JP2020096481A - Electric motor control device and control method, and object detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は電動機の制御装置および制御方法、並びに当該電動機の制御装置を備える物体検出装置に関する。 The present disclosure relates to an electric motor control device and control method, and an object detection device including the electric motor control device.
電動機の一端に多面鏡を備える光偏向噐において電動機を一定速度で制御する速度制御装置が提案されている(例えば、特許文献1)。 There has been proposed a speed control device for controlling a motor at a constant speed in an optical deflector having a polygon mirror at one end of the motor (for example, Patent Document 1).
しかしながら、例えば、電動機によって多面体を回転させることで測距を行う測距装置において、電動機が一定速度で回転駆動される場合、所望する回転角における絶対的な測距精度、すなわち、SN比の向上を図ることができない。また、電動機により回転体が回転駆動され各種処理を実行する装置において、所望する回転角または所望の回転角範囲に対する処理精度を他の回転角または回転角範囲における処理精度よりも向上させることもできない。 However, for example, in a distance measuring device that measures a distance by rotating a polyhedron with an electric motor, when the electric motor is rotationally driven at a constant speed, the absolute distance measuring accuracy at a desired rotation angle, that is, the SN ratio is improved. Can't plan. Further, in an apparatus in which a rotating body is rotationally driven by an electric motor to execute various kinds of processing, processing accuracy for a desired rotation angle or a desired rotation angle range cannot be improved more than processing accuracy for other rotation angles or rotation angle ranges. ..
したがって、電動機の一回転周期において、所望の回転角または所望の回転角範囲における単位時間当たりの回転角の変化量を変更することが求められている。 Therefore, it is required to change the change amount of the rotation angle per unit time in a desired rotation angle or a desired rotation angle range in one rotation cycle of the electric motor.
本開示は、以下の態様として実現することが可能である。 The present disclosure can be implemented as the following aspects.
第1の態様は、電動機の制御装置を提供する。第1の態様に係る電動機の制御装置は、前記電動機の回転角を検出する回転角検出部と、前記回転角検出部により検出された前記回転角に応じて前記電動機の単位時間当たりの回転角の変化量を制御する制御部であって、前記電動機の一回転周期において、第1の回転角範囲における前記変化量を、前記第1の回転角範囲以外の第2の回転角範囲における前記変化量とは異ならせる制御部と、を備える。 The first aspect provides a control device for an electric motor. A motor control device according to a first aspect includes a rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the electric motor, and a rotation angle per unit time of the electric motor according to the rotation angle detected by the rotation angle detection unit. In the one rotation cycle of the electric motor, the change amount in the first rotation angle range is changed in the second rotation angle range other than the first rotation angle range. And a control unit for changing the amount.
第1の態様係る電動機の制御装置によれば、電動機の一回転周期において、所望の回転角または所望の回転角範囲における単位時間当たりの回転角の変化量を変更することができる。 According to the motor control device of the first aspect, it is possible to change the amount of change in the rotation angle per unit time in a desired rotation angle or a desired rotation angle range in one rotation cycle of the motor.
第2の態様は、電動機の制御方法を提供する。第2に態様に係る電動機の制御方法は、前記電動機の回転角を検出し、前記検出された前記回転角に応じて、前記電動機の一回転周期において、第1の回転角範囲における前記電動機の単位時間当たりの回転角の変化量を、前記第1の回転角範囲以外の第2の回転角範囲における前記変化量とは異ならせること、を備える。 The second aspect provides a method for controlling an electric motor. A method for controlling an electric motor according to a second aspect detects a rotation angle of the electric motor and, in one rotation cycle of the electric motor, detects the rotation angle of the electric motor in a first rotation angle range in accordance with the detected rotation angle. The amount of change in the rotation angle per unit time is made different from the amount of change in the second rotation angle range other than the first rotation angle range.
第2の態様係る電動機の制御方法によれば、電動機の一回転周期において、所望の回転角または所望の回転角範囲における単位時間当たりの回転角の変化量を変更することができる。なお、本開示は、電動機の制御方法プログラムまたは当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能記録媒体としても実現可能である。 According to the electric motor control method of the second aspect, the change amount of the rotation angle per unit time in the desired rotation angle or the desired rotation angle range can be changed in one rotation cycle of the electric motor. The present disclosure can also be realized as a control method program for an electric motor or a computer-readable recording medium that records the program.
本開示に係る電動機の制御装置、制御方法、並びに物体検出装置について、いくつかの実施形態に基づいて以下説明する。 An electric motor control device, a control method, and an object detection device according to the present disclosure will be described below based on some embodiments.
第1の実施形態:
図1に示すように、第1の実施形態に係る電動機の制御装置100は、一例として、物体検出装置300に搭載されて用いられる。制御装置100は、少なくとも制御部10および回転角センサ12を備えていれば良い。物体検出装置300は、例えば、Lidar(Light Detection and Ranging)であり、電動機20、電動機ドライバ21、発光部32、受光部36および回転体34を備えている。なお、電動機20および制御装置100の搭載対象は、物体検出装置300に限られず、所望の回転角範囲に対して他の回転角範囲よりもS/Nの向上が求められる装置、例えば、光を照射する光照射装置、薬剤等を噴霧する噴霧装置、撮像装置であっても良い。
First embodiment:
As shown in FIG. 1, the electric
制御部10は、演算部、記憶部および入出力部を備えるマイクロプロセッサであり、記憶部に格納されている各種プログラムを記憶部において展開して実行することによって、回転角センサ12により検出された回転角に応じて電動機20の単位時間当たりの回転角の変化量を制御する。より具体的には、制御部10は、回転制御信号によって電動機20の回転速度または位置を制御することによって、回転角の変化量を制御し、さらには、図3に示すように、電動機20の一回転周期において、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を第1の回転角範囲Ra1以外の回転角範囲である第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量よりも小さく制御する。この結果、回転角の変化量を変更しない従来と比較して第1の回転角範囲Ra1におけるSN比を向上させることができる。第1の実施形態において、第1の回転角範囲Ra1は、物体検出装置300における物体検出の精度を向上させたい注目領域に相当する。なお、第1の実施形態において、電動機20は、物体検出装置300における回転体34の駆動手段として用いられ、物体の検出方位が検出されることになるので、以下では、回転角を方位角とも呼ぶ。制御部10はさらに、発光部32から出力される照射光の発光タイミングを制御し、照射光が物体に当たり反射光として受光部36によって受光されるまで時間を用いて反射した物体までの距離を算出する。制御部10は、回転角センサ12、電動機ドライバ21、発光部32および受光部36と信号線で接続されており、回転角センサ12および受光部36からは検出信号を受信し、電動機ドライバ21および発光部32に対して制御信号を送信する。
The
回転角センサ12は、電動機20の回転角を検出するための回転角検出部である。回転角センサ12は、例えば、回転角を絶対値として、すなわち、回転角度値として出力するセンサであり、あるいは、回転角をカウント値として、すなわち、検出歯や検出孔の検出を電圧値または電流値として出力するセンサである。回転角センサ12としては、電動機20の回転角を正確且つ迅速に検出できるセンサであることが望ましく、例えば、回転ディスクに刻まれた目盛りを光学的に読み取り、検出角度値を出力可能なロータリエンコーダーが用いられ得る。電動機20の回転角の検出は、電動機20の位置、または、回転位置の検出と呼ぶこともできる。回転角センサ12としては、この他にも、例えば、ホール素子センサ、レゾルバが用いられ得る。
The
電動機20は、出力軸の端部に回転体34を備え、回転体34を回転駆動する。電動機20は、制御部10からの回転制御信号を受けた電動機ドライバ21によって回転速度、位置が制御される。電動機20としては、ブラシモータを始めとする種々の電動機を用いることができるが、回転角による瞬時トルクの制御が容易であるブラシレスモータを用いることが望ましい。
The
第1の実施形態において、発光部32、受光部36および回転体34によって、物体検出部が構成される。発光部32は、例えば、レーザダイオードを光源として備え赤外レーザ光を照射する。発光部32は、図示しない光源ドライバを備えており、制御部10から入力される発光制御信号に応じた発光パターンにてレーザダイオードを駆動して、レーザ光を照射する。発光部32を構成する光源は1つでも良く複数であっても良い。
In the first embodiment, the
受光部36は、例えば、1または複数のフォトダイオードを受光素子または受光素子アレイとして備える。受光部36は、各受光素子に入射された入射光量に応じた電流を電圧に変換して受光信号として制御部10へ出力する。
The
回転体34は、例えば、一面体またはポリゴンミラー等の多面体の鏡を備え、電動機20によって回転駆動される。回転体34の回転軸に沿って発光部32および受光部36が配置されることによって、発光部32から照射されたレーザ光は、鏡を介して、例えば、水平方向の360°の方位角にわたり物体を走査するために照射される。物体によって反射されたレーザ光は、照射光と同一の光経路を通り、鏡を介して受光部36に入射される。この結果、360°の方位角にわたって、物体を検出するための走査が可能となる。発光部32として複数の光源が備えられている場合、あるいは、回転体34が備える鏡または別体の鏡が垂直方向へ揺動する場合あるいはポリゴンミラーである場合には、水平方向への線としての走査のみならず、垂直方向を含む面としての走査が可能となる。また、発光部32および受光部36は鏡と共に回転体34に搭載され、回転体34と共に回転しても良く、回転体34とは別体であっても良い。さらに、回転体34は、鏡を備えることなく、アレイ状に配置された複数の発光部32と受光部36とを備え、レーザ光を外界に対して直接照射し、反射光を直接受光する構成を備えていても良い。なお、物体検出装置300としての走査範囲、走査回転角、すなわち、物体検出部によって実行されるレーザ光の照射を伴う走査実行範囲は、360°でなくてもよく、180°以上や180°未満といった走査範囲であっても良い。但し、この場合であっても、回転体34は回転駆動される。
The rotating
図2を参照して、電動機の制御装置100、より具体的には、制御部10によって実行される電動機20の回転制御処理について説明する。第1の実施形態における電動機20の回転制御処理では、回転制御信号によって回転速度を制御することによって、回転角センサ12により検出された回転角に応じて電動機20の単位時間当たりの回転角の変化量を制御する。図2に示す処理フローは、例えば、電動機20が起動された後、予め定められた間隔、例えば、数msec単位で繰り返し実行される。電動機20が物体検出装置300の駆動部として用いられる場合であって、物体検出装置300が車両に搭載されている場合には、車両のシステムが起動された後、システムが終了されるまでの期間、あるいは、物体検出装置300の作動スイッチがオンされている期間、予め定められた間隔、例えば、数msec単位で繰り返し実行される。
With reference to FIG. 2, a rotation control process of the
制御部10は、回転角センサ12から入力される回転角信号を用いて方位角θを取得する(ステップS100)。制御部10は、回転角信号が絶対値信号である場合には、回転角信号によって示される回転角、または、回転位置を電動機20の方位角θとして取得し、回転角信号がカウント信号である場合には、基準回転角または基準位置に対して加算すすることによって、電動機20の方位角θを取得する。
The
制御部10は、取得した方位角θに応じた回転速度指令値xを取得する(ステップS102)。回転速度指令値xは、例えば、制御部10が以下の関数を演算することによって算出され、取得される。
θ*=mod(θ,2π)と規定すると、回転速度指令値xは、θ*を変数とする関数f(θ*) 、すなわち、x=f(θ*)と定義できる。なお、θ:検出された電動機20の回転角である。
The
When θ * =mod(θ, 2π) is defined, the rotational speed command value x can be defined as a function f(θ * ) having θ * as a variable, that is, x=f(θ * ). Note that θ is the detected rotation angle of the
制御部10は取得された回転速度指令値xを指示する回転制御信号を電動機ドライバ21に対して出力して(ステップS104)、本処理ルーチンを終了する。電動機ドライバ21は、入力された回転速度指令値xに応じた電流値または電圧値を電動機20に供給して電動機20の回転速度N(rpm)を制御する。
The
上記関数を用いて、電動機ドライバ21に対して回転速度指令値xを指示する回転制御信号が出力された場合における電動機20の動作特性について図3を用いて説明する。図3において実線で示す特性線L1は回転制御信号を示し、破線で示す特性線L2は電動機20の実際の回転角、すなわち方位角を示す。電動機20の方位角θ=第1の判定方位角θaとなると、回転速度指令値xは電動機20の回転速度Nを通常回転速度N1から低減回転速度N2に向かって低減させる値を取る。方位角θ=第2の判定方位角θbを超えると、回転速度指令値xは電動機20の回転速度Nを低減回転速度N2から通常回転速度N1に向かって増大させる値を取る。電動機20の実際の方位角θはタイムラグを有するものの、回転制御信号に追随して変化する。
The operation characteristics of the
図4を参照して、電動機20の回転角の変化量を変更させることによって得られる、物体検出装置300としての技術上の利点について説明する。上述のように、電動機20の一回転周期において、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を第1の回転角範囲Ra1以外の第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量よりも小さく制御すると、回転角の変化量を変更しない従来と比較して第1の回転角範囲Ra1におけるSN比を向上させることができる。図4において、実線で示す特性線L3は第1の実施形態におけるS/N特性、破線で示す特性線L4は従来例、すなわち、電動機20の回転角の変化量を変更しない場合のS/N特性を示す。また、図4に示すS/N特性は、S/N∝(x)−0.5の関係が成立する系における特性である。図4に示すように、第1の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1におけるS/Nを回転角の変化量を変化させない場合と比較して向上させることができる。したがって、第1の回転角範囲Ra1におけるS/N特性を絶対的に向上させることができる。また、第1の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1におけるS/Nを第2の回転角範囲Ra2におけるS/Nよりも向上させることが可能となり、必要とされる回転角範囲におけるS/N特性を向上させつつ、不要な回転角範囲におけるS/N特性を低減することができる。
With reference to FIG. 4, a technical advantage of the
以上説明した第1の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、電動機20の一回転周期において、電動機20の回転角に応じて、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を、第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量とは異ならせることができる。すなわち、第1の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転速度Nを第2の回転角範囲Ra2における電動機20の回転速度Nよりも低くすることによって、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を小さくすることができる。電動機の制御装置100が物体検出装置300の検出部の駆動部として用いられる場合、第1の回転角範囲Ra1は、物体検出装置300における物体検出の精度を向上させたい注目領域に相当する。したがって、第1の実施形態に係る物体検出装置300によれば、第1の回転角範囲Ra1における検出時間や積分時間を確保し、検出解像度を向上させることが可能となり、また、第1の回転角範囲Ra1におけるS/N特性を第2の回転角範囲Ra2におけるS/N特性に対して絶対的に向上させることができる。なお、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量は、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転速度Nを第2の回転角範囲Ra2における電動機20の回転速度Nよりも高くすることによって、第2の回転角範囲Ra2よりも大きくされても良い。例えば、検出対象の位置変動が速い場合に、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転速度Nを増大させることによって、速い位置変動に起因する精度低下を抑制または防止することができる。
According to the electric
上述の第1の実施形態においては、関数を用いて演算によって回転速度指令値xが取得された。これに対して、図5に示すように、予め用意された通常回転速度指令値および低減回転速度指令値を用いて電動機20における回転速度Nが制御されても良い。図5に示す処理フローは、図2に示す処理フローと同様の条件で実行される。
In the above-described first embodiment, the rotation speed command value x is acquired by calculation using a function. On the other hand, as shown in FIG. 5, the rotation speed N of the
制御部10は、回転角センサ12から入力される回転角信号を用いて方位角θを取得する(ステップS200)。制御部10は、取得した方位角θが第1の判定方位角θa以上であり、第2の判定方位角θb以下であるか、すなわち、θa≦θ≦θbの関係を満たすか否かを判定する(ステップS202)。第1の判定方位角θaは、第1の回転角範囲Ra1の開始方位角であり、第2の判定方位角θbは、第1の回転角範囲Ra1の終了方位角である。
The
制御部10は、取得した方位角θがθa≦θ≦θbの関係を満たすと判定する場合には(ステップS202:Yes)、回転速度指令値xを低減回転速度N2に設定し(ステップS204)、ステップS208に移行する。この実施形態では、図6および図7に示すように、電動機20の回転速度Nを指示する回転速度指令値xとして、通常時における通常回転速度N1を指示する指令値と、低減時における低減回転速度N2を指示する指令値とが予め用意されマップに格納されていても良く、あるいは、図6および図7に示す回転速度指令値xを演算結果として出力する不連続関数が用いられても良い。図6の例では、第1の回転角範囲Ra1と第2の回転角範囲Ra2とは共に同一範囲であり、図7の例では、第1の回転角範囲Ra1は第2の回転角範囲Ra2よりも狭く規定されている。なお、通常回転速度N1>低減回転速度N2である。また、回転速度指令値xの最大値、すなわち、通常回転速度N1と最小値、すなわち、低減回転速度N2との差は少なくとも2倍以上、換言すれば、通常回転速度N1に対して低減回転速度N2は1/2以下の速度として、十分な検出時間、測定時間を確保することが望ましい。さらに、検出時間の遅延を回避するためには、回転速度指令値xが最小値となる回転角範囲は0.5π[rad]以下であることが望ましい。
When determining that the acquired azimuth angle θ satisfies the relationship of θa≦θ≦θb (step S202: Yes), the
制御部10は、取得した方位角θがθa≦θ≦θbの関係を満たさないと判定する場合には(ステップS202:No)、回転速度指令値xを通常回転速度N1に設定して(ステップS206)、ステップS208に移行する。
When determining that the acquired azimuth angle θ does not satisfy the relationship of θa≦θ≦θb (step S202: No), the
回転速度指令値xとして、不連続な通常回転速度N1および低減回転速度N2が用いられる場合には、回転速度指令値xが不連続、すなわち、ステップ状に変化するので、メリハリのあるS/N配分を実現することができる。図7に示すように、注目領域が狭い場合には、第1の回転角範囲Ra1を狭く設定することによって、より高速な通常回転速度N1の回転範囲を増大させ、電動機20の平均回転速度を増大させ、フレームレートを向上させることができる。なお、不連続関数を用いる際における大きな速度変化率に起因する大きな加減速や、たわみの発生を低減するために、図8に示すようなサイン波を示す関数が用いられても良い。
When the discontinuous normal rotation speed N1 and the reduced rotation speed N2 are used as the rotation speed command value x, the rotation speed command value x is discontinuous, that is, changes stepwise, so that there is a sharp S/N ratio. Allocation can be realized. As shown in FIG. 7, when the attention area is narrow, the first rotation angle range Ra1 is set to be narrow to increase the rotation range of the higher normal rotation speed N1 and to increase the average rotation speed of the
第2の実施形態:
第1の実施形態においては、電動機20の回転速度Nを制御することによって、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量が、第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量よりも小さくされた。第2の実施形態においては、電動機20の位置を制御することによって、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量が、第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量よりも小さくされる。なお、電動機の制御装置100および物体検出装置300の構成は、第1の実施形態と同様であるから、同一の符号を付して各構成の説明は省略する。
Second embodiment:
In the first embodiment, by controlling the rotation speed N of the
第2の実施形態に係る電動機の制御装置100、より具体的には、制御部10によって実行される電動機20の回転制御処理は、図2に示す処理フローにおいて、ステップS102における回転速度指令値xに代えて、方位角位置指令値θinを用いる点において相違し、他のステップは同様であるから同一のステップ番号を付して詳細な説明は省略する。また、第2の実施形態における処理フローの実行条件は図2に示す処理フローにおける実行条件と同様である。なお、方位角位置指令値は回転角位置指令値と同義である。
The rotation control process of the
制御部10は、回転角センサ12から入力される回転角信号を用いて方位角θを取得する(ステップS100)。制御部10は、取得した方位角θに応じた方位角位置指令値θinを取得する。方位角位置指令値θinは、例えば、制御部10が以下の関数を演算することによって算出され、取得される。従来の方位角位置制御においては、方位角位置指令値θinは、時間tの一次関数であり、例えば、θin=a・t+b(但し、a、bは定数)として定義されていた。これに対して、第2の実施形態においては、方位角位置指令値θinを時間tに対する高次関数として定義する。なお、関数f(t)は時間To[sec]の周期に対して出力2π[rad]の周期となる関数であり、
t*=mod(t,To)、かつ、θin*(t)=mod(θin(t),2π)の場合に、方位角位置指令値θinは、θin*(t)=f(t*)と定義できる。但し、θin*=0におけるS/Nを最も上げる条件の場合、
|(dθin*(t)/dt)|=min(dθin*(t)/dt) (θin*=0)、である。
The
When t * =mod(t,To) and θin * (t)=mod(θin(t),2π), the azimuth position command value θin is θin * (t)=f(t * ). Can be defined as However, under the condition of maximizing the S/N at θin * =0,
|(dθin * (t)/dt)|=min(dθin * (t)/dt) (θin * =0).
制御部10は取得された方位角位置指令値θinを指示する回転制御信号を電動機ドライバ21に対して出力して(ステップS104)、本処理ルーチンを終了する。電動機ドライバ21は、入力された方位角位置指令値θinに応じた電流値または電圧値を電動機20に供給して電動機20の回転位置θ(rad)を制御する。
The
上記関数を用いて、電動機ドライバ21に対して方位角位置指令値θinを指示する回転制御信号が出力された場合における電動機20の動作特性について図9を用いて説明する。図9において実線で示す特性線L5は第2の実施形態における回転制御信号を示し、破線で示す特性線L6は従来における回転制御信号を示す。一次関数を用いて算出された方位角位置指令値を示す特性線L6によれば、全ての方位角において位置変化量は同一である。これに対して、第2の実施形態により高次関数を用いて算出された方位角位置指令値を示す特性線L5によれば、θin*=0における位置変化量が最小となり、また、既述の第1の回転角範囲Ra1に対応する方位角における位置変化量は、第2の回転角範囲Ra2に対応する方位角における位置変化量よりも小さい。第2の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1におけるS/Nを回転角の変化量を変化させない場合と比較して向上させることができる。したがって、第1の回転角範囲Ra1におけるS/N特性を絶対的に向上させることができる。また、第2の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1におけるS/Nを第2の回転角範囲Ra2におけるS/Nよりも向上させることが可能となり、必要とされる回転角範囲におけるS/N特性を向上させつつ、不要な回転角範囲におけるS/N特性を低減することができる。
The operation characteristics of the
以上説明した第2の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、電動機20の一回転周期において、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を、第2の回転角範囲Ra2における回転角の変化量とは異ならせることができる。すなわち、第1の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転位置θの変位量、すなわち、時間変化量を第2の回転角範囲Ra2における電動機20の回転位置θの変位量よりも小さくすることによって、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量を小さくすることができる。第2の実施形態に係る電動機の制御装置100によれば、各時間tにおける電動機20の回転位置が明確であり、電動機20の回転位置制御が容易であるという技術的利点がある。この結果、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転角の変化量を、第2の回転角範囲Ra2における変化量よりも小さくすることがより容易となる。また、第2の実施形態に係る電動機の制御装置100が物体検出装置300の検出部の駆動部として用いられる場合、第1の実施形態に係る物体検出装置300と同様の技術的効果を得ることができる。また、方位角位置指令値θinを導出するための関数の時間積分値、すなわち、速度の最大値と最小値との差は少なくとも2倍以上、換言すれば、最大速度に対して最小速度は1/2以下の速度として、十分な検出時間、測定時間を確保することが望ましい。さらに、検出時間の遅延を回避するためには、方位角位置指令値θinを導出するための関数の時間積分値が最小値となる回転角範囲は0.5π[rad]以下であることが望ましい。なお、第1の回転角範囲Ra1における回転角の変化量は、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転位置θの変化量を第2の回転角範囲Ra2における電動機20の回転位置θの変化量よりも大きくすることによって、第2の回転角範囲Ra2よりも大きくされても良い。例えば、検出対象の位置変動が速い場合に、第1の回転角範囲Ra1における電動機20の回転位置θの変化量を大きくさせることによって、速い位置変動に起因する精度低下を抑制または防止することができる。
According to the electric
第3の実施形態:
上記電動機の制御装置100を、物体検出装置300に用いる際におけるその他の実施形態について説明する。第1および第2の実施形態に係る物体検出装置300においては、電動機20の回転角の変化量が変更されるので、図10に示す一定の発光周期によって物体検出のための走査または距離測定が実行されても、所望の回転角範囲RaにおけるS/N特性の向上を図ることができる。図10に示す一定の発光周期が採用される際、複数回の検出結果を1グループとし、その平均値を検出値として用いることが可能である。但し、この場合には、複数回の検出結果を取得している間にも電動機20の方位角は変化するため、電動機20の方位角に対する物体の検出精度、すなわち、電動機20と物体の検出位置との対応精度は低下する。そこで、第3の実施形態においては、図11に示すように、平均化の対象となる検出の実行間隔を短くする。この結果、電動機20の方位角の取得精度を向上または取得精度の低下を抑制し、物体検出装置300における物体の検出精度を向上させることができる。図11の例では、単位時間内における計測の回数は同一なので、平均化により得られる検出値の取得頻度は維持される。
Third embodiment:
Another embodiment of using the electric
第4の実施形態:
第3の実施形態において、検出値を平均化により取得する場合の問題点並びに解決手段について説明した。第4の実施形態においては、さらに、図12に示すように、検出値の平均化に要する時間の間、電動機20の方位角の変化を止める、すなわち、任意の方位角に停止させる方位角位置指令値θdを用いる。実際には、電動機20は、慣性モーメントによって短時間の間に完全の停止することはないが、少なくとも方位角位置指令値θdとして電動機20を所望の方位角に停止させる指令値を出力することによって、方位角位置指令値θdの特性に近似する電動機20の方位角位置制御が実行され、物体の検出精度の向上を図ることができる。
Fourth Embodiment:
In the third embodiment, the problems and solutions when the detected values are obtained by averaging have been described. In the fourth embodiment, further, as shown in FIG. 12, during the time required to average the detected values, the change in the azimuth angle of the
その他の実施形態:
(1)上記実施形態において、物体検出装置300として、レーザ光線を放射するLidarを例示として用いているが、電波を放射するレーダーに適用されても良い。レーダーにおいても走査が実行されており、上記実施形態において得られる技術的な利点を同様に享受することができる。
Other embodiments:
(1) In the above embodiment, Lidar that emits a laser beam is used as an example of the
(2)上記各実施形態において、第1の回転角範囲Ra1における注目回転角、すなわち、注目方位角を決定する手段が備えられ、注目方位角における回転速度指令値xを導出するための関数の出力値が最小となり、方位角位置指令値θinを導出するための関数の時間積分値が最小となるように決定されても良い。この場合には、注目方位角における検出精度、あるいは、S/Nを最も高くすることができる。また、注目方位角としては、物体検出装置300が車両に搭載される場合、例えば、通常時は車両前方方位、右左折には右左折方位が設定され、さらには、走行経路上に落下物が検出された場合には、落下物の方位が注目方位角に設定されても良い。これらの場合には、当該方位における物体検出がより有意であり、また、物体検出精度の向上は、運転支援処理の効果を向上させることができる。さらに、上記各実施形態においては、第1の回転角範囲Ra1および第2の回転角範囲Ra2とで電動機20の回転角の変化量が変更されているが、第1の回転角範囲Ra1においてさらに注目方位角を含む注目回転角範囲を決定し、第1の回転角範囲Ra1における変化量を可変変化量としても良い。具体的には、制御部10は、注目回転角範囲における変化量を第1の回転角範囲Ra1における他の回転角範囲における変化量よりも小さく、すなわち、注目回転角範囲における回転速度を更に低く、あるいは、方位角位置の変化量をさらに小さくしても良い。この場合には、第1の回転角範囲Ra1における物体検出精度を向上させることができると共に、特に注目回転角範囲における物体検出精度を更に向上させることができる。なお、注目回転角範囲における変化量は、第1の回転角範囲Ra1における他の回転角範囲における変化量とは更に異なるように変更されても良く、上記に例において、制御部10は、注目回転角範囲における変化量を第1の回転角範囲Ra1における他の回転角範囲における変化量よりも大きく、すなわち、注目回転角範囲における回転速度を更に高く、あるいは、方位角位置の変化量をさらに大きくしても良い。
(2) In each of the above-described embodiments, a unit for determining the target rotation angle in the first rotation angle range Ra1, that is, the target azimuth angle is provided, and the function for deriving the rotation speed command value x in the target azimuth angle is provided. It may be determined so that the output value becomes the minimum and the time integral value of the function for deriving the azimuth angle position command value θin becomes the minimum. In this case, the detection accuracy or S/N at the azimuth angle of interest can be maximized. Further, as the azimuth angle of interest, when the
(3)上記各実施形態において、第1の回転角範囲Ra1における発光間隔と第2の回転角範囲Ra2における発光間隔は異なっていても良い。より望ましくは、第1の回転角範囲Ra1における発光間隔を第2の回転角範囲Ra2における発光間隔よりも短くして、検出解像度を向上させることが望ましい。 (3) In each of the above embodiments, the light emission interval in the first rotation angle range Ra1 and the light emission interval in the second rotation angle range Ra2 may be different. More preferably, it is desirable that the light emission interval in the first rotation angle range Ra1 be shorter than the light emission interval in the second rotation angle range Ra2 to improve the detection resolution.
(4)上記各実施形態における制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つまたは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 (4) The control unit and the method thereof in each of the above-described embodiments are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. , May be realized. Alternatively, the control unit and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and its method described in the present disclosure are configured by a combination of a processor and a memory programmed to execute one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transition tangible recording medium as an instruction executed by a computer.
以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 Although the present disclosure has been described above based on the embodiments and the modifications, the embodiments of the present invention described above are intended to facilitate understanding of the present disclosure and do not limit the present disclosure. The present disclosure may be modified or improved without departing from the spirit and scope of the claims, and the present disclosure includes equivalents thereof. For example, the technical features in the embodiments and modifications corresponding to the technical features in each mode described in the section of the summary of the invention are to solve some or all of the above problems, or In order to achieve some or all of the effects, it is possible to appropriately replace or combine them. If the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
10…制御部、12…回転角センサ、20…電動機、21…電動機ドライバ、32…発光部、34…回転体、36…受光部、100…電動機の制御装置、300…物体検出装置。 10... Control part, 12... Rotation angle sensor, 20... Electric motor, 21... Electric motor driver, 32... Light emitting part, 34... Rotating body, 36... Light receiving part, 100... Electric motor control device, 300... Object detection device.
Claims (8)
前記電動機の回転角を検出する回転角検出部(12)と、
前記回転角検出部により検出された前記回転角に応じて前記電動機の単位時間当たりの回転角の変化量を制御する制御部(10)であって、前記電動機の一回転周期において、第1の回転角範囲における前記変化量を、前記第1の回転角範囲以外の第2の回転角範囲における前記変化量とは異ならせる制御部(10)と、を備える電動機の制御装置。 A control device (100) for an electric motor (20),
A rotation angle detection unit (12) for detecting the rotation angle of the electric motor,
A control unit (10) for controlling the amount of change in the rotation angle of the electric motor per unit time according to the rotation angle detected by the rotation angle detection unit, wherein A control unit for an electric motor, comprising: a control unit (10) that makes the amount of change in the rotation angle range different from the amount of change in the second rotation angle range other than the first rotation angle range.
前記制御部は、前記第1の回転角範囲における前記変化量を前記第2の回転角範囲における前記変化量よりも小さくする、電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The control unit of the electric motor, wherein the control unit makes the amount of change in the first rotation angle range smaller than the amount of change in the second rotation angle range.
前記制御部は、前記電動機に対する回転速度指令値を変更することによって前記変化量を制御し、前記第1の回転角範囲における前記回転速度を、前記第2の回転角範囲における前記回転速度とは異ならせるまたは前記第2の回転角範囲における前記回転速度よりも低くする、電動機の制御装置。 The control device for the electric motor according to claim 1,
The control unit controls the amount of change by changing a rotation speed command value for the electric motor, and defines the rotation speed in the first rotation angle range as the rotation speed in the second rotation angle range. A control device for an electric motor, which is made different or lower than the rotation speed in the second rotation angle range.
前記制御部はさらに、前記第1の回転角範囲における注目回転角または注目回転角範囲を決定し、前記注目回転角または前記注目回転角範囲における前記回転速度をさらに異ならせるまたは低くする、電動機の制御装置。 The control device for the electric motor according to claim 3,
The control unit further determines a target rotation angle or a target rotation angle range in the first rotation angle range, and further makes the rotation speed in the target rotation angle or the target rotation angle range different or lower. Control device.
前記制御部は、前記電動機の位置を指示することによって前記変化量を制御し、前記第1の回転角範囲における前記位置の変位量を、前記第2の回転角範囲における前記位置の変位量とは異ならせるまたは前記第2の回転角範囲における前記位置の変位量よりも小さくする、電動機の制御装置。 The control device for the electric motor according to claim 1,
The control unit controls the amount of change by instructing the position of the electric motor, and sets the amount of displacement of the position in the first rotation angle range to the amount of displacement of the position in the second rotation angle range. Are different or smaller than the displacement amount of the position in the second rotation angle range.
前記制御部はさらに、前記第1の回転角範囲における注目回転角または注目回転角範囲を決定し、前記注目回転角または前記注目回転角範囲における前記位置の変化量をさらに異ならせるまたは小さくする、電動機の制御装置。 The control device for the electric motor according to claim 5,
The control unit further determines a target rotation angle or a target rotation angle range in the first rotation angle range, and further changes or reduces the position change amount in the target rotation angle or the target rotation angle range, Electric motor controller.
請求項1から6のいずれか一項に記載の電動機の制御装置(100)と、
前記電動機によって回転駆動される物体検出部(32、34、36)であって、電波またはレーザ光線を用いて物体を検出する物体検出部と、
を備える物体検出装置。 An object detection device (300),
A control device (100) for an electric motor according to any one of claims 1 to 6,
An object detection unit (32, 34, 36) rotationally driven by the electric motor, the object detection unit detecting an object using a radio wave or a laser beam;
An object detection device comprising.
前記電動機の回転角を検出し、
前記検出された前記回転角に応じて、前記電動機の一回転周期において、第1の回転角範囲における前記電動機の単位時間当たりの回転角の変化量を、前記第1の回転角範囲以外の第2の回転角範囲における前記変化量とは異ならせること、を備える電動機の制御方法。 A method of controlling an electric motor,
Detecting the rotation angle of the electric motor,
According to the detected rotation angle, in one rotation cycle of the electric motor, a change amount of the rotation angle of the electric motor per unit time in the first rotation angle range is set to a value other than the first rotation angle range. A method of controlling an electric motor, the method comprising: making the amount of change different from the amount of change in the rotation angle range of 2.
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