t). Then, the excitation signal with respect to sin (2πf r t) of the component of amplitude E that is a constant value, SIN signal and the COS signal amplitude component of sin (2πf r t) is varied in accordance sinθe or Cosshitai.
このため、ロータが回転する場合、図2Aに示すようなSIN信号とCOS信号の振幅は励磁周波数frで変化するとともに、電気角θeの周波数でも変化する。実際のレゾルバにおいて、励磁周波数fr(例えば、10kHz)は、電気角θeの周波数(例えば、数Hz〜数百Hz)より大きいため、多くの場合、SIN信号とCOS信号の振幅は、励磁周波数frで頻繁に変化しつつ、電気角θeの周波数でもゆっくりと変化し、包落線に電気角θeのsinθeやcosθeが現れたような信号となる。本実施形態においては、電気角θeの周波数が励磁周波数frよりも小さいことを利用し、現在以前の所定期間内の信号に基づいて現在の電気角θeを取得する。例えば、図2Aに示す例において、現在時刻t0である場合、期間Tの信号に基づいて時刻t0の電気角θeを取得する。 Therefore, when the rotor rotates, the amplitudes of the SIN signal and the COS signal as shown in FIG. 2A change at the excitation frequency f r and also change at the frequency of the electrical angle θ e. In an actual resolver, since the excitation frequency f r (eg, 10 kHz) is larger than the frequency of the electrical angle θe (eg, several Hz to several hundreds Hz), in most cases the amplitudes of the SIN signal and the COS signal are While changing frequently with f r , it also changes slowly even with the frequency of the electrical angle θe, resulting in a signal in which sin θe or cos θe of the electrical angle θe appears in the envelope. In the present embodiment, using the fact that the frequency of the electrical angle θe is smaller than the excitation frequency f r , the current electrical angle θe is obtained based on the signal within a predetermined period before the current time. For example, in the example shown in FIG. 2A, if the current time t 0, to obtain the electrical angle θe of the time t 0 based on the signal period T.
すなわち、ある電気角θeにおける励磁信号と出力信号との位相の関係や、出力信号の振幅の関係は、レゾルバ11の特性(巻線の構成等)に依存する。従って、特定のレゾルバ11を利用する場合に、励磁信号と出力信号との位相の関係と、2相の出力信号の振幅との組み合わせを、電気角θeに対応づけておけば、当該位相の関係および振幅の組み合わせと電気角θeとの関係に基づいて、電気角θeを取得することができる。
That is, the relationship between the phase of the excitation signal and the output signal at a certain electrical angle θe, and the relationship between the amplitude of the output signal depend on the characteristics of the resolver 11 (such as the configuration of the winding). Therefore, when using a
例えば、図2Aに示す例は、あるレゾルバ11における電気角θeが135°である場合の励磁信号とSIN信号とCOS信号である。電気角θeが135°である場合、SIN信号に含まれるsinθeは1/21/2,COS信号に含まれるcosθeは−1/21/2である。従って、SIN信号は、励磁周波数frで変化するsin(2πfrt)と同相の波形となる。一方、COS信号は、励磁周波数frで変化するsin(2πfrt)と逆相の波形となる。さらに、sinθeは1/21/2,cosθeは−1/21/2であるため、絶対値は等しく、SIN信号とCOS信号の振幅が等しい。このように、励磁信号とSIN信号との位相の関係および励磁信号とCOS信号との位相の関係を特定し、SIN信号とCOS信号の振幅を特定すれば、これらの組み合わせから電気角θeを特定することが可能になる。
For example, an example shown in FIG. 2A is an excitation signal, a SIN signal, and a COS signal when the electrical angle θe in a
図2Bは、本実施形態にかかるレゾルバ11における、電気角θeによる励磁信号と出力信号との位相の関係の変化を示す図である。図2Bにおいては、レゾルバの電気角θeが0°〜360°に変化した場合における、励磁信号とCOS信号との位相の関係と、励磁信号とSIN信号との位相の関係とを示している。例えば、電気角θeが135°である範囲に着目すると、励磁信号とCOS信号とが逆相であり、励磁信号とSIN信号とが同相である。この状況は、図2Aと整合している。
FIG. 2B is a diagram showing a change in the phase relationship between the excitation signal and the output signal according to the electrical angle θe in the
図2Cは、本実施形態にかかるレゾルバ11における、電気角θeによるSIN信号とCOS信号との振幅の変化を示す図である。なお、SIN信号、COS信号の振幅は、励磁信号と同相の時に正、逆相の時に負としている。図2Cにおいては、COS信号の振幅を横軸、SIN信号の振幅を縦軸とし、当該軸で規定される平面上に(COS信号の振幅,SIN信号の振幅)で表される座標をプロットした点を一点鎖線で示している。COS信号の振幅はKcosθe、SIN信号の振幅はKsinθeであるため、図2Cに示す平面上のプロットは、一点鎖線で示されるように円形となる。また、電気角θeは、図2Cに示すように、COS軸正方向と、原点から円上の座標に延びる線との間の角度である。電気角θeが135°である場合、sinθeは1/21/2,cosθeは−1/21/2であるため、SIN信号の振幅はK/21/2、COS信号の振幅は−K/21/2となる。従って、(COS信号の振幅,SIN信号の振幅)で表される座標が特定されると、電気角θeを特定することができる。
FIG. 2C is a diagram showing a change in amplitude of the SIN signal and the COS signal according to the electrical angle θe in the
本実施形態においては、2相の出力信号の振幅(絶対値)を取得する構成を採用しており、振幅の絶対値が取得された状態においては電気角θeの候補が4点発生する。例えば、図2Cに示す例において、SIN信号の振幅の絶対値がK/21/2、COS信号の振幅の絶対値がK/21/2となる点は4カ所(45°、135°、225°、315°)存在する。そこで、本実施形態においては、励磁信号とCOS信号との位相の関係および励磁信号とSIN信号との位相の関係に基づいて電気角θeの範囲を特定する(図2Cに示す4個の象限のいずれであるのかを特定する)ことで、電気角θeを特定する。 In this embodiment, a configuration for acquiring the amplitude (absolute value) of the two-phase output signal is employed, and four candidates for the electrical angle θe are generated in the state where the absolute value of the amplitude is acquired. For example, in the example shown in FIG. 2C, there are four points (45 ° and 135 °) where the absolute value of the amplitude of the SIN signal is K / 2 1/2 and the absolute value of the amplitude of the COS signal is K / 2 1/2 . , 225 °, 315 °). Therefore, in the present embodiment, the range of the electrical angle θe is specified based on the relationship between the phases of the excitation signal and the COS signal and the relationship between the phases of the excitation signal and the SIN signal (four quadrants shown in FIG. 2C). The electrical angle θe is identified by identifying which one is.
以上のように、励磁信号と出力信号を解析すれば、レゾルバ11の電気角θeを取得することが可能である。ただし、上述の図2Aのような信号の関係は、理想化された状態であり、実際の信号はより複雑に変化し得る。例えば、電気角取得システム10において解析対象とする励磁信号、SIN信号およびCOS信号は、増幅器(増幅器12や増幅器13a〜13c)による増幅後の信号である。これらの増幅器はアナログ増幅回路であり、一般的に抵抗素子、コンデンサ素子、インダクタンス素子等を含むため、増幅後の信号は位相等が変化し得る。また、各種の要因によるノイズが含まれる。
As described above, it is possible to obtain the electrical angle θe of the
このため、図2Aのような理想的な関係になるとは限らず、図2Aのような励磁信号に対して出力信号の位相がずれた状態となる場合や、振幅が複雑に変化することで励磁周波数fr以外の周波数成分が含まれている場合がある。従って、増幅器13a〜13cから出力されるアナログの信号に基づいて電気角θeを取得すると、電気角θeに誤差が生じてしまう。そこで、本実施形態においては、増幅器13a〜13cから出力される励磁信号、SIN信号、COS信号に対してフーリエ変換を行い、励磁周波数成分を抽出して解析を行う構成が採用されている。
For this reason, the relationship does not necessarily have an ideal relationship as shown in FIG. 2A, but the excitation signal may have a phase shift with respect to the excitation signal as shown in FIG. There may be cases where frequency components other than the frequency f r are included. Therefore, when the electrical angle θe is acquired based on the analog signal output from the
励磁信号取得部20は、励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得するための回路を備えている。具体的には、励磁信号取得部20は、アナログデジタル変換部21aとフーリエ変換部22aとを備えている。アナログデジタル変換部21aは、増幅器13aが出力したアナログの励磁信号をデジタルデータに変換する回路である。すなわち、アナログデジタル変換部21aは、アナログの励磁信号をサンプリング周波数fsによってサンプリングし、デジタルデータ列として出力する機能を有している。
The excitation
図3は、アナログデジタル変換とサンプリングとを説明するための図であり、図2Aに示す信号を例にしてアナログデジタル変換およびサンプリングを示している。図3においてはサンプリング周波数fsで規定されるサンプリング周期(1/fs)が破線によって示されている。アナログデジタル変換部21aにおいては、図3に示すように、サンプリング周期(1/fs)毎にアナログの励磁信号をデジタル値に変換してデジタルデータ列を生成する。図3においては、白丸によってサンプリングされたデータの例を示している。
FIG. 3 is a diagram for explaining analog-to-digital conversion and sampling, and illustrates analog-to-digital conversion and sampling by taking the signal shown in FIG. 2A as an example. In FIG. 3, the sampling period (1 / f s ) defined by the sampling frequency f s is indicated by a broken line. In the analog-to-
フーリエ変換部22aは、アナログデジタル変換部21aが出力したデジタルデータ列をフーリエ変換する回路である。フーリエ変換は例えば、FFT(Fast Fourier Transform)等で実施可能である。すなわち、フーリエ変換部22aは、アナログデジタル変換部21aが出力するデジタルデータ列を受け取り、サンプリング数N個のデジタルデータ列に基づいてフーリエ変換を行い、デジタルデータ列として出力する機能を有している。ここでは、フーリエ変換後の励磁信号を励磁フーリエ信号と呼ぶ。また、サンプリング数Nが16である場合にフーリエ変換の対象となるデジタルデータ列をp(0)〜p(15)とする。図3においては、サンプリング数Nが16の場合におけるデジタルデータ列の最初と最後(p(0)、p(15))を示している。
The
フーリエ変換部22aは、このようにしてサンプリングしたN個のデジタルデータを式(1)によってフーリエ変換する。
以上の式(1)によって励磁フーリエ信号が生成されると、フーリエ変換部22aは、当該励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して出力する。すなわち、式(1)による変換が行われて励磁フーリエ信号が得られると、kが0〜N−1個のそれぞれについてX(k)が得られた状態になる。そして、フーリエ変換の周波数分解能をf0(f0=fs/N)とするとk×f0が周波数に相当するため、X(k)は周波数k×f0の信号と見なすことができる。
When the excitation Fourier signal is generated by the above equation (1), the
そこで、本実施形態においてフーリエ変換部22aは、k×f0が励磁周波数frであるk、またはk×f0が励磁周波数frに最も近いkを選択することで励磁周波数成分を取得する。ここでは、フーリエ変換された励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を取得することができればよく、kの選択には種々の態様が採用可能である。本実施形態においては、k×f0が、励磁周波数frと等しいkが必ず存在するように、後述のパラメータ設定部70によってN,fr,fsが予め決められる。すなわち、本実施形態においては、m=N×fr/fsとしたとき、mが整数になるようにN,fr,fsが予め決められる。
Therefore, the
このようにN,fr,fsが決められている場合、m×fs/N=fr(すなわち、m×f0=fr)とすることができ、m×f0が励磁周波数frであるmを選択することが可能になる。ただし、フーリエ変換のサンプリング定理により、fs>2frである。本実施形態においては、このように、m=N×fr/fsが整数になるように設定されており、フーリエ変換部22aは、m×f0が励磁周波数frであるmを選択し、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号X(k)(k=0〜N−1)からX(m)を選択することにより、励磁信号の励磁周波数成分を取得する。
Thus, when N, f r and f s are determined, m × f s / N = f r (ie, m × f 0 = f r ) can be obtained, and m × f 0 is the excitation frequency It is possible to select m which is f r . However, according to the sampling theorem of Fourier transform, f s > 2f r . In the present embodiment, m = N × f r / f s is thus set to be an integer, and the
以後、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号から抽出された励磁周波数成分をP(m)=Pr+iPiと表記する。ここで、Prはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Piはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Piの前のiは虚数単位である。 Hereinafter, the excitation frequency component extracted from the excitation Fourier signal obtained by Fourier transformation is expressed as P (m) = Pr + iPi. Here, Pr is a real part obtained by Fourier transform, Pi is an imaginary part obtained by Fourier transform, and i before Pi is an imaginary unit.
出力信号取得部30は、2相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得するための回路を備えている。具体的には、出力信号取得部30は、アナログデジタル変換部31b,31cとフーリエ変換部32b,32cとを備えている。アナログデジタル変換部31b,31cは、増幅器13b,13cが出力したアナログのSIN信号,COS信号をデジタルデータに変換する回路である。すなわち、アナログデジタル変換部31b,31cは、アナログの出力信号をサンプリング周波数fsによってサンプリングし、デジタルデータ列として出力する機能を有している。図3に示す例においては、アナログデジタル変換部31b,31cによって、サンプリング周期(1/fs)毎にサンプリングが行われたアナログの出力信号がデジタル値に変換された様子が白丸によって示されている。
The output
フーリエ変換部32b,32cは、アナログデジタル変換部31b,31cが出力したデジタルデータ列をフーリエ変換する回路である。すなわち、フーリエ変換部32b,32cは、アナログデジタル変換部31b,31cが出力するデジタルデータ列を受け取り、サンプリング数N個のデジタルデータ列に基づいてフーリエ変換を行い、デジタルデータ列として出力する機能を有している。ここでは、フーリエ変換後の出力信号を出力フーリエ信号と呼ぶ。また、サンプリング数Nが16である場合にフーリエ変換の対象となるSIN信号のデジタルデータ列をs(0)〜s(15)とする。また、サンプリング数Nが16である場合にフーリエ変換の対象となるCOS信号のデジタルデータ列をc(0)〜c(15)とする。
The
フーリエ変換部32b,32cは、このようにしてサンプリングしたN個のデジタルデータを上述の式(1)によってフーリエ変換する。以上の式(1)によって出力フーリエ信号が生成されると、フーリエ変換部32b,32cは、当該出力フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して出力する。すなわち、式(1)による変換が行われて出力フーリエ信号が得られると、kが0〜N−1個のそれぞれについてX(k)が得られた状態になる。また、上述のように、m=N×fr/fsとしたとき、mが整数になるようにN,fr,fsが予め決められている。そこで、フーリエ変換部32b,32cは、m×f0が励磁周波数frであるmを選択し、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号X(k)(k=0〜N−1)からX(m)を選択する。
The
このような選択がフーリエ変換部32b,32cのそれぞれで行われることにより、出力信号としてのSIN信号の励磁周波数成分と、出力信号としてのCOS信号の励磁周波数成分とが取得される。以後、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号であるSIN信号から抽出された励磁周波数成分をS(m)=Sr+iSiと表記する。ここで、Srはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Siはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Siの前のiは虚数単位である。また、フーリエ変換によって得られた出力フーリエ信号であるCOS信号から抽出された励磁周波数成分をC(m)=Cr+iCiと表記する。ここで、Crはフーリエ変換によって得られた実数部であり、Ciはフーリエ変換によって得られた虚数部であり、Ciの前のiは虚数単位である。
Such selection is performed in each of the
なお、本実施形態においては、励磁信号取得部20のアナログデジタル変換部21aがアナログの励磁信号をサンプリングするタイミングと、出力信号取得部30のアナログデジタル変換部31b,31cが出力信号(SIN信号,COS信号)をサンプリングするタイミングは同時である。すなわち、本実施形態にかかる電気角取得システム10は、図1に示すように、アナログデジタル変換部21a,31b,31cが並列に設けられており、それぞれの変換部に励磁信号、SIN信号、COS信号が入力される。そして、図3に示すように、各変換部においてサンプリング周波数fsで同時にサンプリングが行われる。以上の構成によれば、サンプリングタイミングのずれによる位相のずれを考慮することなく、励磁信号と出力信号との関係を解析することができる。なお、ここでは、位相のずれを考慮する必要がない程度にサンプリングタイミングが一致していれば良く、この範囲でサンプリングタイミングがずれることは許容される。
In the present embodiment, the timing at which the analog-to-
さらに、本実施形態においては、励磁信号、SIN信号、COS信号のそれぞれをフーリエ変換するためのフーリエ変換部22a,32b,32cを設け、3種の信号を並列的にフーリエ変換している。しかし、フーリエ変換に時間がかかることを許容できる状態であれば、1個または2個のフーリエ変換部を設ける構成とし、励磁信号、SIN信号、COS信号の少なくとも2種の信号が1個のフーリエ変換部でフーリエ変換される構成であってもよい(以下、他の実施形態においても同様)。
Furthermore, in the present embodiment,
位相関係取得部40は、励磁信号の励磁周波数成分と、2相の出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、励磁信号と2相の出力信号との位相の関係を取得するための回路を備えている。すなわち、位相関係取得部40は、励磁信号とSIN信号とが同相または逆相のいずれであるのか特定し、励磁信号とCOS信号とが同相または逆相のいずれであるのかを特定する。
The phase
位相の関係の取得は、種々の手法で実施されて良く、本実施形態においては、フーリエ変換後の実数部および虚数部をプロット可能な複素平面の座標軸の回転を利用して位相の関係を取得する。図4Aは、複素平面を示しており、横軸が実軸Re、縦軸が虚軸Imである。本実施形態において、位相関係取得部40は、励磁信号の励磁周波数成分P(m)=Pr+iPiの当該複素平面上へのプロット位置に基づいて座標軸の回転角を特定する。
The acquisition of the phase relationship may be performed in various manners, and in the present embodiment, the phase relationship is acquired using rotation of the coordinate axis of the complex plane capable of plotting real part and imaginary part after Fourier transform. Do. FIG. 4A shows a complex plane, in which the horizontal axis is a real axis Re and the vertical axis is an imaginary axis Im. In the present embodiment, the phase
すなわち、位相関係取得部40は、励磁信号の励磁周波数成分P(m)の位相角αを座標軸の回転角として取得する。なお、位相角αは、arctan(Pi/Pr)であるが、位相角αの演算の際にはPrが0であっても不定とならない手法(例えば、atan2(Pi/Pr)等)で算出することが好ましい。以下、説明を簡略化するため、科学や工学の分野において一般的に用いられているatan2(y,x)関数を使用する。なお、標準的なarctan(y/x)とは以下の関係がある。
x>0の場合、 atan2(y、x)=arctan(y/x)
y≧0、x<0の場合、atan2(y、x)=arctan(y/x)+π
y<0、x<0の場合、atan2(y、x)=arctan(y/x)−π
y>0、x=0の場合、atan2(y、x)=π/2
y<0、x=0の場合、atan2(y、x)=−π/2
y=0、x=0の場合、atan2(y、x)=未定義
座標軸を位相角αだけ回転させた場合、図4Aにおいて一点鎖線で示すように座標軸が回転し、実軸Reは実軸Re'となり、虚軸Imは虚軸Im'となる。この結果、回転後の実軸Re'、虚軸Im'において、励磁信号の励磁周波数成分P(m)は実数部のみが残り(これをPr'と表記する)、虚数部は0になる。なお、Pr'=Pr×cosα+Pi×sinαである。
That is, the phase
If x> 0, then a tan 2 (y, x) = arc tan (y / x)
If y ≧ 0 and x <0, a tan 2 (y, x) = arc tan (y / x) + π
For y <0 and x <0, a tan 2 (y, x) = arc tan (y / x)-π
If y> 0 and x = 0, a tan 2 (y, x) = π / 2
If y <0 and x = 0, a tan 2 (y, x) = − π / 2
When y = 0, x = 0, when atan 2 (y, x) = undefined coordinate axis is rotated by the phase angle α, the coordinate axis rotates as shown by a dashed dotted line in FIG. 4A, and the real axis Re is the real axis It becomes Re 'and imaginary axis Im becomes imaginary axis Im'. As a result, in the real axis Re ′ and imaginary axis Im ′ after rotation, only the real part of the excitation frequency component P (m) of the excitation signal remains (this is written as Pr ′), and the imaginary part becomes zero. Note that Pr '= Pr × cos α + Pi × sin α.
座標軸が回転されたとしても励磁信号と2相の出力信号との位相の関係は不変である。従って、回転後の実軸Re'、虚軸Im'に基づいてSIN信号およびCOS信号の励磁周波数成分を表現し、Pr'との関係を特定することで位相の関係を特定することができる。そこで、位相関係取得部40は、SIN信号の励磁周波数成分を回転後の座標軸で表現した場合の実数部Sr'をSr'=Sr×cosα+Si×sinαとして取得する。なお、SIN信号の励磁周波数成分は、本来、励磁信号の励磁周波数成分と同期しており、位相のずれは小さいはずであるため、虚数部Si'を無視することができる。
Even if the coordinate axes are rotated, the phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal remains unchanged. Therefore, the excitation frequency components of the SIN signal and the COS signal are expressed based on the real axis Re ′ after rotation and the imaginary axis Im ′, and the phase relationship can be specified by specifying the relationship with Pr ′. Therefore, the phase
また、位相関係取得部40は、COS信号の励磁周波数成分を回転後の座標軸で表現した場合の実数部Cr'をCr'=Cr×cosα+Ci×sinαとして取得する。なお、COS信号の励磁周波数成分も、本来、励磁信号の励磁周波数成分と同期しており、位相のずれは小さいはずであるため、虚数部Ci'を無視することができる。
Further, the phase
以上の座標軸変換が行われると、Pr'とSr'の符号を比較することで、励磁信号とSIN信号との位相の関係を特定することができ、Pr'とCr'の符号を比較することで、励磁信号とCOS信号との位相の関係を特定することができる。そこで、位相関係取得部40は、Pr'とSr'の符号を比較し、同符号であれば励磁信号とSIN信号とが同相、異符号なら励磁信号とSIN信号とが逆相であると判定する。位相関係取得部40は、Pr'とCr'の符号を比較し、同符号であれば励磁信号とCOS信号とが同相、異符号なら励磁信号とCOS信号とが逆相であると判定する。
When the above coordinate axis conversion is performed, the phase relationship between the excitation signal and the SIN signal can be identified by comparing the signs of Pr ′ and Sr ′, and the signs of Pr ′ and Cr ′ should be compared. The phase relationship between the excitation signal and the COS signal can be identified. Therefore, the phase
以上のように、複素平面の座標軸を回転して位相の関係を取得する構成によれば、SIN信号およびCOS信号における虚数部を演算する必要がなく、演算量を低減することが可能である。むろん、演算量を重視しないのであれば、虚数部を演算する構成であっても良い。さらに、本実施形態のような位相の関係の取得法においては、位相が同相または逆相のいずれであるのかを判定することができればよい。従って、励磁信号に対するSIN信号およびCOS信号の位相のずれが±90°より小さければ、正確に位相の関係を取得することができる。当該ずれの許容範囲は、従来のトラッキングループ型デジタル角度変換器(許容範囲は±10°や±45°)と比較して各段に広い。なお、ここでは実軸ReをP(m)と重なるように回転させたが、虚軸ImをP(m)と重なるように回転させ、虚数部で判定してもよい As described above, according to the configuration of acquiring the phase relationship by rotating the coordinate axis of the complex plane, it is not necessary to calculate the imaginary part in the SIN signal and the COS signal, and the amount of calculation can be reduced. Of course, as long as the calculation amount is not important, the imaginary part may be calculated. Furthermore, in the phase relationship acquisition method as in the present embodiment, it may be determined whether the phase is the in-phase or the anti-phase. Therefore, if the phase shift of the SIN signal and the COS signal with respect to the excitation signal is smaller than ± 90 °, the phase relationship can be accurately acquired. The tolerance of the deviation is wider in each stage as compared with the conventional tracking loop digital angle converter (tolerance is ± 10 ° or ± 45 °). Although the real axis Re is rotated so as to overlap with P (m) here, the imaginary axis Im may be rotated so as to overlap with P (m), and the determination may be made using the imaginary part
位相関係取得部40は、以上のような判定を行うと、判定結果を示す信号を出力する。本実施形態において位相関係取得部40は、励磁信号とSIN信号との位相の関係を示すDirSin信号と、励磁信号とCOS信号との位相の関係を示すDirCos信号とを出力する。なお、励磁信号とSIN信号とが同相の場合DirSin=1を示す信号が出力され、逆相の場合DirSin=−1を示す信号が出力される。また、励磁信号とCOS信号とが同相の場合DirCos=1を示す信号が出力され、逆相の場合DirCos=−1を示す信号が出力される。
When the phase
振幅取得部50は、2相の出力信号(SIN信号およびCOS信号)の励磁周波数成分に基づいて、2相の出力信号の振幅を取得するための回路である。すなわち、振幅取得部50は、SIN信号の励磁周波数成分S(m)を取得し、実数部Srと虚数部Siとに基づいて振幅PwrSin=(Sr2+Si2)1/2を取得する。そして、振幅取得部50は、SIN信号の振幅を示す信号PwrSinを出力する。また、振幅取得部50は、COS信号の励磁周波数成分C(m)を取得し、実数部Crと虚数部Ciとに基づいて振幅PwrCos=(Cr2+Ci2)1/2を取得する。そして、振幅取得部50は、COS信号の振幅を示す信号PwrCosを出力する。
The
電気角取得部60は、位相の関係と2相の出力信号の振幅とに基づいて、レゾルバ11の電気角θeを取得するための回路である。すなわち、電気角取得部60は、位相の関係を示すDirSinおよびDirCosと、振幅を示すPwrSinおよびPwrCosに基づいて電気角θeを取得する。電気角θeは、種々の手法で取得されて良く、本実施形態においては、電気角取得部60が図4Bに示す電気角演算処理を実行することによって電気角を取得する。なお、ここでは、図2Bに示した励磁信号と出力信号との位相の関係と、図2Cに示した振幅毎の電気角θeを適宜参照して説明を行う。図2Cにおいては、電気角θeの範囲を90°毎に分割し、0°〜90°の範囲を第1象限Z1、90°〜180°の範囲を第2象限Z2、180°〜270°の範囲を第3象限Z3、270°〜360°の範囲を第4象限Z4として説明する。
The electrical
具体的には、電気角取得部60は、励磁信号とCOS信号との位相の関係を示すDirCosが1であるか否か、すなわち、励磁信号とCOS信号とが同相であるか否かを判定する(ステップS100)。ステップS100において、DirCosが1(励磁信号とCOS信号とが同相)であると判定された場合、図2Bに示されるように電気角θeは0°〜90°または270°〜360°である。従って、電気角θeは図2Cに示す第1象限Z1または第4象限Z4のいずれかに含まれる。
Specifically, the electrical
ステップS100において、DirCosが1であると判定された場合、電気角取得部60は、励磁信号とSIN信号との位相の関係を示すDirSinが1であるか否か、すなわち、励磁信号とSIN信号とが同相であるか否かを判定する(ステップS105)。ステップS105において、DirSinが1(励磁信号とSIN信号とが同相)であると判定された場合、図2Bに示されるように電気角θeは0°〜90°または90°〜180°である。従って、電気角θeは図2Cに示す第1象限Z1に含まれる。そこで、ステップS105において、DirSinが1であると判定された場合、電気角取得部60は、上述のatan2関数を利用し、電気角θeをatan2(PwrSin,PwrCos)によって算出する(ステップS110)。
When it is determined in step S100 that DirCos is 1, the electrical
一方、ステップS105において、DirSinが1であると判定されない場合、励磁信号とSIN信号とが逆相である。従って、図2Bに示されるように電気角θeは180°〜270°または270°〜360°である。このため、電気角θeは図2Cに示す第4象限Z4に含まれる。そこで、ステップS105において、DirSinが1であると判定されない場合、電気角取得部60は、電気角θeをatan2(−PwrSin,PwrCos)によって算出する(ステップS115)。以上のように、本実施形態においては、振幅PwrSin,PwrCosが正の値として取得されているため、位相の関係に基づいて正負の関係を特定した状態でatan2を算出することで電気角θeを取得する。
On the other hand, when it is not determined in step S105 that DirSin is 1, the excitation signal and the SIN signal are in reverse phase. Therefore, as shown in FIG. 2B, the electrical angle θe is 180 ° to 270 ° or 270 ° to 360 °. Therefore, the electrical angle θe is included in the fourth quadrant Z4 shown in FIG. 2C. Therefore, when it is not determined in step S105 that DirSin is 1, the electrical
ステップS100において、DirCosが1であると判定されない場合、励磁信号とCOS信号とが逆相であるため、図2Bに示されるように電気角θeは90°〜180°または180°〜270°である。従って、電気角θeは図2Cに示す第2象限Z2または第3象限Z3のいずれかに含まれる。 In step S100, when it is not determined that DirCos is 1, since the excitation signal and the COS signal are in reverse phase, the electrical angle θe is 90 ° to 180 ° or 180 ° to 270 ° as shown in FIG. 2B. is there. Therefore, the electrical angle θe is included in either the second quadrant Z2 or the third quadrant Z3 shown in FIG. 2C.
ステップS100において、DirCosが1であると判定されない場合、電気角取得部60は、励磁信号とSIN信号との位相の関係を示すDirSinが1であるか否か、すなわち、励磁信号とSIN信号とが同相であるか否かを判定する(ステップS120)。ステップS120において、DirSinが1(励磁信号とSIN信号とが同相)であると判定された場合、図2Bに示されるように電気角θeは0°〜90°または90°〜180°である。従って、電気角θeは図2Cに示す第2象限Z2に含まれる。そこで、ステップS120において、DirSinが1であると判定された場合、電気角取得部60は、電気角θeをatan2(PwrSin,−PwrCos)によって算出する(ステップS125)。
In step S100, when it is not determined that DirCos is 1, the electrical
一方、ステップS120において、DirSinが1であると判定されない場合、励磁信号とSIN信号とが逆相である。従って、図2Bに示されるように電気角θeは180°〜270°または270°〜360°である。このため、電気角θeは図2Cに示す第3象限Z3に含まれる。そこで、ステップS120において、DirSinが1であると判定されない場合、電気角取得部60は、電気角θeをatan2(−PwrSin,−PwrCos)によって算出する(ステップS130)。
On the other hand, when it is not determined in step S120 that DirSin is 1, the excitation signal and the SIN signal are in reverse phase. Therefore, as shown in FIG. 2B, the electrical angle θe is 180 ° to 270 ° or 270 ° to 360 °. Therefore, the electrical angle θe is included in the third quadrant Z3 shown in FIG. 2C. Therefore, when it is not determined in step S120 that DirSin is 1, the electrical
以上の処理によって電気角θeが演算されると、電気角取得部60は、電気角θeを示す信号を出力する。このため、電気角取得システム10の外部において当該電気角取得部60の出力信号を取得することにより、電気角を特定することが可能になる。なお、以上の電気角演算処理においては、励磁信号とSIN信号との位相を比較し、励磁信号とCOS信号との位相を比較したが、SIN信号とCOS信号の位相は一定の関係にあるためこの関係を利用して判定を行ってもよい。すなわち、励磁信号とSIN信号との位相を比較し、SIN信号とCOS信号の位相を比較する構成であってもよいし、励磁信号とCOS信号との位相を比較し、SIN信号とCOS信号の位相を比較する構成であってもよく、これらの例は上述の図4Bに示す例と実質的に等価である。
When the electrical angle θe is calculated by the above processing, the electrical
パラメータ設定部70は、サンプリング周波数fs、サンプリング数N、励磁周波数frの少なくとも1個を入力するための回路である。すなわち、パラメータ設定部70は、電気角取得システム10の外部から信号線を接続可能なインタフェースを備えており、利用者は当該インタフェースを介してサンプリング周波数fs、サンプリング数N、励磁周波数frを入力することができる。インタフェースは、種々の仕様であってよく、例えば、シリアル通信による入力、I/O端子による入力、電圧値による入力の少なくとも1個を備える仕様等を採用可能である。なお、シリアル通信は、例えば、IICバス等の各種規格を想定可能である。I/O端子による入力は、端子に対して異なる電圧値の電圧を印加し、1以上の電圧値が示すコードで情報を入力する態様等を想定可能である。電圧値による入力は、印加電圧のレベルで入力情報を指定する態様等を想定可能である。また、スイッチやつまみ等で調整可能であってもよい。
The
いずれにしても、パラメータ設定部70は、サンプリング周波数fs、サンプリング数N、励磁周波数frの少なくとも1個を示す情報を受け付けることが可能であり、受け付けたパラメータによって各部を動作させることができる。すなわち、パラメータ設定部70は、信号線等を介して励磁信号発生部13と接続されており、利用者が入力した励磁周波数frを励磁信号発生部13に対して出力する。励磁信号発生部13は、信号線等を介して入力された周波数で正弦波を生成することができる。従って、励磁信号は、利用者が入力した励磁周波数frの正弦波となる。パラメータ設定部70は、サンプリング周波数fs、サンプリング数N、励磁周波数frの全てを入力可能であっても良いし、一部が入力可能であっても良い。一部が入力可能である場合、入力されないパラメータは予め決められている。
In any case, the
また、パラメータ設定部70は、信号線等を介して励磁信号取得部20および出力信号取得部30と接続されている。利用者が入力したサンプリング周波数fsは、信号線等を介して励磁信号取得部20のアナログデジタル変換部21aに供給され、出力信号取得部30のアナログデジタル変換部31b,31cに供給される。アナログデジタル変換部21a,31b,31cは、信号線等を介して入力された周波数でアナログ信号をサンプリングしてデジタルデータ列を生成することができる。従って、アナログデジタル変換部21a,31b,31cは、増幅器13a〜13cから入力されたアナログ信号をサンプリング周波数fsでサンプリングしたデジタルデータ列を生成し、出力する。
The
さらに、利用者が入力したサンプリング数Nは、信号線等を介して励磁信号取得部20のフーリエ変換部22aに供給され、出力信号取得部30のフーリエ変換部32b,32cに供給される。フーリエ変換部22a,32b,32cは、信号線等を介して入力されたサンプリング数のデジタルデータを取得してフーリエ変換を行うことができる。従って、フーリエ変換部22a,32b,32cは、アナログデジタル変換部21a,31b,31cが生成したデジタルデータ列をサンプリング数Nでサンプリングしてフーリエ変換して励磁フーリエ信号および出力フーリエ信号を生成することができる。
Furthermore, the sampling number N input by the user is supplied to the
以上のように、本実施形態においては、パラメータ設定部70に対して利用者が入力した励磁周波数frの励磁信号を生成し、励磁信号や出力信号をサンプリング周波数fsでサンプリング数N個でサンプリングしてフーリエ変換を行うことができる。従って、利用者は、m=N×fr/fsが整数になるように容易に設定することができる。
As described above, in the present embodiment, the excitation signal of the excitation frequency f r input by the user is generated in the
なお、電気角取得システム10を構成する各部は、専用の回路(例えばICチップ等)で構成されても良いし、汎用の回路(例えば、CPU、RAM,ROM等のプログラム実行環境)をプログラムによって動作させることで実現されても良く、種々の構成を採用可能である。むろん、1個または複数個の機能が1個のチップで構成されても良いし、複数のチップで構成されても良い。また、製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ(Reconfigurable Processor)が利用されても良い。また、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
Note that each unit constituting the electrical
以上のような本実施形態においては、フーリエ変換によって励磁周波数成分を抽出して励磁信号と出力信号の位相の関係や出力信号の振幅を解析している。従って、フーリエ変換を行わないで位相の関係や振幅を解析する構成と比較して、正確に電気角θeを取得することができる。特に、本実施形態のように励磁信号や出力信号が増幅器13a〜13cで増幅されることで位相が理想の信号と異なっていたり、ノイズが含まれていたりしても、正確に電気角θeを取得することができる。
In the present embodiment as described above, the excitation frequency component is extracted by Fourier transform, and the relationship between the phase of the excitation signal and the output signal and the amplitude of the output signal are analyzed. Therefore, the electrical angle θe can be accurately obtained as compared with the configuration in which the phase relationship and the amplitude are analyzed without performing the Fourier transform. In particular, even if the phase is different from the ideal signal or noise is included because the excitation signal and the output signal are amplified by the
また、特許文献1に挙げたような従来のトラッキングループ型デジタル角度変換器においては、SIN信号やCOS信号に対してcosφやsinφを乗じ、得られた信号の和からsin(θe−φ)sin(2πfrt)を生成し、同期検波して制御偏差sin(θe−φ)を抽出し、当該制御偏差が0になるようにフィードバック制御することでφが電気角θeと見なせる状況を生成する。従って、cosφやsinφを乗じるための回路、同期検波を行うための回路、フィードバック制御のための回路(電圧制御発振器やカウンタ)など、複雑なアナログ回路を含んでいる。
Further, in the conventional tracking loop type digital angle converter as described in
このため、従来の構成においては、全体構成を簡略化しにくく、低コスト化、高信頼性、利便性を達成することは困難である。しかし、本実施形態においては、複雑なアナログ回路は不要であり、アナログ回路としては単純な増幅器を備えていれば良い。また、アナログデジタル変換部21a,31b,31c以後の信号処理はデジタル信号処理であるため、フーリエ変換部22a,32b,32cや位相関係取得部40、振幅取得部50、電気角取得部60は、簡易な構成の回路によって実現可能である。また、アナログ回路はデジタル回路に比べて回路面積が大きく、IC化の際にチップ面積が大きくなりコストアップになる。従って、本実施形態は、従来技術と比較して低コストで実現可能である。
For this reason, in the conventional configuration, it is difficult to simplify the entire configuration, and it is difficult to achieve cost reduction, high reliability, and convenience. However, in the present embodiment, a complicated analog circuit is not necessary, and a simple amplifier may be provided as the analog circuit. Further, since signal processing after the analog-to-
さらに、アナログ回路は温度により特性が変化するため、温度補正回路が必要となるが、本実施形態においてはアナログ回路で構成される機能は少なく、電気角θeの算出のための処理はデジタル回路またはデジタル信号処理で実現される。従って、温度補正回路は不要であり、高い信頼性で電気角θeを取得する構成を容易に実現することができる。 Furthermore, since the characteristics of the analog circuit change with temperature, a temperature correction circuit is required. However, in the present embodiment, the function configured by the analog circuit is small, and the process for calculating the electrical angle θe is a digital circuit or It is realized by digital signal processing. Therefore, a temperature correction circuit is unnecessary, and a configuration for obtaining the electrical angle θe with high reliability can be easily realized.
さらに、複雑なアナログ回路によって電気角取得システムを構成する場合、電気角θeの取得精度を高めるために、回路特性を調整して作りこみを行う必要がある。このため、回路定数の変更は極端に制限され、例えば、レゾルバの励磁周波数が10kHzに限定されるなど、特定用途向けになってしまう。しかし、本実施形態においては、励磁周波数等の調整が可能であり、特定用途に限定されない。 Furthermore, when the electrical angle acquisition system is configured by a complicated analog circuit, it is necessary to adjust and make circuit characteristics in order to improve the acquisition accuracy of the electrical angle θe. For this reason, the change of the circuit constant is extremely limited. For example, the excitation frequency of the resolver is limited to 10 kHz, which makes it suitable for specific applications. However, in the present embodiment, the excitation frequency and the like can be adjusted, and the present invention is not limited to a specific application.
さらに、上述の従来技術においては、制御偏差ε=sin(θe−φ)=0となるようにフィードバックループが構成されるため、安定化までに時間を要し、動作が遅くなる。また動作を速めようとすると発振対策が必要となる。しかし、本実施形態においてフィードバックループは存在せず、N個のサンプリングが行われれば即座に電気角θeを取得することができる。従って、高速に電気角θeを出力するシステムを提供することができる。 Furthermore, in the above-described prior art, the feedback loop is configured such that the control deviation ε = sin (θe−φ) = 0. Therefore, it takes time to stabilize and the operation is delayed. In addition, to speed up the operation, it is necessary to take measures against oscillation. However, in the present embodiment, there is no feedback loop, and the electrical angle θe can be obtained immediately if N samplings are performed. Therefore, it is possible to provide a system that outputs the electrical angle θe at high speed.
さらに、従来の技術においては、入力信号である励磁信号やSIN信号、COS信号等のノイズを減らす必要があり、ノイズの程度に応じてアナログノイズフィルタ回路を追加するなどの検討が必要である。しかし、本実施形態においては、フーリエ変換によって励磁周波数成分を取得する構成であるため、励磁周波数成分以外のノイズの影響が少ない状態で電気角θeを取得することができる。従って、ノイズに強く、従来技術と比較してノイズ対策の必要性は低い。このため、本実施形態においては、漏洩磁束などのノイズが含まれ得る状況において、高度なノイズ対策を行わなくても高精度に電気角θeを取得することができる。 Furthermore, in the prior art, it is necessary to reduce noise such as an excitation signal, an SIN signal, or a COS signal which is an input signal, and it is necessary to consider adding an analog noise filter circuit according to the degree of noise. However, in the present embodiment, since the excitation frequency component is acquired by Fourier transform, the electrical angle θe can be acquired in a state in which the influence of noise other than the excitation frequency component is small. Therefore, it is resistant to noise, and the need for noise countermeasures is low compared to the prior art. For this reason, in the present embodiment, in a situation where noise such as leakage magnetic flux may be included, the electrical angle θe can be obtained with high accuracy without taking advanced measures against noise.
さらに、従来技術においては、励磁信号とSIN信号、COS信号との位相のずれは、出力される角度の精度劣化や応答速度の低下につながるため、位相のずれを少なくしなければならない。通常は、±10度、もしくは±45度以下が求められる。しかし、本実施形態においては、励磁信号とSIN信号、COS信号との位相のずれは±90°より小さければ良い。従って、本実施形態においては高度な位相ずれ対策を行わなくても高精度に電気角θeを取得することができる。 Furthermore, in the prior art, the phase shift between the excitation signal, the SIN signal and the COS signal leads to the deterioration of the accuracy of the output angle and the reduction of the response speed, so the phase shift must be reduced. Usually, ± 10 degrees or ± 45 degrees or less is required. However, in the present embodiment, the phase shift between the excitation signal and the SIN signal or COS signal may be smaller than ± 90 °. Therefore, in the present embodiment, the electrical angle θe can be acquired with high accuracy without taking a high countermeasure against the phase shift.
(2)第2実施形態:
上述の第1実施形態においては、フーリエ変換によって得られた励磁フーリエ信号と出力フーリエ信号に基づいて位相の関係と振幅の関係を取得していたが、フーリエ変換が行われていないデジタルデータ列に基づいて位相の関係が取得されても良い。図5は、フーリエ変換が行われていないデジタルデータ列に基づいて位相の関係を取得する構成例を示す図である。
(2) Second embodiment:
In the first embodiment described above, although the relationship between the phase and the amplitude is obtained based on the excited Fourier signal obtained by the Fourier transform and the output Fourier signal, a digital data string not subjected to the Fourier transform The phase relationship may be obtained based on the above. FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration for acquiring a phase relationship based on a digital data string not subjected to Fourier transform.
図5においては、図1と同様の構成に図1と同一の符号を付して示している。ここでは、図1と異なる構成について説明し、図1と同一の構成については説明を省略する。図5に示す電気角取得システム100は、フーリエ変換によって励磁周波数成分を取得する励磁信号取得部20を備えていない。むろん、電気角θeの算出以外の目的(例えば断線検出等)で励磁信号をレゾルバ11に入力しても良い。
In FIG. 5, the same components as in FIG. 1 are shown with the same reference numerals as in FIG. Here, the configuration different from that of FIG. 1 will be described, and the description of the same configuration as that of FIG. 1 will be omitted. The electrical
ただし、本実施形態においては励磁信号発生部130と位相関係取得部400とが接続されている。励磁信号発生部130は、パラメータ設定部70で設定された励磁周波数frで正弦波信号を生成する機能を有しており、励磁周波数frの正弦波信号のデジタルデータを生成し、当該正弦波信号のアナログ信号を増幅器12に出力する機能を有している。本実施形態において励磁信号発生部130は、当該正弦波信号のデジタルデータに基づいて、励磁信号として出力した正弦波信号の任意のタイミングでの振幅を出力可能である。従って、励磁信号発生部130は、サンプリング周波数fsで正弦波信号をサンプリングした場合と同等のデジタルデータ列を位相関係取得部400に出力することができる。位相関係取得部400においては、この出力に基づいて、励磁信号のデジタルデータ列を取得することができる。
However, in the present embodiment, the excitation
出力信号取得部300は、上述の第1実施形態における出力信号取得部30と同等の機能(アナログデジタル変換部31b,31cおよびフーリエ変換部32b,32c)を備えているが、信号配線が異なっている。すなわち、アナログデジタル変換部31b,31cの出力は、フーリエ変換部32b,32cに供給されるとともに、位相関係取得部400にも供給される。
The output
位相関係取得部400は、励磁信号と出力信号(SIN信号およびCOS信号)との位相の関係を取得する回路であるが、上述の第1実施形態とは異なる演算法で位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部400は、励磁信号の正負を示す値と、出力信号との積によって位相の関係を取得する。
The phase
具体的には、位相関係取得部400は、励磁信号を示すデジタルデータ列p(n)を取得しながら、当該p(n)の値が正、負、0のいずれであるのかに基づいてp(n)をp'(n)に変換する。すなわち、位相関係取得部400は、p(n)>0ならばp'(n)=1、p(n)<0ならばp'(n)=−1、p(n)=0ならばp'(n)=0と変換する。ここで、nは0〜N−1である。図6は、位相関係取得部400による処理の例を示す図であり、最上部には図3に示す励磁信号と同様の励磁信号p(n)が示されている。なお、サンプリングタイミングにおけるデジタルデータ列は白丸で示されている。図6においては、励磁信号p(n)の下部に変換後のp'(n)も示されている。これらの図に示されるように、変換後のp'(n)は、励磁信号の値の正負または0に応じて1,−1,0のいずれかを取るデジタルデータ列となる。このような変換によれば、励磁信号の振幅の影響を除外して位相の関係を評価することができる。なお、p'(n)は、p(n)から変換するのではなく、回路で生成する構成等であっても良い。
Specifically, while acquiring the digital data string p (n) indicating the excitation signal, the phase
位相関係取得部400は、このようにして得られたp'(n)とSIN信号s(n)との積の和に基づいて励磁信号とSIN信号との位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部400は、以下の式(2)に基づいて判定指標Disを算出する。そして、位相関係取得部400は、判定指標Disが正であれば励磁信号とSIN信号とが同相であると判定し、判定指標Disが負であれば励磁信号とSIN信号とが逆相であると判定する。
なお、s(n)は、アナログデジタル変換部31bから位相関係取得部400に供給されたデジタルデータ列である。図6においては、SIN信号s(n)の例も示されており、当該SIN信号s(n)とp'(n)との積も示されている。この例の場合、SIN信号s(n)とp'(n)との積は正であるため判定指標Disも正となり、同相であると判定される。この判定結果は、図6に示す励磁信号とSIN信号との位相の関係に整合している。以上のような判定を行った結果、励磁信号とSIN信号とが同相であれば、位相関係取得部400はDirSin=1であることを示す信号を出力する。また、励磁信号とSIN信号とが逆相であれば、位相関係取得部400はDirSin=−1であることを示す信号を出力する。
Note that s (n) is a digital data string supplied from the analog-to-
さらに、位相関係取得部400は、p'(n)とCOS信号c(n)との積の和に基づいて励磁信号とCOS信号との位相の関係を取得する。すなわち、位相関係取得部400は、以下の式(3)に基づいて判定指標Dicを算出する。そして、位相関係取得部400は、判定指標Dicが正であれば励磁信号とCOS信号とが同相であると判定し、判定指標Dicが負であれば励磁信号とCOS信号とが逆相であると判定する。
なお、c(n)は、アナログデジタル変換部31cから位相関係取得部400に供給されたデジタルデータ列である。図6においては、COS信号c(n)の例も示されており、当該COS信号c(n)とp'(n)との積も示されている。この例の場合、COS信号c(n)とp'(n)との積は負であるため判定指標Dicも負となり、逆相であると判定される。この判定結果は、図6に示す励磁信号とCOS信号との位相の関係に整合している。以上のような判定を行った結果、励磁信号とCOS信号とが同相であれば、位相関係取得部400はDirCos=1であることを示す信号を出力する。また、励磁信号とCOS信号とが逆相であれば、位相関係取得部400はDirCos=−1であることを示す信号を出力する。なお、以上の演算は一例であり、例えば、式(2)式(3)においてp'(n)ではなくp(n)がs(n)やc(n)に乗じられる構成等であっても良い。
Note that c (n) is a digital data string supplied from the analog-to-
以上のようにして位相関係取得部400から出力される信号(DirSin、Dircos)は、上述の第1実施形態と同様であり、本実施形態における振幅取得部50は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態における電気角取得部60は、位相関係取得部400の出力信号と振幅取得部50の出力信号とに基づいて、第1実施形態と同様の処理によって電気角を取得することができる。以上の構成においても、フーリエ変換によって出力信号の励磁周波数成分が取得されるため、励磁周波数成分以外の信号の影響を除外した状態で電気角θeを取得することができ、ノイズや位相のずれ等が生じたとしても正確に電気角θeを取得することができる。
As described above, the signals (DirSin, Dircos) output from the phase
(3)第3実施形態:
上述の第1実施形態においては、励磁信号がサンプリングされるタイミングと、出力信号がサンプリングされるタイミングは同時であったが、励磁信号取得部が励磁信号をサンプリングするタイミングと、出力信号取得部が2相の出力信号をサンプリングするタイミングは異なるタイミングであってもよい。図7は、励磁信号と2相の出力信号のサンプリングタイミングが異なる構成例を示す図である。
(3) Third Embodiment:
In the first embodiment described above, the timing at which the excitation signal is sampled and the timing at which the output signal is sampled are simultaneous, but the timing at which the excitation signal acquisition unit samples the excitation signal, and the output signal acquisition unit The timing for sampling the two-phase output signal may be different. FIG. 7 is a diagram showing a configuration example in which the sampling timings of the excitation signal and the two-phase output signal are different.
図7においては、図1と同様の構成に図1と同一の符号を付して示している。ここでは、図1と異なる構成について説明し、図1と同一の構成については説明を省略する。図7に示す電気角取得システム110は、励磁信号取得部と出力信号取得部とが一部の機能を共有することで実現されている。この意味で、図7においては、励磁信号取得部と出力信号取得部とを1個の矩形内に示し、1個の符号310を付して示している。
7, the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. Here, the configuration different from that of FIG. 1 will be described, and the description of the same configuration as that of FIG. 1 will be omitted. The electrical
符号310で示される励磁信号取得部および出力信号取得部は、マルチプレクサ211aとアナログデジタル変換部210aと、フーリエ変換部22a,32b,32cを備えている。フーリエ変換部22a,32b,32cの構成は第1実施形態と同様である。マルチプレクサ211aは3入力1出力のマルチプレクサであり、増幅器13a〜13cの出力が接続されている。すなわち、マルチプレクサ211aは、一定のタイミングで入力と出力との関係を切り替える回路である。本実施形態においてマルチプレクサ211aは、パラメータ設定部70で設定されたサンプリング周波数fsからサンプリング周期1/fsを特定し、当該サンプリング周期1/fsの1/3の周期で入力と出力との関係を切り替える機能を有している。
The excitation signal acquisition unit and the output signal acquisition unit denoted by
なお、本実施形態においてマルチプレクサ211aは、励磁信号、SIN信号、COS信号の順に出力する構成となっており、COS信号の後には再び励磁信号を出力する。従って、マルチプレクサ211aは、励磁信号、SIN信号、COS信号の順に出力する動作を繰り返す。むろん、各信号の順序は一例であり、順序は任意である。
In the present embodiment, the
アナログデジタル変換部210aは、励磁信号、SIN信号、COS信号のそれぞれをサンプリング周波数fsでサンプリングしたデジタルデータ列を生成するための回路である。すなわち、アナログデジタル変換部210aは、パラメータ設定部70で設定されたサンプリング周波数fsからサンプリング周期1/fsを特定し、アナログデジタル変換部210aに入力されたアナログ信号を当該サンプリング周期1/fsの1/3の周期でデジタルデータ列に変換する。
The analog-to-
図8は、励磁信号、SIN信号、COS信号がサンプリングされる様子を説明する図である。同図8に示す各信号は、図3に示した各信号と同等である。ここでは、このような各信号からサンプリング周波数fsでサンプリング数N=8のデータを生成する例を説明する。アナログデジタル変換部210aは、サンプリング周期1/fsの1/3の周期で励磁信号、SIN信号、COS信号の順にサンプリングを行うが、図8においては、最初にサンプリングされる信号はCOS信号である例が示されており、サンプリングによってCOS信号のデジタルデータc(0)が生成される。この後、サンプリング周期1/fsの1/3の時間が経過すると、アナログデジタル変換部210aにはマルチプレクサ211aによって励磁信号が入力された状態となっている。従って、アナログデジタル変換部210aが次のサンプリングをすると、励磁信号のデジタルデータp(0)が生成される。
FIG. 8 is a diagram for explaining how the excitation signal, the SIN signal, and the COS signal are sampled. Each signal shown in FIG. 8 is equivalent to each signal shown in FIG. Here, an example of generating data of sampling number N = 8 at the sampling frequency f s from such each signal will be described. The analog-to-
さらに、サンプリング周期1/fsの1/3の時間が経過すると、アナログデジタル変換部210aにはマルチプレクサ211aによってSIN信号が入力された状態となっている。従って、アナログデジタル変換部210aが次のサンプリングをすると、SIN信号のデジタルデータs(0)が生成される。アナログデジタル変換部210aは、以後、サンプリング周期1/fsの1/3の周期でサンプリングを行うため、N×3回のデジタル変換が行われることで、COS信号c(0)〜c(7)、励磁信号p(0)〜p(7)、SIN信号s(0)〜s(7)が生成される。
Furthermore, when one third of the
さらに、アナログデジタル変換部210aは、フーリエ変換部22a,32b,32cに接続されており、サンプリング周期1/fsの1/3の周期で出力先を切り替える。すなわち、マルチプレクサ211aから励磁信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部210aがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部210aは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部22aに出力する。マルチプレクサ211aからSIN信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部210aがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部210aは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部32bに出力する。マルチプレクサ211aからCOS信号が出力されているタイミングにおいてアナログデジタル変換部210aがアナログデジタル変換を行った場合、アナログデジタル変換部210aは、変換後のデジタルデータをフーリエ変換部32cに出力する。
Further, the analog-to-
本実施形態においては、アナログデジタル変換部210aがこの切り替えをサンプリング周期1/fsの1/3の周期で実施して繰り返すことにより、フーリエ変換部22aには、第1実施形態と同様に励磁信号を示すデジタルデータ列p(n)が入力される。同様に、フーリエ変換部32bには、第1実施形態と同様にSIN信号を示すデジタルデータ列s(n)が入力される。さらに、フーリエ変換部32cには、第1実施形態と同様にCOS信号を示すデジタルデータ列c(n)が入力される。
In the present embodiment, the analog-to-
以上のようにしてフーリエ変換部22a,32b,32cに入力される信号(p(n),s(n),c(n))は、上述の第1実施形態と同様であり、本実施形態におけるフーリエ変換部22a,32b,32c、位相関係取得部40、振幅取得部50、電気角取得部60は第1実施形態と同様である。従って、フーリエ変換部22a,32b,32c、位相関係取得部40、振幅取得部50、電気角取得部60が第1実施形態と同様の動作を行うことにより、電気角を取得することができる。以上の構成においても、フーリエ変換によって励磁信号および出力信号の励磁周波数成分が取得されるため、励磁周波数成分以外の信号の影響を除外した状態で電気角θeを取得することができ、ノイズや位相のずれ等が生じたとしても正確に電気角θeを取得することができる。
The signals (p (n), s (n), c (n)) input to the
なお、本実施形態においては、マルチプレクサ211aおよびアナログデジタル変換部210aによって順番に励磁信号、SIN信号、COS信号のデジタル変換を実施するため、各信号の異なるタイミングにおけるデジタルデータが取り込まれる状態になる。従って、各デジタルデータが示す信号の位相がずれた状態となっている。そこで、本実施形態においては、当該位相のずれを補償する構成を備えていても良い。
In the present embodiment, since the
このような位相のずれの補償は、例えば、上述の第1実施形態における回転後の座標軸による励磁周波数成分の表現において、SIN信号の励磁周波数成分の実数部Sr'をSr'=Sr×cos(α+β)+Si×sin(α+β)として取得する構成等によって実現可能である。なお、βは、位相のずれ、すなわち、2π/(3fs)である。COS信号においては、励磁周波数成分の実数部Cr'をCr'=Cr×cos(α−β)+Ci×sin(α−β)として取得すればよい。以上の構成においては、SIN信号およびCOS信号の位相のずれが±90°より小さければ、励磁信号とSIN信号、COS信号との位相の関係を正確に特定することが可能である。なお、図8の例では、fs/fr=8/3=2.667>2であり、サンプリング定理fs>2frを満たしており、正確に電気角θeを取得することができる。なお、第3実施形態のように、マルチプレクサを使用する構成においては、例えば、第1実施形態等と比較してアナログデジタル変換部の数を低減することができる。従って、より低いコストで電気角取得システムを構成することができる。 Such compensation of the phase shift can be performed, for example, in the representation of the excitation frequency component by the coordinate axis after rotation in the above-described first embodiment, the real part Sr 'of the excitation frequency component of the SIN signal is expressed by Sr' = Sr × cos ( It is realizable by the composition acquired as alpha + beta) + Si x sin (alpha + beta). Here, β is a phase shift, that is, 2π / (3 f s ). In the COS signal, the real part Cr ′ of the excitation frequency component may be acquired as Cr ′ = Cr × cos (α−β) + Ci × sin (α−β). In the above configuration, if the phase shift of the SIN signal and the COS signal is smaller than ± 90 °, it is possible to accurately identify the phase relationship between the excitation signal and the SIN signal, the COS signal. In the example of FIG. 8, f s / f r = 8/3 = 2.667> 2, which satisfies the sampling theorem f s > 2 f r , and the electrical angle θe can be accurately obtained. In the configuration using the multiplexer as in the third embodiment, for example, the number of analog-to-digital converters can be reduced as compared with the first embodiment and the like. Therefore, the electrical angle acquisition system can be configured at lower cost.
(4)第4〜第8実施形態:
他にも、上述の実施形態における特徴を組み合わせた任意の実施形態を構成することが可能である。図9は、図5に示す第2実施形態のように増幅器を介することなく励磁信号発生部から励磁信号のデジタルデータ列を位相関係取得部400に供給し、さらに、図7に示す第3実施形態のようにマルチプレクサを備える構成を示す図である。当該図9に示す第4実施形態においても、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号が付してある。
(4) Fourth to eighth embodiments:
Besides, it is possible to construct any embodiment combining the features in the above-mentioned embodiments. 9 supplies the digital data string of the excitation signal from the excitation signal generation unit to the phase
図9に示す構成においては、マルチプレクサ221aが2入力1出力の構成であり、1個のアナログデジタル変換部220aによってSIN信号とCOS信号のそれぞれを順番にデジタルデータ化する。なお、マルチプレクサ221aは、2入力であるため、アナログデジタル変換部220aのサンプリング周期は、1/(2fs)である。このようにしてデジタルデータ列とされたSIN信号とCOS信号と、励磁信号発生部130が出力する励磁信号のデジタルデータ列が位相関係取得部400に入力される。また、アナログデジタル変換部220aによってデジタルデータ化されたSIN信号とCOS信号は、フーリエ変換部32b,32cのそれぞれでフーリエ変換され、励磁周波数成分が取得される。
In the configuration shown in FIG. 9, the
図10は、図1に示す第1実施形態から、励磁信号を増幅して取り込む増幅器13aや励磁信号取得部20を省略し、替わりに図5に示す第2実施形態と同様に励磁信号発生部130から位相関係取得部40に励磁信号が供給される構成である。ただし、当該図10に示す第5実施形態においては、励磁信号発生部130が出力する励磁信号のデジタルデータを、フーリエ変換部240aでフーリエ変換するように構成されている。フーリエ変換部240aでフーリエ変換された励磁フーリエ信号は位相関係取得部40に供給され、第1実施形態と同様の処理によって位相の関係が取得される。
10 omits from the first embodiment shown in FIG. 1 the
図11は、図1に示す第1実施形態から、位相の関係を取得するためにフーリエ変換を行う構成を省略した構成である。ただし、当該図11に示す第6実施形態においては、励磁信号が増幅器13aによって増幅された信号を取り込むため、アナログデジタル変換部250aで励磁信号をデジタルデータ化する。アナログデジタル変換部250aでデジタルデータとされた励磁信号は位相関係取得部400に入力される。また、アナログデジタル変換部31b,31cによってデジタルデータとされたSIN信号およびCOS信号が位相関係取得部400に入力される。位相関係取得部400においては、第2実施形態と同様の処理によって位相の関係を取得する。
FIG. 11 shows a configuration obtained by omitting the configuration for performing Fourier transform to obtain the phase relationship from the first embodiment shown in FIG. However, in the sixth embodiment shown in FIG. 11, the excitation signal is converted into digital data by the analog-to-
図12は、図9に示す第4実施形態の位相関係取得部400を位相関係取得部40に置換し、フーリエ変換後の励磁信号、SIN信号およびCOS信号に基づいて位相の関係を取得するように構成された第7実施形態を示す図である。なお、当該第7実施形態においては、励磁信号発生部130が出力した励磁信号のデジタルデータをフーリエ変換するため、フーリエ変換部360aが設けられている。
12 replaces the phase
図13は、図7に示す第3実施形態において、フーリエ変換していないデジタルデータ列から位相の関係を取得するように構成した第8実施形態を示す図である。すなわち、第3実施形態においてフーリエ変換部22aを省略し、位相関係取得部40を位相関係取得部400に置換する。そして、アナログデジタル変換部210aの出力信号を位相関係取得部400に供給する構成とすることで第8実施形態を構成することができる。
FIG. 13 is a diagram showing an eighth embodiment configured to acquire a phase relationship from a digital data string not subjected to Fourier transform in the third embodiment shown in FIG. That is, in the third embodiment, the
(5)第9実施形態:
さらに、電気角取得システムは、レゾルバ11の運用過程においてレゾルバの電気角を測定する構成以外にも、種々の目的に使用可能である。図14は、レゾルバ11が取得する電気角の取得特性を測定する電気角取得特性測定システム190の構成例を示す図である。すなわち、レゾルバ11の製造過程等においては、レゾルバ11における電気角の取得特性を特定した上で出荷される場合が多い。このような場合に、レゾルバ11の特性を測定する際にも電気角取得システムを使用することができる。
(5) Ninth embodiment:
Furthermore, the electrical angle acquisition system can be used for various purposes other than the configuration in which the electrical angle of the resolver is measured in the operation process of the
さらに、上述の第1実施形態においては、励磁信号取得部20および出力信号取得部30がアナログの励磁信号および出力信号を取得していたが、既にデジタルデータ化された励磁信号および出力信号を取得する構成であっても良い。図14の電気角取得特性測定システム190は、デジタルデータ化された励磁信号および出力信号を取得する構成を備えている。
Furthermore, in the first embodiment described above, the excitation
本実施形態においては、データ収集システム200によって励磁信号および出力信号がデジタルデータ化される。データ収集システム200は、上述の第1実施形態と同様の増幅器13a〜13cと、アナログデジタル変換部21a,31b,31cを備えている。これらの機能は第1実施形態と同一である。従って、増幅器12で増幅された励磁信号が増幅器13aでさらに増幅され、アナログデジタル変換部21aでデジタルデータ列に変換される。また、レゾルバ11からの出力信号であるSIN信号は増幅器13bで増幅され、アナログデジタル変換部31bでデジタルデータ列に変換される。レゾルバ11からの出力信号であるCOS信号は増幅器13cで増幅され、アナログデジタル変換部31cでデジタルデータ列に変換される。
In the present embodiment, the excitation signal and the output signal are digitized by the
データ収集システム200は、FIFOメモリ201を備えている。また、データ収集システム200は、通信ケーブルによって電気角取得特性測定システム190に接続されている。FIFOメモリ201は、アナログデジタル変換部21a,31b,31cが出力するデジタルデータ列を記録し、先入れ先出し形式で電気角取得特性測定システム190にデジタルデータ列を出力する。なお、データ収集システム200と電気角取得特性測定システム190とを接続する通信ケーブルは種々のケーブルであって良く、例えば、USBケーブル等を採用可能である。
The
本実施形態において、モータ15aのシャフト(またはシャフトに連動して回転する部位)には、レゾルバ11のロータとエンコーダ15cが取り付けられている。モータ15aはモータドライバ15bから供給される電力によってシャフトを回転させる。エンコーダ15cは、ロータの回転角度に応じた信号(ABZ信号)を出力する。むろん、エンコーダ15cの出力態様は一例であり、絶対角が取得される構成等であっても良い。エンコーダ15cの出力信号は、データ収集システム200に入力され、他の信号と同時にサンプリングされる。
In the present embodiment, the rotor of the
データ収集システム200は、エンコーダ15cの出力信号を取り込む機械角変換部202を備えている。機械角変換部202は、エンコーダ15cの出力信号を機械角に変換する機能を有する回路である。すなわち、機械角変換部202は、エンコーダ15cの出力信号に基づいて、ロータの機械角(0°〜360°)を示すデータを生成し、FIFOメモリ201に記憶させる。当該機械角を示すデータも、先入れ先出し形式で電気角取得特性測定システム190に出力される。なお、本実施形態においては、エンコーダ15cの出力信号から得られた機械角がリファレンスとなる。
The
電気角取得特性測定システム190は、汎用的なコンピュータであり、CPU等を含む図示しない制御部を備えている。当該制御部は、図示しないプログラムを実行することが可能であり、当該プログラムにより、メモリ191を適宜利用して第1実施形態と同様の種々の機能を実行することができる。すなわち、制御部は、励磁信号取得部290、出力信号取得部390、位相関係取得部40、振幅取得部50、電気角取得部60、パラメータ設定部700として機能する。ここで、第1実施形態と同一の機能は同一の符号で表記している。なお、制御部は、これらの機能以外にも精度取得部800として機能する。
The electrical angle acquisition
電気角取得特性測定システム190においては、利用者が与えたトリガ等に応じてメモリ191におけるデータの取り込みの開始や停止を実施可能である。取り込みが開始されると、データ収集システム200から出力された励磁信号および出力信号のデジタルデータや機械角を示すデータがメモリ191に記録される。
The electrical angle acquisition
励磁信号取得部290は、フーリエ変換部22aを有しており、第1実施形態と同様のフーリエ変換を実施可能である。すなわち、励磁信号取得部290は、メモリ191を参照してデジタルデータ化された励磁信号を取得し、フーリエ変換部22aの機能によって励磁信号の励磁周波数成分P(m)を取得し、出力する。出力信号取得部390は、フーリエ変換部32b,32cを有しており、第1実施形態と同様のフーリエ変換を実施可能である。すなわち、出力信号取得部390は、メモリ191を参照してデジタルデータ化されたSIN信号を取得し、フーリエ変換部32bの機能によってSIN信号の励磁周波数成分S(m)を取得し、出力する。また、出力信号取得部390は、メモリ191を参照してデジタルデータ化されたCOS信号を取得し、フーリエ変換部32cの機能によってCOS信号の励磁周波数成分C(m)を取得し、出力する。
The excitation
位相関係取得部40、振幅取得部50、電気角取得部60は、第1実施形態と同様の機能を有している。ただし、本実施形態において、これらの機能はソフトウェアによって実現される。電気角取得部60が電気角θeを取得すると、精度取得部800は、取得された電気角θeとリファレンスとのずれを示す情報を取得し、出力する。
The phase
精度取得部800は、ロータの機械角に基づいて、電気角取得部60が取得した電気角の精度を取得する機能を有している。すなわち、データ収集システム200においては、機械角変換部202がエンコーダ15cの出力信号に基づいてロータの機械角を取得してリファレンスとするため、本実施形態では当該リファレンスに基づいて電気角の精度を取得する。
The
電気角の精度は、種々の指標で特定されて良く、本実施形態においては、機械角誤差=(電気角−(軸倍角×機械角))/軸倍角が精度を示す指標である。精度取得部800は、エンコーダ15cの出力信号から得られた機械角と、電気角取得部60が取得した電気角θeと軸倍角とに基づいて機械角誤差を取得する。なお、軸倍角が2以上の場合、軸倍角×機械角が360°より大きくなる場合があるため、軸倍角×機械角が360°より大きい場合、軸倍角×機械角が360°未満になるまで360°を減じる処理を繰り返す。
The accuracy of the electrical angle may be specified by various indexes, and in the present embodiment, the mechanical angle error = (electrical angle− (axis double angle × mechanical angle)) / axis double angle is an index indicating the accuracy. The
機械角誤差が取得されると、精度取得部800は機械角誤差を出力する。なお、出力態様は、種々の態様であって良く、例えば、機械角を横軸とし、機械角誤差を縦軸としたグラフ等であっても良いし、機械角誤差の統計値等であっても良く、種々の態様を想定可能である。また、電気角の精度は、ロータの機械角に基づいて評価されれば良く、当該機械角を電気角に変換し、変換後の電気角と電気角取得部60が取得した電気角θeとの差分等によって精度が評価されても良く、種々の構成を採用可能である。また、出力先も限定されず、図示しないディスプレイ以外にも、測定データを記録するための図示しないデータベースや、図示しないプリンター等が出力先となる構成等であっても良い。
When the mechanical angle error is acquired, the
なお、本実施形態において、パラメータ設定部700は、キーボード等の入力部による利用者の入力に基づいてパラメータの入力を受け付けることができる。パラメータ設定部700は、上述の第1実施形態と同様にサンプリング数Nを受け付けることが可能であり、受け付けたパラメータでフーリエ変換部22a,32b,32cにフーリエ変換を実施させることができる。従って、例えば、励磁信号発生部13における励磁信号の励磁周波数frが10kHzであり、アナログデジタル変換部21a,31b,31cにおけるサンプリング周波数fsが320kHzに設定されている場合等において、利用者は、fr/fsが1/32であることに基づいてNを32,64などと設定することにより、m=N×fr/fsを整数にすることが可能である。
In the present embodiment, the
むろん、パラメータ設定部700においてサンプリング周波数fs、励磁周波数frを受け付け、データ収集システム200におけるアナログデジタル変換のサンプリング周波数を制御可能であっても良いし、励磁信号発生部13における励磁信号の励磁周波数を制御可能であっても良い。
Of course, the
本実施形態において、パラメータ設定部700は、さらに、モータ15aを制御するためのパラメータの入力を受け付けることができ、当該パラメータでモータ15aを制御することができる。この意味で、パラメータ設定部700はモータ制御部として機能する。すなわち、パラメータ設定部700は、モータ15aを動作させるためのパラメータ、例えば、回転速度や、一定期間毎に一定角度回転させる際の期間および角度等を設定することができる。
In the present embodiment, the
モータ15aを操作させるためのパラメータが入力されると、パラメータ設定部700からモータドライバ15bに対してパラメータに応じた制御信号が出力される。この結果モータドライバ15bは、当該パラメータが示す動作でモータ15aが駆動するようにモータ15aを制御する。
When a parameter for operating the
以上の構成において、利用者の指示等により測定開始トリガが発生すると、パラメータ設定部700がモータ制御部として機能し、モータ15aの動作パラメータに応じた制御信号をモータドライバ15bに出力する。この結果モータドライバ15bがモータ15aを回転駆動させ、パラメータに応じた回転を行わせる。
In the above configuration, when the measurement start trigger is generated by the user's instruction or the like, the
また、電気角取得特性測定システム190は、測定開始トリガに応じてメモリ191に対する取り込みを開始する。この結果、励磁信号および出力信号のデジタルデータや機械角を示すデータがメモリ191に記録される。この後、電気角取得特性測定システム190は、FIFOメモリ201がオーバーフローしないように、定期的にFIFOメモリ201のデータを取り込む。
In addition, the electrical angle acquisition
機械角0°〜360°に相当するデジタルデータ列がメモリ191に取り込まれると、パラメータ設定部700は、モータドライバ15bに制御信号を出力してモータ15aの回転を停止させる。さらに、励磁信号取得部290および出力信号取得部390は、フーリエ変換処理を開始する。なお、エンコーダ15cの出力信号に基づいて機械角が取得された時点での電気角を計算する際にフーリエ変換に算入されるデータは、種々の手法で特定されて良い。例えば、当該時点を中心に前後ほぼ等しい数のデータをサンプリング数N個収集してフーリエ変換に算入する構成等を採用可能である。なお、サンプルの収集は、当該時点を含む前後の期間におけるサンプルがN個収集される構成であれば良い。
When a digital data string corresponding to a mechanical angle of 0 ° to 360 ° is taken into the
以上のようにして、N個のサンプルが収集されると、フーリエ変換部22a、32b,32cがフーリエ変換を行い、その結果に基づいて位相関係取得部40が位相の関係を取得し、振幅取得部50が振幅を取得する。そして、これらの結果に基づいて電気角取得部60が電気角θeを取得し、精度取得部800が機械角誤差を取得する。このような処理は、エンコーダ15cの出力信号によって特定された複数の機械角について実施され、当該複数の機械角のそれぞれにおける機械角誤差が取得される。以上の構成によれば、数秒程度で機械角毎の機械角誤差が取得される。上述の特許文献1のようなトラッキングループ型デジタル角度変換器を使用して電気角取得特性測定システムを構築する場合、測定データが落ち着くまで時間がかかることや、FIFOメモリが備わっていないため、ロータが停止した状態で測定し、移動させ、再度停止させて測定する作業を繰り返す必要がある。このため、例えば、1周で72点の機械角誤差を取得するのに、回転を開始してから数分を要していた。しかし、本実施形態においてはモータ15aを停止させる必要はなく、例えば、1周512点の機械角誤差を取得するのに、モータ15aの回転開始から数秒程度で機械角誤差が取得され、レゾルバ11の特性として評価することが可能になる。従って、製造段階でレゾルバ11の良否の判定等に多大な効果がある。
As described above, when N samples are collected, the
なお、電気角取得特性測定システム190において電気角を取得するための構成は、図14に示す構成以外にも種々の構成を採用可能である。例えば、電気角を取得するための構成が、第2実施形態〜第8実施形態のいずれかの構成であってもよい。従って、例えば、フーリエ変換されていない励磁信号および出力信号のデジタルデータに基づいて励磁信号と出力信号との位相の関係が取得されても良い。また、例えば、データ収集システム200において励磁信号や出力信号を取り込む際に、マルチプレクサが利用されても良い。さらに、ロータがモータ15a以外の動力によって回転駆動されても良い。例えば、手動や空気圧、油圧、バネ等の弾性力等によってロータが回転駆動される構成等が採用されてもよい。さらに、モータ15aの回転がギア等を介してロータに伝達されても良いし、モータ15aのシャフトがギアを介して回転する構成等であっても良い。
In addition, the structure for acquiring an electrical angle in the electrical angle acquisition
(6)他の実施形態:
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、電気角取得システムや電気角取得特性測定システムがノイズ低減のためのフィルタを備えていても良い。フィルタは各所に配置可能であるが、例えば、デジタルデータ列に対してフィルタリングするのであれば、アナログデジタル変換部21a,31b,31cのそれぞれとフーリエ変換部22a,32b,32cのそれぞれとの間にデジタルフィルタを配置する構成等を採用可能である。デジタルフィルタは、種々の態様であって良く、FIR(Finite impulse response)、IIR(Infinite impulse response)、バタワース形式のローパスフィルタやバンドパスフィルタ等を採用可能である。むろん、電気角θeを取得し、さらに他の値、例えば、ロータの回転速度等を取得する構成であってもよい。
(6) Other embodiments:
The above embodiment is an example for carrying out the present invention, and various other embodiments can be adopted without departing from the scope of the present invention. For example, the electrical angle acquisition system or the electrical angle acquisition characteristic measurement system may include a filter for noise reduction. Although the filter can be arranged at each place, for example, when filtering with respect to a digital data string, it is between the respective analog-to-
さらに、振幅の最大値が一致していないSIN信号とCOS信号に基づいて楕円補正を行う構成であっても良い。すなわち、上述の実施形態においては、SIN信号の振幅はKsinθeでありCOS信号の振幅はKcosθeであるため、振幅の最大値が
一致する。しかし、両信号の振幅の最大値を完全に一致させるために増幅器13b,13cの増幅率や、出力巻線の巻線数を詳細に調整することが必要になると、電気角θeを取得するための準備が煩雑になる場合がある。
Furthermore, the configuration may be such that elliptic correction is performed based on the SIN signal and the COS signal whose maximum values of amplitude do not match. That is, in the above-described embodiment, since the amplitude of the SIN signal is K sin θe and the amplitude of the COS signal is K cos θ e, the maximum values of the amplitudes coincide with each other. However, when it becomes necessary to adjust in detail the amplification factors of the
そこで、SIN信号とCOS信号における振幅の最大値が不一致である状態で測定を行ってもよい。すなわち、増幅器13bによる増幅後のSIN信号がb・sinθe・sin(2πfrt)、増幅器13cによる増幅後のCOS信号がa・cosθe・sin(2πfrt)である場合を想定する。ただし、b≠aである。
Therefore, the measurement may be performed in a state in which the maximum values of the amplitudes in the SIN signal and the COS signal do not match. That, SIN signal after amplification by the
この場合において、図2Cに示すような電気角θeによるSIN信号とCOS信号との振幅の変化を示す図を作成すると、振幅値のプロットが円にならず楕円になる。図15は、a>bである場合における電気角θeによるSIN信号とCOS信号との振幅の変化を示す図である。図15においては、振幅値のプロットを二点鎖線で示しており、同図15に示すようにプロット結果は楕円になる。一方、SIN信号とCOS信号の振幅の最大値が等しい場合における振幅値のプロットは、一点鎖線で示すような円形になる。 In this case, when a diagram showing the change in the amplitude of the SIN signal and the COS signal according to the electrical angle θe as shown in FIG. 2C is created, the plot of the amplitude value becomes an ellipse instead of a circle. FIG. 15 is a diagram showing a change in the amplitude of the SIN signal and the COS signal according to the electrical angle θe when a> b. In FIG. 15, the plot of the amplitude value is shown by a two-dot chain line, and as shown in FIG. 15, the plot result is an ellipse. On the other hand, when the maximum values of the amplitudes of the SIN signal and the COS signal are equal, the plot of the amplitude value is a circle as shown by an alternate long and short dash line.
ここで、COS信号の振幅値がxとなる場合の振幅値を、振幅値が不一致の場合についてy、振幅値が一致する場合についてy'とすると、y'=(a/b)yとなる。従って、この関係を利用すれば、振幅値が不一致である場合の電気角θeを取得することが可能になる。具体的には、例えば、第1実施形態において、振幅取得部50が、一方の出力信号であるSIN信号の振幅をa/b倍に補正するか、または、他方の出力信号であるCOS信号の振幅をb/a倍に補正する構成を採用可能である。すなわち、振幅取得部50が、上述のPwrSinを(a/b)PwrSinに補正する構成や、PwrCosを(b/a)PwrCosに補正する構成等を採用可能である。以上の構成の場合、補正は電気角θeを取得する段階で1度実行すればよく、演算量を低減することができる。また、SIN信号をデジタルデータ化したデータ列をs(n)、COS信号をデジタルデータ化したデータ列をc(n)とした場合において、s(n)を(a/b)s(n)と補正する構成や、c(n)を(b/a)c(n)と補正する構成等を採用可能である。なお、この構成において、補正は、サンプリング毎に行われる。なお、a,bは、増幅器13b,13cの出力信号における振幅の最大値を測定して取得する構成や、パラメータ設定部70によって設定される構成等を採用可能であり、種々の構成を採用可能である。なお、前者の場合、ロータを複数回回転させて振幅の最大値を測定すれば、より正確な値を取得することができる。
Here, assuming that the amplitude value when the amplitude value of the COS signal is x is y when the amplitude values do not match and y ′ when the amplitude values match, y ′ = (a / b) y . Therefore, using this relationship, it is possible to obtain the electrical angle θe in the case where the amplitude values do not match. Specifically, for example, in the first embodiment, the
さらに、電気角取得システムにおいては、ある瞬間の電気角θeを取得するためにサンプリング数Nのサンプルの収集を必要とするため、当該サンプリング数Nの収集の過程でロータが回転すると、測定値と現在の値とで誤差が発生し得る。そこで、このような誤差を補正する構成が採用されてもよい。例えば、サンプリング数Nの収集に要する期間をロータの回転速度から演算したり、ロータの回転速度に対する誤差の特性を予め演算や統計等によって算出したりすれば、誤差の特性を特定することができる。そこで、当該特性に基づいて特定される誤差を、電気角θeから減じた値を電気角θeとして取得する構成が採用されてもよい。なお、誤差の特性は、例えば、回転速度に対する誤差の関係を示す関数等によって特定可能である。この場合、ロータの回転速度と誤差との関係がパラメータ設定部70によって設定され、ロータの回転速度に応じて誤差が特定され、電気角θeが補正される構成等を採用可能である。
Furthermore, in the electrical angle acquisition system, it is necessary to collect a sampling number N of samples in order to acquire an electrical angle θe at a certain moment, so when the rotor rotates in the process of collecting the sampling number N, An error may occur with the current value. Therefore, a configuration for correcting such an error may be employed. For example, if the period required for collecting the sampling number N is calculated from the rotational speed of the rotor, or the characteristics of the error with respect to the rotational speed of the rotor are calculated in advance by calculation, statistics or the like, the error characteristics can be specified. . Therefore, a configuration may be employed in which a value obtained by subtracting an error specified based on the characteristic from the electrical angle θe is acquired as the electrical angle θe. The characteristic of the error can be specified, for example, by a function or the like that indicates the relationship of the error to the rotational speed. In this case, the relationship between the rotational speed of the rotor and the error is set by the
さらに、パラメータ設定部70,700においては、上述のサンプリング周波数fs、サンプリング数N、励磁周波数fr以外にも種々のパラメータを設定可能に構成されて良い。例えば、軸倍角、レゾルバ11と電気角取得システムとの結線情報(結線によって図2B,図2Cの特性が変化し得る)、励磁信号の振幅E、励磁信号や出力信号の振幅の中心電圧(例えば、異常検出に利用可能)、上述の出力信号の振幅a,b、ノイズフィルタの特性(例えば、パラメータによってフィルタリング特性を指定可能にする等)、電気角出力の形式(シリアル、パラレル、電圧、A B Z、U V W等)、励磁信号に対するSIN信号、COS信号の位相ずれ(既知のずれを補正可能にする)、機械角、電気角の原点ずれ(例えば、レゾルバ11を装置に任意の角度で固定し、後で機械角0度の位置と電気角0度の位置を調整できる構成とする等)、N個のサンプリングの間における電気角θeのずれ(ロータの回転速度による誤差の補正値)等が入力可能であっても良い。
Furthermore, the
回転検出器は、1相励磁2相出力の構成であれば良く、励磁巻線が1相存在し、出力巻線が2相存在し、励磁巻線に対して励磁信号が入力された状態で、2相の出力巻線から出力信号が出力される構成であれば良い。すなわち、出力信号がロータの回転に応じて変調され、当該出力信号と励磁信号とに基づいて、電気角を特定することができればよい。励磁巻線や出力巻線、ロータの態様は、各種の態様とされて良い。 The rotation detector may be configured as a one-phase excitation two-phase output, in which one excitation winding exists, two output windings exist, and an excitation signal is input to the excitation winding. The output signal may be output from two-phase output windings. That is, the output signal may be modulated according to the rotation of the rotor, and the electrical angle may be specified based on the output signal and the excitation signal. The modes of the excitation winding, the output winding, and the rotor may be various modes.
励磁信号取得部は、励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得することができればよい。すなわち、励磁信号取得部は、励磁信号を取り込み、電気角を取得するために必要な成分である励磁周波数成分を抽出することができればよい。励磁信号取得部においては、励磁信号の励磁周波数成分を取得することができればよく、励磁信号取得部が取り込む励磁信号の態様は種々の態様であって良い。 The excitation signal acquisition part should just acquire the excitation frequency component of an excitation signal by Fourier-transform. That is, the excitation signal acquisition unit has only to be capable of taking in the excitation signal and extracting an excitation frequency component that is a component necessary for acquiring the electrical angle. In the excitation signal acquisition unit, the excitation frequency component of the excitation signal may be acquired, and the aspect of the excitation signal acquired by the excitation signal acquisition unit may be various modes.
例えば、励磁信号取得部に対してアナログの励磁信号が入力されてもよいし、励磁信号取得部に対してデジタルの励磁信号が入力されても良い。前者であれば、励磁信号取得部においてデジタルアナログ変換が行われる。後者においては、励磁信号取得部が励磁信号をデジタルデータとして取り込むことができればよく、デジタルデータとしての励磁信号は、パラメータに基づいて生成された信号であっても良いし、回転検出器に供給されたアナログの励磁信号がデジタルアナログ変換された信号であっても良く、種々の構成が採用可能である。なお、励磁信号の発生源は、電気角取得システムに備えられていても良いし、電気角取得システムの外部に備えられていても良い。 For example, an analog excitation signal may be input to the excitation signal acquisition unit, or a digital excitation signal may be input to the excitation signal acquisition unit. In the former case, digital-to-analog conversion is performed in the excitation signal acquisition unit. In the latter case, it is sufficient that the excitation signal acquisition unit can capture the excitation signal as digital data, and the excitation signal as digital data may be a signal generated based on a parameter or may be supplied to the rotation detector. The excitation signal may be a signal obtained by digital-to-analog conversion, and various configurations can be adopted. The generation source of the excitation signal may be provided in the electrical angle acquisition system, or may be provided outside the electrical angle acquisition system.
励磁周波数は、励磁信号の周波数であり、当該励磁周波数で振動する種々の信号を励磁信号とすることができる。励磁信号は、典型的には正弦波等の三角関数で表現される信号であり、励磁信号が生成された段階では単一の周波数成分を有する。 The excitation frequency is the frequency of the excitation signal, and various signals oscillating at the excitation frequency can be used as the excitation signal. The excitation signal is typically a signal represented by a trigonometric function such as a sine wave, and has a single frequency component at the stage when the excitation signal is generated.
フーリエ変換は、時間空間の信号である励磁信号を周波数空間の信号に変換することができればよく、励磁信号の励磁周波数成分を抽出できるように変換が行われればよい。従って、複数の周波数成分を示すデジタルデータ列が生成され、デジタルデータ列の中から励磁周波数成分が選択されてもよいし、励磁周波数成分に相当するデータが算出される構成等であっても良い。 The Fourier transform only needs to be capable of converting an excitation signal, which is a time space signal, into a frequency space signal, and may be performed so as to extract an excitation frequency component of the excitation signal. Therefore, a digital data string representing a plurality of frequency components may be generated, an excitation frequency component may be selected from among the digital data strings, or data corresponding to the excitation frequency component may be calculated. .
励磁周波数成分の抽出は、種々の態様で実行されてよい。例えば、フーリエ変換において、励磁周波数と等しい周波数成分が得られている場合、当該周波数成分が励磁周波数成分として取得される。また、励磁周波数と等しい周波数成分が得られていない場合、フーリエ変換によって得られた複数の周波数成分のデータの中から、励磁周波数に最も近い周波数の成分や励磁周波数から既定範囲内の周波数の成分が選択されて励磁周波数成分と見なされても良い。このようなフーリエ変換の特徴は、出力信号取得部も同様である。従って、励磁信号取得部と出力信号取得部とは、同一のフーリエ変換部によって実現されても良く、この場合、順番に励磁信号と出力信号とのそれぞれについてフーリエ変換が行われる。 Extraction of excitation frequency components may be performed in various manners. For example, when a frequency component equal to the excitation frequency is obtained in the Fourier transform, the frequency component is acquired as the excitation frequency component. In addition, when a frequency component equal to the excitation frequency is not obtained, among the data of a plurality of frequency components obtained by Fourier transform, the component of the frequency closest to the excitation frequency or the component of the frequency within a predetermined range from the excitation frequency Is selected and may be regarded as an excitation frequency component. The characteristics of such Fourier transform are the same as in the output signal acquisition unit. Therefore, the excitation signal acquisition unit and the output signal acquisition unit may be realized by the same Fourier transform unit. In this case, Fourier transformation is performed on each of the excitation signal and the output signal in order.
出力信号取得部は、2相の出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得することができればよい。すなわち、出力信号は、回転検出器のロータの回転に応じて変調された状態で出力される。そして、当該出力信号は、励磁信号によって励磁された信号であるため、振幅等が変調したとしても、励磁信号の周波数と同等の周波数で変化する信号となって出力される。出力信号が変調された様子を特定するための基準は励磁信号であり、励磁信号は励磁周波数の信号であるため、出力信号において電気角を取得するために必要な成分は励磁周波数成分である。そこで、出力信号取得部は、出力信号を取り込み、電気角を取得するために必要な成分である励磁周波数成分を抽出することができればよい。 The output signal acquisition part should just acquire the excitation frequency component of the two-phase output signal by Fourier-transform. That is, the output signal is output in a modulated state according to the rotation of the rotor of the rotation detector. Since the output signal is a signal excited by the excitation signal, even if the amplitude or the like is modulated, the output signal is output as a signal that changes at a frequency equivalent to the frequency of the excitation signal. Since the reference for identifying how the output signal is modulated is the excitation signal, and the excitation signal is a signal of the excitation frequency, the component necessary to obtain the electrical angle in the output signal is the excitation frequency component. Then, the output signal acquisition part should just take in an output signal and can extract the excitation frequency component which is a component required in order to acquire an electrical angle.
2相の出力信号は、回転検出器から出力される信号であり、これらの2相の出力信号に基づいて電気角が取得可能であれば良い。出力信号取得部が取り込む出力信号の態様は種々の態様であって良い。例えば、出力信号取得部に対してアナログの出力信号が入力されてもよいし、出力信号取得部に対してデジタルの出力信号が入力されても良い。前者であれば、出力信号取得部においてデジタルアナログ変換が行われる。後者であれば、出力信号取得部の外部で出力信号がデジタルアナログ変換される。 The two-phase output signal is a signal output from the rotation detector, and it is sufficient if an electrical angle can be obtained based on these two-phase output signals. The aspect of the output signal which an output signal acquisition part takes in may be various aspects. For example, an analog output signal may be input to the output signal acquisition unit, or a digital output signal may be input to the output signal acquisition unit. In the former case, digital-to-analog conversion is performed in the output signal acquisition unit. In the latter case, the output signal is subjected to digital-to-analog conversion outside the output signal acquisition unit.
位相関係取得部は、励磁信号と、2相の出力信号とに基づいて、励磁信号と2相の出力信号との位相の関係を取得することができればよい。すなわち、回転検出器の特性(巻線の結線等)が変化しなければ、励磁信号と2相の出力信号とにおける位相の関係は固定的である。従って、位相の関係が判明すれば、電気角の象限(電気角が属する角度範囲)が特定される。位相関係取得部は、このような電気角の取得の基になる情報として位相の関係を取得することができればよい。 The phase relationship acquisition unit only needs to acquire the phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal. That is, if the characteristics of the rotation detector (wire connections and the like) do not change, the relationship between the phases of the excitation signal and the two-phase output signal is fixed. Therefore, if the phase relationship is known, the quadrant of the electrical angle (the angular range to which the electrical angle belongs) is identified. The phase relationship acquiring unit only needs to be able to acquire the phase relationship as information that is the basis of such acquisition of the electrical angle.
位相の関係を取得するための構成としては、種々の構成を採用可能であり、上述のような座標軸の回転以外にも種々の手法を採用可能である。例えば、励磁信号とSIN信号との内積によって両者の位相の関係が取得され、励磁信号とCOS信号との内積によって両者の位相の関係が取得される構成を採用可能である。より具体的には、励磁信号の励磁周波数成分P(m)とSIN信号をフーリエ変換した出力フーリエ信号であるS(m)の内積、すなわち、Sr・Pr+Si・Piを計算し、計算結果が正であれば同相、負であれば逆相とする構成を採用可能である。また、励磁信号の励磁周波数成分P(m)とCOS信号をフーリエ変換した出力フーリエ信号であるC(m)の内積、すなわち、Cr・Pr+Ci・Piを計算し、計算結果が正であれば同相、負であれば逆相とする構成を採用可能である。 As the configuration for acquiring the phase relationship, various configurations can be adopted, and various methods other than the rotation of the coordinate axes as described above can be adopted. For example, it is possible to adopt a configuration in which the relation between the phases of the excitation signal and the SIN signal is acquired by the inner product of the excitation signal and the relation between the phases of the two is acquired by the inner product of the excitation signal and the COS signal. More specifically, the inner product of the excitation frequency component P (m) of the excitation signal and the output Fourier signal S (m) obtained by Fourier-transforming the SIN signal, ie, Sr · Pr + Si · Pi, is calculated. If it is, it is possible to adopt a configuration in which it is in phase, and in the case of negative, it is in opposite phase. Also, the inner product of the excitation frequency component P (m) of the excitation signal and the output Fourier signal C (m) obtained by subjecting the COS signal to Fourier transform, ie, Cr · Pr + Ci · Pi, is calculated. If negative, it is possible to adopt a configuration in which the phases are reversed.
振幅取得部は、2相の出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の出力信号の振幅を取得することができればよい。すなわち、回転検出器の特性が変化しなければ、2相の出力信号の振幅によって電気角の角度の候補が特定される。振幅取得部は、このような電気角の取得の基になる情報として振幅を取得することができればよい。振幅を取得するための構成としては、種々の構成を採用可能であり、上述のような実数部と虚数部の2乗の平方根以外の手法で取得されても良い。例えば、上述の座標軸回転が行われた後の実数部が振幅と見なされる構成等が採用されてもよい。 The amplitude acquiring unit only needs to acquire the amplitudes of the two-phase output signal based on the excitation frequency components of the two-phase output signal. That is, if the characteristics of the rotation detector do not change, candidates for the electrical angle are identified by the amplitudes of the two-phase output signal. The amplitude acquiring unit only needs to acquire the amplitude as information on which such an electrical angle is to be acquired. Various configurations can be adopted as the configuration for acquiring the amplitude, and the acquisition may be performed by a method other than the square root of the square of the real part and the imaginary part as described above. For example, a configuration in which the real part after the above-mentioned coordinate axis rotation is performed may be considered as an amplitude may be employed.
電気角取得部は、位相の関係と2相の出力信号の振幅とに基づいて、回転検出器の電気角を取得することができればよい。すなわち、電気角取得部は、振幅の比によって特定される角度の候補から、位相の関係に基づいて特定された電気角の象限内に含まれる角度を選択して電気角とすることができればよい。 The electrical angle acquisition unit only needs to be able to acquire the electrical angle of the rotation detector based on the phase relationship and the amplitude of the two-phase output signal. That is, the electrical angle acquisition unit may select an angle included in the quadrant of the electrical angle specified based on the phase relationship from the candidate of the angle identified by the ratio of the amplitudes and set the angle as the electrical angle. .
さらに、フーリエ変換結果X(k)から励磁周波数成分を取得する際には、k=mであり、m=N×fr/fsが整数となることが好ましいが、N×fr/fsが整数値でない場合であっても、mがN×fr/fsに近ければよい。すなわち、mがN×fr/fsに近ければ、フーリエ変換結果X(m)が励磁周波数成分であると見なすことが可能である。mとN×fr/fsとの差分が生じている場合、その差分に応じて電気角θeの誤差が変化するため、誤差が許容範囲にあるmが選択できるのであれば、X(m)が励磁周波数成分であると見なす構成であると言える。 Furthermore, when acquiring the excitation frequency component from the Fourier transform result X (k), it is preferable that k = m and m = N × f r / f s be an integer, but N × f r / f Even if s is not an integer value, m may be close to N × f r / f s . That is, if m is close to N × f r / f s , it is possible to consider that the Fourier transform result X (m) is the excitation frequency component. If the difference between m and N × f r / f s is occurring, because the error of the electrical angle θe is changed according to the difference, if the m error is in the allowable range can be selected, X (m Can be regarded as the excitation frequency component.
なお請求項に記載された各手段の機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら各手段の機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。さらに、本発明は、方法としても、コンピュータプログラムとしても、コンピュータプログラムの記録媒体としても成立する。むろん、そのコンピュータプログラムの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体であってもよい。 The functions of each means described in the claims are realized by hardware resources whose functions are specified by the configuration itself, hardware resources whose functions are specified by a program, or a combination thereof. Also, the functions of these means are not limited to those realized by hardware resources that are physically independent of each other. Furthermore, the present invention is realized as a method, a computer program, and a computer program recording medium. Of course, the recording medium of the computer program may be a magnetic recording medium, a magneto-optical recording medium, or any recording medium developed in the future.
10…電気角取得システム、11…レゾルバ、12…増幅器、13…励磁信号発生部、13a…増幅器、13b…増幅器、13c…増幅器、15a…モータ、15b…モータドライバ、15c…エンコーダ、20…励磁信号取得部、21a…アナログデジタル変換部、22a…フーリエ変換部、30…出力信号取得部、31b…アナログデジタル変換部、31c…アナログデジタル変換部、32b…フーリエ変換部、32c…フーリエ変換部、40…位相関係取得部、50…振幅取得部、60…電気角取得部、70…パラメータ設定部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
を備える電気角取得システム。 An electrical angle acquisition system for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output,
An excitation signal acquisition unit that acquires an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transformation;
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquiring unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit for acquiring the amplitude of the two-phase output signal based on the excitation frequency component of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
Electrical angle acquisition system provided with
アナログの前記励磁信号をデジタルデータに変換し、フーリエ変換して励磁フーリエ信号を取得し、前記励磁フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して取得し、
前記出力信号取得部は、
アナログの前記出力信号をデジタルデータに変換し、フーリエ変換して出力フーリエ信号を取得し、前記出力フーリエ信号から励磁周波数成分を選択して取得する、
請求項1に記載の電気角取得システム。 The excitation signal acquisition unit
Converting the analog excitation signal into digital data and performing Fourier transform to obtain an excitation Fourier signal; selecting and acquiring an excitation frequency component from the excitation Fourier signal;
The output signal acquisition unit
Converting the analog output signal into digital data, performing Fourier transform to obtain an output Fourier signal, and selecting and obtaining an excitation frequency component from the output Fourier signal;
The electrical angle acquisition system according to claim 1.
請求項2に記載の電気角取得システム。 The timing at which the excitation signal acquisition unit samples the excitation signal and the timing at which the output signal acquisition unit samples the two-phase output signal are simultaneous.
The electrical angle acquisition system according to claim 2.
請求項2に記載の電気角取得システム。 The timing at which the excitation signal acquisition unit samples the excitation signal is different from the timing at which the output signal acquisition unit samples the two-phase output signal.
The electrical angle acquisition system according to claim 2.
アナログの前記励磁信号をサンプリング周波数fsでN(Nは2以上の整数)個サンプリングすることでデジタルデータに変換し、式(1)によってフーリエ変換して前記励磁フーリエ信号を取得し、前記励磁フーリエ信号から式(1)におけるX(m)(ただし、mはN×fr/fsに等しい整数値であり、frは励磁周波数である)に相当するデータを選択して前記励磁信号の励磁周波数成分として取得し、
前記出力信号取得部は、
アナログの前記出力信号をサンプリング周波数fsでN個サンプリングすることでデジタルデータに変換し、式(1)によってフーリエ変換して前記出力フーリエ信号を取得し、前記出力フーリエ信号から式(1)におけるX(m)に相当するデータを選択して前記出力信号の励磁周波数成分として取得する、
The analog excitation signal is converted into digital data by sampling N (N is an integer of 2 or more) at the sampling frequency f s , Fourier-transforming the equation (1) to obtain the excitation Fourier signal, and the excitation The excitation signal is selected from data corresponding to X (m) in the equation (1) (where m is an integer equal to N × f r / f s and f r is the excitation frequency) from the Fourier signal Acquired as the excitation frequency component of the
The output signal acquisition unit
The analog output signal is converted into digital data by sampling N at the sampling frequency f s , Fourier-transforming according to equation (1) to obtain the output Fourier signal, and from the output Fourier signal in equation (1) Data corresponding to X (m) is selected and acquired as an excitation frequency component of the output signal,
請求項1〜請求項5のいずれかに記載の電気角取得システム。 A parameter setting unit configured to set at least one of a sampling frequency f s , a sampling number N, and an excitation frequency f r ;
The electrical angle acquisition system according to any one of claims 1 to 5.
前記出力信号はアナログ増幅器で増幅された信号である、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電気角取得システム。 The excitation signal is a signal amplified by an analog amplifier,
The output signal is a signal amplified by an analog amplifier,
The electrical angle acquisition system according to any one of claims 1 to 6.
前記回転検出器の特性によって決定される、前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅との組み合わせと、前記電気角との関係に基づいて、前記電気角を取得する、
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電気角取得システム。 The electrical angle acquisition unit
Acquiring the electrical angle based on a combination of the phase relationship and the amplitude of the two-phase output signal, which is determined by the characteristics of the rotation detector, and the electrical angle;
The electrical angle acquisition system according to any one of claims 1 to 7.
一方の前記出力信号の前記振幅が他方の前記出力信号の前記振幅のb/a倍である(a≠b)である場合、一方の前記出力信号の前記振幅をa/b倍に補正するか、または、他方の前記出力信号の前記振幅をb/a倍に補正する、
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の電気角取得システム。 The amplitude acquisition unit
If the amplitude of one of the output signals is b / a times (a ≠ b) times the amplitude of the other of the output signals, is the amplitude of one of the output signals corrected to a / b times? Or the amplitude of the other output signal is corrected to b / a times,
The electrical angle acquisition system according to any one of claims 1 to 8.
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
を含む電気角取得方法。 An electrical angle acquisition method for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output,
An excitation signal acquisition step of acquiring an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transform;
An output signal acquisition step of acquiring excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition step of acquiring a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition step of acquiring amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition step of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the phase relationship and the amplitude of the two-phase output signal;
How to get electrical angle including.
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
として機能させる電気角取得プログラム。 A computer for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output;
An excitation signal acquisition unit that acquires an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transform,
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit that acquires amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit that acquires an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
Electrical angle acquisition program to function as.
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
を備える電気角取得システム。 An electrical angle acquisition system for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output,
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit for acquiring the amplitude of the two-phase output signal based on the excitation frequency component of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
Electrical angle acquisition system provided with
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
を含む電気角取得方法。 An electrical angle acquisition method for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output,
An output signal acquisition step of acquiring excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition step of acquiring a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition step of acquiring amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
How to get electrical angle including.
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
として機能させる電気角取得プログラム。 A computer for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output;
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquiring unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit that acquires amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
Electrical angle acquisition program to function as.
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部と、
を備える電気角取得特性測定システム。 An electrical angle acquisition characteristic measuring system for measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of one phase excitation two phase output,
An excitation signal acquisition unit that acquires an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transformation;
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquiring unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit for acquiring the amplitude of the two-phase output signal based on the excitation frequency component of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition unit for acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
An electrical angle acquisition characteristic measurement system comprising:
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得工程と、
を含む電気角取得特性測定方法。 An electrical angle acquisition characteristic measuring method of measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a one-phase excitation two-phase output rotation detector,
An excitation signal acquisition step of acquiring an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transform;
An output signal acquisition step of acquiring excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition step of acquiring a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition step of acquiring amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition step of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the phase relationship and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition step of acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
Electrical angle acquisition characteristics measurement method including:
前記励磁信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する励磁信号取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号の励磁周波数成分と、2相の前記出力信号の励磁周波数成分とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部、
として機能させる電気角取得特性測定プログラム。 A computer for measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output;
An excitation signal acquisition unit that acquires an excitation frequency component of the excitation signal by Fourier transform,
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on an excitation frequency component of the excitation signal and an excitation frequency component of the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit that acquires amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit that acquires an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition unit for acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
Electrical angle acquisition characteristic measurement program to function as.
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部と、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部と、
を備える電気角取得特性測定システム。 An electrical angle acquisition characteristic measuring system for measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of one phase excitation two phase output,
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit for acquiring the amplitude of the two-phase output signal based on the excitation frequency component of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit for acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition unit for acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
An electrical angle acquisition characteristic measurement system comprising:
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得工程と、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得工程と、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得工程と、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得工程と、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得工程と、
を含む電気角取得特性測定方法。 An electrical angle acquisition characteristic measuring method of measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a one-phase excitation two-phase output rotation detector,
An output signal acquisition step of acquiring excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquisition step of acquiring a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition step of acquiring amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition step of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on the phase relationship and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition step of acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
Electrical angle acquisition characteristics measurement method including:
2相の前記出力信号の励磁周波数成分をフーリエ変換によって取得する出力信号取得部、
前記励磁信号と、2相の前記出力信号とに基づいて、前記励磁信号と2相の前記出力信号との位相の関係を取得する位相関係取得部、
2相の前記出力信号の励磁周波数成分に基づいて、2相の前記出力信号の振幅を取得する振幅取得部、
前記位相の関係と2相の前記出力信号の前記振幅とに基づいて、前記回転検出器の電気角を取得する電気角取得部、
前記回転検出器のロータの機械角に基づいて、前記回転検出器の電気角の精度を取得する精度取得部、
として機能させる電気角取得特性測定プログラム。 A computer for measuring a characteristic of acquiring an electrical angle of the rotation detector based on an excitation signal and an output signal of a rotation detector of a one-phase excitation two-phase output;
An output signal acquisition unit that acquires excitation frequency components of the two-phase output signal by Fourier transformation;
A phase relationship acquiring unit that acquires a phase relationship between the excitation signal and the two-phase output signal based on the excitation signal and the two-phase output signal;
An amplitude acquisition unit that acquires amplitudes of the two-phase output signal based on excitation frequency components of the two-phase output signal;
An electrical angle acquisition unit that acquires an electrical angle of the rotation detector based on the relationship between the phases and the amplitude of the two-phase output signal;
An accuracy acquisition unit for acquiring the accuracy of the electrical angle of the rotation detector based on the mechanical angle of the rotor of the rotation detector;
Electrical angle acquisition characteristic measurement program to function as.
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