JP2019196972A - 回転角補正装置およびモータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】回転角補正装置およびモータ制御システムに関し、たとえば、レゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する技術を提供する。【解決手段】回転角補正装置８００は、モータに取り付けられたレゾルバから出力される信号を変換するレゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する。到達時間計測部８０１は、現在周期において、出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの到達時間を計測する。参照時間算出部８０２は、現在周期において、前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの参照時間を算出する。時間差算出部８０３は、到達時間と参照時間との時間差を算出する。誤差角度算出部８０４は、到達時間と参照時間との時間差と前回周期の角速度とを乗算することによって、誤差角度を算出する。補正部８０５は、誤差角度に基づいて、出力回転角を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転角補正装置およびモータ制御システムに関し、たとえば、レゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する技術に関する。

従来からレゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する装置が知られている。たとえば、特許文献１に記載の装置では、位置検出器が、電動機電流の特定周波数成分を周波数解析し、周波数解析結果に基づいて位置検出器の周期的な誤差を推定し、角度誤差推定部が、周波数解析部で解析した結果から誤差量を推定して補正する。

特許６１８４６０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回転角補正装置は、周波数数解析などの処理を必要とするため、回転角を補正するための演算量が多くなる。その結果、回転角の補正のための演算をハードウェアで実行する場合には回路規模が増大し、ソフトウェアで実施した場合には、高速なＣＰＵおよび大容量のメモリが必要となる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかであろう。

一実施形態の回転角補正装置は、現在周期において、出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの到達時間と、現在周期において、モータが前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに、出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの参照時間との差と前回周期の角速度とを乗算することによって、誤差角度を算出し、誤差角度に基づいて、出力回転角を補正する。

一実施形態の回転角補正装置によれば、少ない演算量で、回転角を補正することができる。

第１の実施形態の回転角補正装置の構成を表わす図である。 第２の実施形態のモータ制御システムの構成を表わす図である。 第２の実施形態の回転角補正装置１００の構成を表わす図である。 到達時間Ｓ（ｎ，ｉ）、参照時間ＳＥ（ｎ，ｉ）、時間差ΔＳ（ｎ，ｉ）、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）を説明するための図である。 第２の実施形態の到達時間計測部２０の構成を表わす図である。 第３の実施形態で設定される不検出期間を説明するための図である。 第３の実施形態の回転角補正装置２００の構成を表わす図である。 第３の実施形態の到達時間計測部１２０の構成を表わす図である。 交流モータ７０２の加速または減速によって、周期の時間が変化する例を説明するための図である。 第４の実施形態の回転角補正装置３００の構成を表わす図である。 第４の実施形態の加減速補正量算出部４２の構成を表わす図である。 第５の実施形態の加減速補正量算出部２４２の構成を表わす図である。 第６の実施形態の加減速補正量算出部３４２の構成を表わす図である。 第７の実施形態の加減速補正量算出部５４２の構成を表わす図である。 第８の実施形態の回転角補正装置５００の構成を表わす図である。 時間−角速度マップの例を表わす図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の回転角補正装置の構成を表わす図である。

図１を参照して、回転角補正装置は、モータに取り付けられたレゾルバから出力される信号を変換するレゾルバデジタルコンバータの出力回転角θ（ｔ）を補正する。

到達時間計測部８０１は、現在周期において、出力回転角θ（ｔ）が基準角から指定回転角に到達するまでの到達時間を計測する。

参照時間算出部８０２は、現在周期において、前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに出力回転角θ（ｔ）が基準角から指定回転角に到達するまでの参照時間を算出する。

時間差算出部８０３は、到達時間と参照時間との時間差を算出する。
誤差角度算出部８０４は、到達時間と参照時間との時間差と前回周期の角速度とを乗算することによって、誤差角度を算出する。

補正部８０５は、誤差角度に基づいて、出力回転角θ（ｔ）を補正する。
以上のように、本実施の形態によれば、周波数解析などの処理を必要としないため、少ない演算量で、出力回転角θ（ｔ）を補正することができる。

［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態のモータ制御システムの構成を表わす図である。

モータ制御システム７０１は、交流モータ７０２と、モータドライバ７０３と、モータ制御部７０４と、レゾルバ７０５と、レゾルバデジタルコンバータ７０６と、回転角補正装置１００とを備える。

モータドライバ７０３は、交流モータ７０２を駆動する。モータドライバ７０３は、直流電源からの直流電力をインバータによって交流電流に変換して交流モータ７０２を駆動する。

モータ制御部７０４は、マイクロコンピュータにより構成される。モータ制御部７０４は、モータドライバ７０３から交流モータ７０２へ送られる電流を制御する。交流モータ７０２の通電制御において、モータ制御部７０４は、レゾルバデジタルコンバータ７０６により検出されて、回転角補正装置１００によって補正されたロータ回転角度θ（ｔ）に応じて、交流モータ７０２に供給する電流を制御する。

レゾルバ７０５は、交流モータ７０２の回転角の正弦（サイン：sine）を表すアナログ正弦波信号と、交流モータ７０２の回転角の余弦（コサイン：cosine）を表すアナログ余弦波信号とを出力する。

レゾルバデジタルコンバータ７０６は、レゾルバ７０５から出力される正弦波信号および余弦波信号をデジタル値に変換し、デジタル変換後の正弦波信号および余弦波信号に基づいて、交流モータ７０２の回転角を出力する。

図３は、第２の実施形態の回転角補正装置１００の構成を表わす図である。図４は、到達時間Ｓ（ｎ，ｉ）、参照時間ＳＥ（ｎ，ｉ）、時間差ΔＳ（ｎ，ｉ）、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）を説明するための図である。

以下の説明では、レゾルバデジタルコンバータ７０６からの出力回転角θは、０°以上３６０°未満であり、１２ビット（０〜４０９５）で表されているものとする。出力回転角θを１６進数表示で表すと、（ＸＸＸ）₁₆となる。出力回転角θの１ビットは、以下の式で表される単位角度θｕを表わす。

θｕ＝３６０°／４０９６≒０．０８７８°…（１）
出力回転角θの最大値は、以下の数値Ｘで表される。

Ｘ＝（４０９５）₁₀＝（ＦＦＦ）₁₆…（２）
図４に示すように、出力回転角θの最小値から最大値の範囲は、区分Ｒ（１）〜区分Ｒ（２^m）の２^m個に分割される。

区分Ｒ（１）の出力回転角θの範囲は、以下の式で表される。
０≦θ＜Ｂθ（１）…（３）
区分Ｒ（ｋ）の出力回転角θの範囲は、以下の式で表される。ただし、ｋ＝２〜２^mである。

Ｂθ（ｋ−１）≦θ＜Ｂθ（ｔ）…（４）
ｉ＝１〜ｍについて、指定回転角Ｂθ（ｉ）は、以下の式で表される。

Ｂθ（ｉ）＝（３６０／２^m）×ｉ…（５）
以下の説明では、ｍ＝３として説明する。

回転角補正装置１００は、基準角検出部１２と、前回周期時間計測部１４と、前回角速度出力部１６と、単位時間算出部１８と、到達時間計測部２０と、参照時間算出部２２と、時間差算出部２４と、誤差角度算出部２６と、補正部２８とを備える。

基準角検出部１２は、入力される出力回転角θ（ｔ）が基準角である０°に達した時に前回周期時間計測部１４に通知する。ここで、出力回転角θ（ｔ）のサンプル間隔は、クロックＣＬＫの周期ΔＴｃｋである。

前回周期時間計測部１４は、基準角検出部１２から前回通知を受けた第１のタイミング（すなわち、前回周期において出力回転角θ（ｔ）が基準角（０°）に達したタイミング）と、基準角検出部１２から今回通知を受けた第２のタイミング（すなわち、出力回転角θ（ｔ）が基準角（０°）に達したタイミング）との差に基づいて、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）を求める。具体的には、前回周期時間計測部１４は、第１のタイミングから第２２のタイミングまでの時間をカウントし、カウント結果を前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）として出力する。前回周期時間計測部１４は、クロックＣＬＫの周期ΔＴｃｋごとに、カウント値を１つインクリメントする。

前回角速度出力部１６は、式（６）に示すように、３６０°を前回周期時間Ｔ（ｎ−１）で除算することによって、前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。具体的には、前回角速度出力部１６は、３６０°を表わす数値Ｘ（ＦＦＦ）₁₆を前回周期時間Ｔ（ｎ−１）で除算することによって、前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。

Ｖ（ｎ−１）＝３６０°／Ｔ（ｎ−１）…（６）
到達時間計測部２０は、図４に示すように、出力回転角θ（ｔ）が基準角（０°）から、指定回転角Ｂθ（ｉ）に達するまでの到達時間Ｓ（ｎ，ｉ）を計測する。ただし、ｉ＝１〜８である。指定回転角Ｂθ（８）に達するまでの到達時間Ｓ（ｎ，８）は、現在周期の時間Ｔ（ｎ）と等しい。

Ｓ（ｎ，８）＝Ｔ（ｎ）…（７）
単位時間算出部１８は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）を単位角度（３６０／θｕ）で除算することによって、前回周期において、出力回転角θが１ビット変化するのに要する単位時間ｔｕ（ｎ−１）を求める。単位時間算出部１８は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）を右へ１２ビットシフトさせることによって、単位時間ｔｕ（ｎ−１）を求める。

ｔｕ（ｎ−１）＝Ｔ（ｎ−１）×（θｕ／３６０）…（８）
参照時間算出部２２は、指定回転角Ｂθ（ｉ）と単位時間ｔｕ（ｎ−１）とを乗算することによって、交流モータ７０２が前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに、出力回転角θ（ｔ）が基準角度０°から指定回転角Ｂθ（ｉ）に達するまでの参照時間ＳＥ（ｎ，ｉ）を求める。

ＳＥ（ｎ−１，ｉ）＝Ｂθ（ｉ）×ｔｕ（ｎ−１）…（９）
時間差算出部２４は、到達時間Ｓ（ｎ，ｉ）から参照時間ＳＥ（ｎ，ｉ）を減算することによって、時間差ΔＳ（ｎ，ｉ）を算出する。

ΔＳ（ｎ，ｉ）＝Ｓ（ｎ，ｉ）−ＳＥ（ｎ，ｉ）…（１０）
誤差角度算出部２６は、時間差ΔＳ（ｎ，ｉ）と前回角速度Ｖ（ｎ−１）とを乗算することによって、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）を求める。

Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）＝Ｖ（ｎ−１）×ΔＳ（ｎ，ｉ）…（１１）
たとえば、図４に示すように、到達時間計測部２０によって、出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（４）に到達するまでの到達時間Ｓ（ｎ，４）が計測される。参照時間算出部２２によって、前回角速度Ｖ（ｎ−１）の傾きの直線が指定回転角Ｂθ（４）と交差する参照時間ＳＥ（ｎ，４）が算出される。時間差算出部２４によって、Ｓ（ｎ，４）とＳＥ（ｎ，４）との時間差ΔＳ（ｎ，ｉ）が算出される。誤差角度算出部２６によって、時間差ΔＳ（ｎ，４）と前回角速度Ｖ（ｎ−１）とを乗算することによって、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，４）が得られる。

補正部２８は、出力回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）（ｉ＝１〜８）を用いて、補正後回転角θ′（ｔ）を求める。補正部２８は、出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｊ）（ｊ＝１〜８のいずれか）に該当する場合には、出力回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ）とを加算することによって、補正後回転角θ′（ｔ）を求める。補正部２８は、回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｊ）とＢθ（ｊ＋１）との間に存在する場合には、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ＋１）との線形補間によって、回転角θ（ｔ）に対する誤差角後Δｄｅｇ（ｎ，θ（ｔ）を求める）。補正部２８は、回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，θ（ｔ））とを加算することによって、補正後回転角θ′（ｔ）を求める。

図５は、第２の実施形態の到達時間計測部２０の構成を表わす図である。
到達時間計測部２０は、区分変化検出部１５１と、リセット付きカウンタ１５２と、カウント値更新制御部１５３とを備える。

区分変化検出部１５１は、シフタ５１と、遅延器５２と、減算器５３とを備える。
シフタ５１は、１２ビットの出力回転角θ（ｔ）を右へ（１２−ｍ）ビット、すなわち右へ９ビットシフトする。

遅延器５２は、シフタ５１の出力をΔＴｃｋ時間だけ遅延させる。
減算器５３は、クロックＣＬＫの周期ΔＴｃｋごとにシフタ５１の出力から遅延器５２の出力を減算して、検出信号ＤＥを出力する。

上記の構成によって、区分変化検出部１５１によって、出力回転角θ（ｔ）が右へ（１２−ｍ）ビットシフトし、シフト後の最下位ビットに変化があるときに、検出信号ＤＥが「１」となり、シフト後の最下位ビットに変化がないときに、検出信号ＤＥが「０」となる。検出信号ＤＥが「１」となることによって、出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｉ）（ｉ＝１〜２^m）に到達されたことが示される。

リセット付きカウンタ１５２は、クロックＣＬＫの周期ΔＴｃｋごとにカウント値ＣＴを更新する。リセット付きカウンタ１５２は、出力回転角θ（ｔ）が「０」のときに、カウント値ＣＴを「０」にリセットする。

カウント値更新制御部１５３は、一定値保持レジスタ５９と、スイッチ６０と、値保持部６１とを備える。

一定値保持レジスタ５９は、一定値「０」を保持する。
スイッチ６０は、出力回転角θ（ｔ）が「０」のときに、一定値保持レジスタ５９から出力される「０」を出力する。スイッチ６０は、出力回転角θ（ｔ）が「０」以外のときに、リセット付きカウンタ１５２の出力（カウント値ＣＴ）を出力する。

値保持部６１は、検出信号ＤＥが「１」のときには、スイッチ６０の出力（カウント値ＣＴ）を出力するとともに、スイッチ６０の出力を保持する。値保持部６１は、検出信号ＤＥが「０」のときには、保持している値（スイッチ６０の出力）を出力する。

上記の構成によって、カウント値更新制御部１５３は、検出信号ＤＥが「１」のときには、現在のカウント値ＣＴをリセット付きカウンタ１５２から取得して、カウント値をＳ（ｎ，ｉ）として出力する。カウント値更新制御部１５３は、検出信号ＤＥが「０」のときには、現在のカウント値をリセット付きカウンタ１５２から取得せず、前回に取得したカウント値をＳ（ｎ，ｉ）として出力する。

以上のように、本実施の形態によれば、到達時間と参照時間との時間差に基づいて、誤差角度を算出するので、周波数解析などの処理に比べて、少ない演算量で、回転角を補正することができる。

［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態で設定される不検出期間を説明するための図である。

本実施の形態では、到達時間計測部は、図６に示すような出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｉ）に達した直後の不検出期間では、到達時間を計測しない。ここで、不検出期間の長さは、一例として前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）を２^m+1で除算した値とするが、状況に応じて不検出期間は変更できるものとする。本実施の形態では、２^m+1は、１６である。

図７は、第３の実施形態の回転角補正装置２００の構成を表わす図である。
第３の実施形態の回転角補正装置２００が、第２の実施形態の回転角補正装置１００と相違する点は、到達時間計測部１２０である。

図８は、第３の実施形態の到達時間計測部１２０の構成を表わす図である。
到達時間計測部１２０は、第２の実施形態の到達時間計測部２０の構成要素に加えて、リセット付きカウンタ１６１と、シフタ７１と、関係演算部７７と、一定値保持レジスタ７８と、スイッチ７９と、遅延器８０とを備える。また、到達時間計測部１２０は、第２の実施形態のカウント値更新制御部１５３に代えて、カウント値更新制御部１９３を備える。

リセット付きカウンタ１６１は、クロックＣＬＫの周期ΔＴｃｋごとにカウント値ＣＴ２を更新する。リセット付きカウンタ１６１は、検出信号ＤＥ２が「１」のときに、カウント値ＣＴ２を「０」にリセットする。

カウント値更新制御部１９３が、第２の実施形態のカウント値更新制御部１５３と相違する点は、値保持部６１に代えて、値保持部１９１を備える点である。

値保持部１９１は、検出信号ＤＥ２が「１」のときには、スイッチ６０の出力（カウント値ＣＴ）を出力するとともに、スイッチ６０の出力を保持する。値保持部１９１は、検出信号ＤＥ２が「０」のときには、保持している値（スイッチ６０の出力）を出力する。

シフタ７１は、前回周期時間Ｔ（ｎ−１）を本例の場合m+1、すなわち４ビット右にシフトする。

関係演算部７７は、前回周期時間Ｔ（ｎ−１）を右に４ビットシフトしたＴ′（ｎ−１）とリセット付きカウンタ１６１の出力とを比較する。

前回周期時間Ｔ（ｎ−１）を右へ４ビットシフトしたＴ′（ｎ−１）がリセット付きカウンタ１６１の出力（カウント値ＣＴ２）以下のときに、マスク信号Ｍｓを「１」に設定する。

前回周期時間Ｔ（ｎ−１）を４ビット右へシフトしたＴ′（ｎ−１）がリセット付きカウンタ１６１の出力（カウント値ＣＴ２）を超えるときに、マスク信号Ｍｓを「０」に設定する。

一定値保持レジスタ７８は、一定値「０」を保持する。
スイッチ７９は、マスク信号Ｍｓが「０」のときには、一定値保持レジスタ７８から出力される「０」を検出信号ＤＥ２として出力する。スイッチ７９は、マスク信号ＭＡが「１」のときには、検出信号ＤＥを検出信号ＤＥ２として出力する。

以上のように、本実施の形態によれば、出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｉ）に達した直後の不検出期間では、到達時間を計測しないので、出力回転角の区分の数２^mを多くした場合に、出力回転角に発生するランダムノイズなどの影響を受けにくくすることができる。

［第４の実施形態］
第２および第３の実施形態では、周期ごとの時間が相違しないことを前提とした。本実施の形態では、交流モータ７０２が加速または減速することによって、周期の時間が相違した場合に、前述のノイズに基づく補正に加えて、加速または減速に基づく誤差角を補正する。

図９は、交流モータ７０２の加速または減速によって、周期の時間が変化する例を説明するための図である。

前々回周期の時間Ｔ（ｎ−２）と前回周期の時間がＴ（ｎ−１）とが相違することによって、前回周期では、出力回転角θ（ｔ）が前々回周期の角速度Ｖ（ｎ−２）で３６０°に達する時間では、３６０°に達しない。前回周期で、実際に回転角θ（ｔ）が３６０°に達するタイミングでは、前々回周期の角速度Ｖ（ｎ−２）では、３６０°＋ΔΦ（ｎ−１）の角度に達する。本実施の形態では、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）を現在周期において補正する。

図１０は、第４の実施形態の回転角補正装置３００の構成を表わす図である。
第３の実施の形態の回転角補正装置３００が、第２の実施形態の回転角補正装置１００と相違する点は、加減速補正量算出部４２を備える点と、補正部２８の代わりに補正部３２８とを備える点である。

図１１は、第４の実施形態の加減速補正量算出部４２の構成を表わす図である。
加減速補正量算出部４２は、演算部９７と、乗算部９８とを備える。

演算部９７は、以下の式で表されるように、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と前々回周期の時間Ｔ（ｎ−２）との差と前々回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）との積である角度誤差ΔΦ（ｎ−１）を現在周期において誤差角度算出部２６から取得する。

ΔΦ（ｎ−１）＝Ｖ（ｎ−２）｛Ｔ（ｎ−１）−Ｔ（ｎ−２）｝…（１２）
角度誤差ΔΦ（ｎ−１）は、以下の式で示されるように、誤差角度算出部２６から現在周期において出力される誤差角度Δｄｅｇ（ｎ−１，８）と等しい。

ΔΦ（ｎ−１）＝Δｄｅｇ（ｎ−１，８）…（１３）
演算部９７は、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）に基づいて、以下の式に示すように、出力回転角θの単位角度θｕ当りの角度誤差ｄφ（ｎ）を求める。ここで、単位角度θｕは、式（１）で示されるように出力回転角θの１ビット当たりの角度の大きさである。

ｄφ（ｎ）＝ΔΦ（ｎ−１）×（θｕ／３６０）…（１４）
乗算部９８は、出力回転角θ（ｔ）と、現在周期の単位角度θｕ当りの角度誤差ｄφ（ｎ）とを乗算することによって、出力回転角θ（ｔ）に対する加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。

ａθ（ｎ，ｔ）＝θ（ｔ）×ｄφ（ｎ）…（１５）
補正部３２８は、出力回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｉ）（ｉ＝１〜８）と加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）とを用いて、補正後回転角θ１′（ｔ）を求める。

補正部３２８は、出力回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｊ）（ｊ＝１〜８のいずれか）に該当する場合には、出力回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ）とを加算することによって、補正後回転角θ１′（ｔ）を求める。補正部３２８は、回転角θ（ｔ）が指定回転角Ｂθ（ｊ）とＢθ（ｊ＋１）との間に存在する場合には、誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，ｊ＋１）との線形補間によって、回転角θ（ｔ）に対する誤差角後Δｄｅｇ（ｎ，θ（ｔ）を求める）。補正部３２８は、回転角θ（ｔ）と誤差角度Δｄｅｇ（ｎ，θ（ｔ））とを加算することによって、補正後回転角θ１′（ｔ）を求める。補正部３２８は、補正後回転角θ１′（ｔ）から加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を減算することによって、補正後回転角θ′（ｔ）を算出する。

以上のように、本実施の形態によれば、交流モータが加速または減速することによって、周期の時間が変化した場合に、加速または減速に基づく誤差角を補正することができる。

［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態の加減速補正量算出部２４２の構成を表わす図である。

加減速補正量算出部２４２は、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）が閾値未満のときに、角度誤差Φ（ｎ−１）を「０」として、加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。

加減速補正量算出部２４２は、誤差角処理部１８１と、演算部９７と、乗算部９８とを備える。演算部９７と、乗算部９８は、第４の実施形態と同様である。

誤差角処理部１８１は、絶対値出力部８３と、符号出力部８６と、一定値保持レジスタ８４と、スイッチ８５と、符号付加部８７とを備える。

絶対値出力部８３は、入力された角度誤差ΔΦ（ｎ−１）（＝Δｄｅｇ（ｎ−１，８））の絶対値を出力する。

符号出力部８６は、入力された角度誤差ΔΦ（ｎ−１）（＝Δｄｅｇ（ｎ−１，８））の出力の符号を出力する。

一定値保持レジスタ８４は、「０」を保持する。
スイッチ８５は、絶対値出力部８３から出力される角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の絶対値が閾値「１０」以上の場合に、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の絶対値を出力する。スイッチ８５は、絶対値出力部８３から出力される角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の絶対値が閾値「１０」未満の場合に、一定値保持レジスタ８４に保持されている「０」を出力する。

符号付加部８７は、スイッチ８５の出力に、符号出力部８６から出力される符号を付加する。

以上の構成を有する誤差角処理部１８１によって、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の大きさが閾値「１０」未満の場合に、演算部９７へは、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）に代わりに、「０」が供給される。

以上のように、本実施の形態によれば、角度誤差が閾値未満のときに、角度誤差を「０」として、加減速補正量を算出するので、交流モータの加速または減速が行われずに、角度誤差にノイズが重畳されただけの場合に、加速または減速による補正が実行されないようにすることができる。

［第６の実施形態］
図１３は、第６の実施形態の加減速補正量算出部３４２の構成を表わす図である。

加減速補正量算出部３４２は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と、前々回周期の時間Ｔ（ｎ−２）との差が閾値未満のときには、前回周期において加減速補正量ａθ（ｎ−１，ｔ）を算出するのに用いた角度誤差を用いて、現在周期の加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。

加減速補正量算出部３４２は、周期時間変化判定部１８２と、演算部９７と、乗算部９８とを備える。演算部９７と、乗算部９８は、第４の実施形態と同様である。

周期時間変化判定部１８２は、ラッチ部８８と、遅延器８９と、減算器９０と、絶対値出力部９１と、比較器９２と、値保持部９５とを備える。

ラッチ部８８は、前回周期時間Ｔ（ｎ−１）を次の新たな入力があるまで保持する。
遅延器８９は、ラッチ部８８の出力をΔＴｃｋ時間だけ遅延させる。

減算器９０は、ラッチ部８８の出力から遅延器８９の出力を減算する。
絶対値出力部９１は、減算器９０の出力の絶対値を出力する。

比較器９２は、絶対値出力部９１の出力が一例として閾値「１００」とした場合、閾値「１００」以上の場合に、マスク信号ＭＡを「０」に設定し、絶対値出力部９１の出力が閾値「１００」未満の場合に、マスク信号ＭＡを「１」に設定する。

値保持部９５は、マスク信号ＭＡが「０」のとき（急加減速を表わす）に、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）を出力するととともに、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の値を保持する。値保持部９５は、マスク信号ＭＡが「１」のとき（急加減速でないことを表わす）に、保持している値（角度誤差ΔΦ（ｎ−１）の値）を出力する。

上記の構成を有する周期時間変化判定部１８２によって、Ｔ（ｎ−１）とＴ（ｎ−２）の差の大きさが閾値「１００」以上の場合に、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）が演算部９７に送られる。Ｔ（ｎ−１）とＴ（ｎ−２）の差の大きさが閾値「１００」未満の場合に、前回周期において演算部９７に出力した誤差角（ΔΦ（ｋ）、ｋ≦ｎ−２）が演算部９７に送られる。

以上のように、本実施の形態によれば、前回周期の時間と前々回周期の時間との差が閾値未満の場合に、前回周期において演算部に出力した誤差角を演算部に供給し、演算部が、この誤差角を用いて加減速補正量を算出する。これによって、交流モータの加速または減速が行われずに、角度誤差にノイズが重畳されただけの場合に、このようなノイズに基づいて補正が実行されないようにすることができる。

［第７の実施形態］
図１４は、第７の実施形態の加減速補正量算出部５４２の構成を表わす図である。

加減速補正量算出部５４２は、誤差角処理部１８１と、周期時間変化判定部１８２と、演算部９７と、乗算部９８とを備える。

演算部９７および乗算部９８は、第４〜第６の実施形態と同様である。誤差角処理部１８１は、第５の実施形態と同様である。周期時間変化判定部１８２は、第６の実施形態と同様である。

加減速補正量算出部５４２は、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）が閾値以上であり、かつ前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と、前々回周期の時間Ｔ（ｎ−２）との差が閾値以上の場合に、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）に基づいて、出力回転角θの単位角度θｕ当りの角度誤差ｄφ（ｎ）を求める。加減速補正量算出部５４２は、力回転角θ（ｔ）と、現在周期の単位角度θｕ当りの角度誤差ｄφ（ｎ）とを乗算することによって、出力回転角θ（ｔ）に対する加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。

加減速補正量算出部５４２は、角度誤差ΔΦ（ｎ−１）が閾値未満のときに、角度誤差Φ（ｎ−１）を「０」として、加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。加減速補正量算出部５４２は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と、前々回周期の時間Ｔ（ｎ−２）との差が閾値未満のときには、前回周期において加減速補正量ａθ（ｎ−１，ｔ）を算出するのに用いた角度誤差を用いて、現在周期の加減速補正量ａθ（ｎ，ｔ）を算出する。

以上のように、本実施の形態によれば、第４〜第７の実施形態と同様の効果が得られる。

［第８の実施形態］
図１５は、第８の実施形態の回転角補正装置５００の構成を表わす図である。

第８の実施形態の回転角補正装置５００が、第２の実施形態の回転角補正装置１００と相違する点は、前回角速度出力部５１６である。

第２の実施形態では、前回角速度出力部１６は、式（６）に示すように、３６０°を前回周期時間Ｔ（ｎ−１）で除算することによって、前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求めた。

Ｖ（ｎ−１）＝３６０°／Ｔ（ｎ−１）…（６）
本実施の形態では、前回角速度出力部５１６は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）との式（６）の関係を定めた時間−角速度マップを用いて、前回周期計測部から送られる前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）に対応する前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。

図１６は、時間−角速度の関係を表わす図である。
時間−角速度は、反比例特性を有する。反比例特性は、０に収束するため、一部の変化の大きい部分が重要である。図１６では、期間ｔ０〜ｔ１の範囲が変化の大きい期間であるとする。

時間−角速度マップは、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）が期間ｔ０〜ｔ１の範囲において、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）と前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）との式（６）の関係を定める。

前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）がｔ０より小さい範囲では、Ｖ（ｎ−１）とＴ（ｎ−１）との関係は、以下の一次式で近似することができる。

Ｖ（ｎ−１）＝ａ×Ｔ（ｎ−１）…（１６）
前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）がｔ１より大きい範囲では、Ｖ（ｎ−１）とＴ（ｎ−１）との関係は、以下の一次式で近似することができる。

Ｖ（ｎ−１）＝ｂ×Ｔ（ｎ−１）…（１７）
前回角速度出力部５１６は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）が期間ｔ０〜ｔ１の範囲の場合に、時間−角速度マップを用いて、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）に対応する前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。前回角速度出力部５１６は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）がｔ０より小さい範囲では、式（１６）を用いて、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）に対応する前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。前回角速度出力部５１６は、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）がｔ１より大きい範囲では、式（１７）を用いて、前回周期の時間Ｔ（ｎ−１）に対応する前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求める。

以上のように、本実施の形態によれば、式（６）の除算を実行することなく、前回周期の角速度Ｖ（ｎ−１）を求めることができるので、除算回路の数を削減できるので、回路規模を小さくすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１２ 基準角検出部、１４ 前回周期時間計測部、１６，５１６ 前回角速度出力部、１８ 単位時間算出部、２０，１２０，８０１ 到達時間計測部、２２，８０２ 参照時間算出部、２４，８０３ 時間差算出部、２６，８０４ 誤差角度算出部、２８，３２８，８０５ 補正部、４２，２４２，３４２，５４２ 加減速補正量算出部、５１ シフタ、５２，８０，８９ 遅延器、５３，９０ 減算器、５９，７８，８４ 一定値保持レジスタ、６０，７９，８５ スイッチ、６１，９５，１９１ 値保持部、７７ 関係演算部、８３，９１ 絶対値出力部、８６ 符号出力部、８７ 符号付加部、８８ ラッチ部、９２ 比較器、９７ 演算部、９８ 乗算部、１００，２００，３００，５００，８００ 回転角補正装置、１５１ 区分変化検出部、１５３，１９３ カウント値更新制御部、１５２，１６１ リセット付きカウンタ、１８１ 誤差角処理部、１８２ 周期時間変化判定部、７０１ モータ制御システム、７０２ 交流モータ、７０３ モータドライバ、７０４ モータ制御部、７０５ レゾルバ、７０６ レゾルバデジタルコンバータ。

Claims (15)

1. モータに取り付けられたレゾルバから出力される信号を変換するレゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する回転角補正装置であって、
   現在周期において、前記出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの到達時間を計測する到達時間計測部と、
   前記現在周期において、前記モータが前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに、前記出力回転角が前記基準角から前記指定回転角に到達するまでの参照時間を算出する参照時間算出部と、
   前記到達時間と前記参照時間との時間差を算出する時間差算出部と、
   前記時間差と前回周期の角速度とを乗算することによって、誤差角度を算出する誤差角度算出部と、
   前記誤差角度に基づいて、前記出力回転角を補正する補正部とを備えた、回転角補正装置。
2. 前記補正部は、前記出力回転角が前記指定回転角の場合には、前記出力回転角と前記誤差角度とを加算することによって、前記出力回転角の補正後回転角を算出する、請求項１記載の回転角補正装置。
3. 前記指定回転角は、３６０°を２^mで除算した角度のｉ倍（ｉ＝１〜２^m）である、請求項２記載の回転角補正装置。
4. 前記補正部は、前記出力回転角が複数の前記指定回転角と一致しない場合に、複数の前記指定回転角のうちの２つに対する誤差角度の線形補間によって、前記出力回転角に対する誤差角度を求め、前記出力回転角と前記出力回転角に対する誤差角度とを加算することによって、前記出力回転角の補正後回転角を算出する、請求項３記載の回転角補正装置。
5. 前記回転角補正装置は、
   前回周期において前記出力回転角が前記基準角に達した第１のタイミングと、前記出力回転角が前記基準角に達した第２のタイミングとの差に基づいて、前回周期の時間を計測する前回周期時間計測部を備える、請求項１記載の回転角補正装置。
6. 前記回転角補正装置は、
   前記計測された前回周期の時間に基づいて、前回周期の角速度を求める前回角速度出力部を備える、請求項５記載の回転角補正装置。
7. 前記前回角速度出力部は、前回周期の時間と前回周期の角速度との関係を定めたマップを用いて、前記計測された前回周期の時間に対応する前回周期の角速度を求める、請求項６記載の回転角補正装置。
8. 前記出力回転角は、ｎビットで表現されており、
   前記指定回転角が、３６０°を２^mで除算した角度のｉ倍（ｉ＝１〜２^m）のときに、
   前記到達時間計測部は、前記出力回転角を右へ（ｎ−ｍ）ビットシフトし、シフト後の最下位ビットが変化したときに、前記出力回転角が前記指定回転角に到達したと判断する、請求項１記載の回転角補正装置。
9. 前記到達時間計測部は、前記出力回転角が前記指定回転角に到達した直後の不検出期間では、前記到達時間を計測しない、請求項８記載の回転角補正装置。
10. 前記不検出期間の長さは、前記前回周期の時間未満の値である、請求項９記載の回転角補正装置。
11. 前回周期の時間と前々回周期の時間との差と前々回周期の角速度との積である角度誤差を現在周期において取得し、前記角度誤差に基づいて前記出力回転角の単位角度当りの角度誤差を求め、前記出力回転角と前記単位角度当りの角度誤差とに基づいて、前記出力回転角に対する加減速補正量を算出する加減速補正量算出部を備え、
    前記補正部は、前記誤差角度と前記加減速補正量とに基づいて、前記出力回転角を補正する、請求項１記載の回転角補正装置。
12. 前記加減速補正量算出部は、前記角度誤差が閾値未満のときに、前記角度誤差を０として、前記加減速補正量を算出する、請求項１１記載の回転角補正装置。
13. 前記加減速補正量算出部は、前記前回周期の時間と前記前々回周期の時間との差が閾値未満のときには、前回周期において前記加減速補正量を算出するのに用いた角度誤差を用いて、現在周期の前記加減速補正量を算出する、請求項１１記載の回転角補正装置。
14. 前記出力回転角は、ｎビットで表現されており、
    前記前回周期の時間を右へｎビットシフトさせることによって、前記前回周期において前記出力回転角が１ビット変化するのに要する単位時間を算出する単位時間算出部を備え、
    前記参照時間算出部は、前記指定回転角と前記単位時間とを乗算することによって、前記モータが前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに、前記出力回転角が前記基準角から前記指定回転角に到達するまでの参照時間を算出する、請求項１記載の回転角補正装置。
15. モータと、
    前記モータに取り付けられたレゾルバと、
    前記レゾルバから出力される信号を変換するレゾルバデジタルコンバータと、
    前記レゾルバデジタルコンバータの出力回転角を補正する回転角補正装置とを備え、
    前記回転角補正装置は、現在周期において、前記出力回転角が基準角から指定回転角に到達するまでの到達時間と、前記現在周期において、前記モータが前回周期の角速度と同じ角速度で回転したと仮定したときに、前記出力回転角が前記基準角から前記指定回転角に到達するまでの参照時間との差と前回周期の角速度とを乗算することによって、誤差角度を算出し、前記誤差角度に基づいて、前記出力回転角を補正する、モータ制御システム。

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