JP3277454B2 - 検出位置補正装置及び回転速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は検出位置補正装置及
び回転速度検出装置に係り、特に、回転体の力学的モデ
ルに基づいて構成されたオブザーバによって回転体の検
出位置等に基づき該回転体の瞬時速度や外部から作用す
る制動力等を推定する装置において上記検出位置の誤差
を補正する検出位置補正装置、及び該検出位置補正装置
を利用することによって、より高精度に回転速度を検出
する回転速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電動機や車両等の回転体の回
転速度を検出する方法として、いわゆるパルスエンコー
ダ、パルスジェネレータといった位置検出器を用いて回
転体の回転位置（回転角度）を検出し、検出された回転
位置（以下、単に「位置」ともいう）の値に基づいて回
転速度を検出する方法がある。一般的には、ある時間周
期で位置検出器の値が読み込まれ、その読み込みタイミ
ングにおける検出値と１タイミング前における検出値と
の差分によって、回転速度（以下、単に「速度」ともい
う）が検出される。

【０００３】しかし、上記方法の場合、本来、連続量で
ある位置が、位置検出器の分解能に規定される離散値で
検出されるため、検出速度の時間遅れや量子化ノイズと
いった問題が生じる。さらに、速度が低速になると、位
置読み込み周期間で十分なパルス数が得られないため、
上記問題はより深刻なものとなる。

【０００４】そこで、上記問題を回避するため、回転体
のモデルに基づいて、いわゆるオブザーバ（状態観測
器）を構成し、該オブザーバによりパルスが来ない間の
瞬時速度を推定する「瞬時速度オブザーバ」の手法が提
案されている（今野，堀：「高次外乱補償機能を有する
瞬時速度オブザーバ」，電気学会論文誌Ｄ，112,No6,平
成4 年）。以下、本手法について説明する。なお、上記
文献記載の本手法は、電動機制御における速度検出につ
いて述べられているので、以下の説明では回転体を電動
機として説明する。

【０００５】図９には、瞬時速度オブザーバ１０の構
成、電動機１２及び位置検出器１４が示されている。同
図に示すように、入力された電流ｉにより回転駆動した
電動子の位置を求めるとき、電動機１２は、電流ｉから
電動子の駆動トルクへの変換係数を示すトルク係数Ｋ
と、該駆動トルク及び電動子に外部から作用する外乱ト
ルクＴ_d の加算要素と、電動子の慣性Ｊ及び積分要素１
／ｓからなる変換要素（１／Ｊｓ）と、積分要素１／ｓ
と、により表される。なお、ｓはラプラス変換の演算子
に相当している。

【０００６】この電動機１２の作用を説明すると、まず
電流ｉを入力すると、電流ｉのエネルギーは、電動子の
駆動トルク（Ｋｉ）に変換される。この駆動トルクに対
し、電動機外部から作用する外乱トルクＴ_d が加わる
と、実際に電動子に作用するトルクは全トルクＴ_m とな
る。次に、演算要素（１／Ｊｓ）を慣性Ｊの逆数（１／
Ｊ）と積分要素（１／ｓ）とに分解して考えると、全ト
ルクＴ_m は、（１／Ｊ）により電動子の回転角速度に変
換され、さらに、この回転角速度は積分要素（１／ｓ）
により電動子の回転速度ωに変換される。そして、回転
速度ωは、後段の積分要素（１／ｓ）により連続量とし
ての実際の回転位置に変換される。

【０００７】電動子の実際の回転位置は、位置検出器１
４により離散値の回転位置θ（パルス計数値）として位
置読み取り周期Ｔ₁ 毎に検出される。

【０００８】瞬時速度オブザーバ１０は、上記した電動
機１２の等価モデル１６を有しており、この等価モデル
１６は、トルク係数Ｋ_n （トルク係数Ｋのノミナル値を
意味する）の定数器２０と、駆動トルクの演算値及び外
乱トルクの推定値を加算する加算器２２と、電動子に作
用する全トルクの推定値に対して（１／Ｊ_n ｓ）を演算
する演算器２４（Ｊ_n は慣性Ｊのノミナル値）と、演算
器２４の演算結果に対して（１／ｓ）を演算する積分器
２６と、から構成される。なお、図９の瞬時速度オブザ
ーバ１０では、回転速度ωの推定値、回転位置θの推定
値、外乱トルクＴ_d の推定値及び全トルクＴ_m の推定値
を、各変数に∧を付与した変数で表している。

【０００９】等価モデル１６では、電流ｉ及び外乱トル
クの推定値の入力により、制御系の制御周期Ｔ₂ 毎に演
算器２４が電動子の速度の推定値を出力し、さらに積分
器２６が位置の推定値を出力する。すなわち、等価モデ
ル１６によれば、制御周期Ｔ ₂ 毎に上記推定値を出力す
るので、位置検出器１４の読み取り周期Ｔ₁ の間の位置
情報が得られない間でも位置及び速度の推定値を得るこ
とができる。

【００１０】さらに、瞬時速度オブザーバ１０は、等価
モデル１６により演算された位置の推定値と位置検出器
１４により検出された位置θとの偏差Δθを演算する偏
差器２８と、演算されたΔθに基づいて、読み取り周期
Ｔ₁ 毎に、等価モデル１６で用いられる外乱トルクの推
定値及び該等価モデル１６で推定される速度の推定値を
修正するためのゲインを各々演算する修正ゲイン演算部
１８と、を備えている。

【００１１】瞬時速度オブザーバ１０では、修正ゲイン
演算部１８により演算されたゲインにより外乱トルクの
推定値及び速度の推定値が、Δθが零に一致するように
修正されるので、等価モデル１６の各推定値は、現実の
電動機１２の各出力値と略一致するようになり、よっ
て、回転速度及び外乱トルクの正確な推定が可能とな
る。

【００１２】図９の瞬時速度オブザーバ１０として、上
記文献には、「位置読み込み形」及び「平均速度読み込
み形」の２つの態様が示されている。以下では、「平均
速度読み込み形」の態様を、本発明の従来技術として、
さらに詳細に説明する。この平均速度読み込み形オブザ
ーバでは、エンコーダのパルス間隔が制御周期Ｔ₂ より
長くなる場合を想定しており、エンコーダパルスが発生
した直後の制御時点で推定値の修正を行う。

【００１３】図１０には、位置θに対応するパルス計数
値、位置検出器１４による位置の読み込みタイミング、
及び制御周期が示されている。ここで、読み取り周期Ｔ
₁ と制御周期Ｔ₂ との間には、 Ｔ₁ ＝ ｍＴ₂ ，ｍは整数 (1) という関係があるものとする。ここに、ｍは、パルス発
生時期に依存して変化する。また、読み取り周期Ｔ
₁ は、速度分解能が十分得られるように数［ｍｓ］〜数
十［ｍｓ］に設定されている。なお、本手法では、ＤＳ
Ｐ（Digital Signal Processor）などの高速の演算デバ
イスの使用を前提としているので、制御周期Ｔ ₂ は数十
［μｓ］程度となる。

【００１４】位置検出器１４の読み込み周期内では、時
間ｔは、 ｔ ＝ ｊＴ₁ ＋ｋＴ₂ ，０≦ｋ＜ｍ (2) となる。但し、ｊは読み取り周期Ｔ₁ の各区間に順番に
付与されたインデックス（番号）、ｋは読み取り周期Ｔ
₁ の１区間内で生じたｍ個の制御周期Ｔ₂ の各区間に順
番に付与されたインデックスである。ｊ、ｋを指定する
と、(2) 式より時間ｔが定まるので、以下では、時間ｔ
における一般の変数ｆ（ｔ）をｆ［ｊ，ｋ］と表すこと
にする。なお、ｆ［ｊ，ｍ］＝ｆ［ｊ＋１，０］となる
ので、(2)式では、ｋの定義域に０を含ませている。

【００１５】また、回転速度の推定のためには、制御周
期Ｔ₂ 毎に外乱の推定値が必要となるが、簡単のため、

【００１６】

【数１】

【００１７】と仮定する。(3) 式は、間隔Ｔ₂ において
外乱が一定値をとることを意味している。この仮定はＴ
₂ が十分短い場合には、有効な近似となる。

【００１８】ここで、時点［ｊ，ｋ］で電動子に作用す
る全トルクＴ_m ［ｊ，ｋ］の推定値（∧付）は、定数器
２０及び加算器２２により、

【００１９】

【数２】

【００２０】と演算される。但し、ｉ［ｊ，ｋ］は、時
点［ｊ，ｋ］での電流値である。そこで、演算器２４が
(4) 式の全トルクの推定値を台形積分することにより、
次式のような速度の推定値を得る。

【００２１】

【数３】

【００２２】次に、積分器２６が(5) 式の速度推定値を
台形積分することにより、次式のような位置の推定値を
得る。

【００２３】

【数４】

【００２４】なお、(5) 、(6) 式の台形積分は、上述し
たように制御周期Ｔ₂ 毎に行われる。

【００２５】次に、(5) 式による速度ω［ｊ，ｍ］の推
定値（∧付）及び(6) 式による位置θ［ｊ，ｍ］の推定
値（∧付）には、推定誤差が含まれているので以下のよ
うに修正を行う。なお、エンコーダのパルス間隔を測定
するための図１０の高速カウンタはパルスの到着と同時
にリセットされるものとする。

【００２６】すなわち、パルス間隔が高速カウンタによ
り精度良く測定でき、また、１パルス当たりの回転角度
も予めわかっているので、両者よりその間の平均速度＜
ω［ｊ＋１］＞が以下のように計算される。

【００２７】

【数５】

【００２８】そして、パルスの到着直後の制御時点から
次のパルスの到着直後の制御時点までの間隔Ｔ₁ と、そ
の間の平均速度＜ω［ｊ＋１］＞を用いて、時点［ｊ＋
１，０］における位置が、 θ［ｊ＋１，０］＝θ［ｊ，０］＋＜ω［ｊ＋１］＞Ｔ₁ (8) で近似できる。この従来技術では、パルス発生時点と制
御時点の時刻のずれは、大きくてＴ₂ 程度なので無視で
きると仮定している。

【００２９】このように［ｊ，ｍ］の時点において、位
置検出器１４の読み込みにより正確な位置θ［ｊ，ｍ］
＝θ［ｊ＋１，０］がわかるので、偏差器２８により位
置の推定誤差として、

【００３０】

【数６】

【００３１】が得られる。そこで、この推定誤差が生じ
る原因を、推定外乱ベクトルの初期値Ｔ_d ［ｊ，０］
（∧付）及び速度推定値の初期値ω［ｊ，０］（∧付）
の誤差によるものと考える。Δθを各初期値誤差に分け
て書くと次式のように表せる。

【００３２】

【数７】

【００３３】である。ここに、λは誤差Δθを各初期値
誤差に分配するための重み係数ベクトルである。(10)式
に基づいてｘ_err を計算し、これを以下のように次の速
度推定期間［ｊ＋１］における初期値の修正に用いる。

【００３４】

【数８】

【００３５】である。従って、修正演算式は次式のよう
になる。

【００３６】

【数９】

【００３７】(12)式の演算は、位置検出器１４の読み込
み周期Ｔ₁ 毎に行う。また、同式右辺第２項の係数ベク
トルが、図９の修正ゲイン演算部１８が演算する修正ゲ
インに相当する。修正ゲインについては、λをオブザー
バの希望する収束特性に合わせて設定することができ
る。その結果、時間と共に推定誤差が零に収束するの
で、瞬時速度及び外乱トルクを推定できる。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、以下のような問題がある。

【００３９】すなわち、従来技術は、パルス発生時点と
制御時点との時刻のずれは、大きくてＴ₂ 程度なので無
視できると考えている。これは、ＤＳＰのような高速演
算デバイスを用いた場合に成り立つ条件であり、従来技
術では、Ｔ₂ は数十［μｓ］程度という極めて速い周期
を仮定している。しかし、このような高速演算デバイス
は一般に高価であるため、装置全体が高額になるという
問題がある。さらに、安価な低速演算デバイスを用いる
と、制御周期Ｔ₂ が長くなり、パルス発生時点と制御時
点の時刻のずれは無視できなくなるため、真の検出位置
に基づく誤差の修正が難しくなる。

【００４０】つまり、図９に示すように、パルス発生時
点と制御時点（ｋ＝ｍ）との時刻のずれΔｔが大きくな
り、その制御時点において真の位置θ^* と(13)、(14)式
に基づいて計算された近似位置θ［ｊ＋１，０］との間
の差、すなわち量子化誤差が無視できなくなるほど大き
くなる。これに伴って、量子化ノイズの増大、パラメー
タ変動に対するロバスト性の劣化、オブザーバの不安定
化といった不具合が生じる。

【００４１】本発明は、上記事実に鑑みて成されたもの
で、制御系の制御周期が長く、パルス発生時点と制御時
点の時刻のずれが無視できないような状況においても、
検出位置を正確に補正できる検出位置補正装置及び該装
置を用いることにより安定かつ高精度に回転速度を検出
できる回転速度検出装置を提供することを目的とする。

【００４２】

【課題を解決するための手段】（検出位置補正装置） 上記目的を達成するために請求項１の発明は、回転体に
設置されたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基
づいて該回転体の回転位置を検出する位置検出手段と、
前記パルス生成器により出力されたパルスのパルス間隔
を計測するパルス間隔計測手段と、回転位置が検出され
た現時点と、該現時点後に指定された制御時点との時間
差を計測する時間差計測手段と、前記位置検出手段によ
り１又は複数の検出時点で検出された回転位置の時間系
列、前記パルス間隔計測手段により１又は複数の計測時
点で計測されたパルス間隔の時間系列、及び前記時間差
計測手段により計測された時間差に基づいて、現時点で
検出された回転位置を、回転位置の変化量を直線で近似
するか、又はパルス間隔を用いて時間に対する制御時点
の回転位置の変化を多項式で近似して、前記制御時点の
回転位置に補正する検出位置補正手段と、を含んで構成
したものである。

【００４３】請求項１の発明では、回転体が回転する
と、この回転体に設置されたパルス生成器がパルスを出
力し、位置検出手段は、出力されたパルスの計数値に基
づいて回転体の回転位置を検出する。例えば、このパル
ス生成器を、回転速度に比例した周波数成分を有する交
流信号をパルス波形に変換するパルスジェネレータとし
て実現することができる。また、位置検出手段を、パル
ス発生回数を積算することによりパルスの計数値を求
め、このパルス計数値を回転位置に変換する手段として
実現することができる。なお、パルス生成器は、上記の
ような回転速度に比例した周波数成分をもつ交流信号を
発生するものに限らず、回転角に応じてパルス等の何ら
かの信号を発生するものでも良い。

【００４４】ここで、図３のタイミングチャートに基づ
いて、本発明の検出位置補正装置の原理を説明する。こ
の説明では、本発明の検出位置補正装置が、従来技術と
同様に、パルス発生毎に、パルス発生直後の制御時点で
検出位置の補正を行うものとするが、本発明はこれに限
定されるものでない。

【００４５】いま、時点［ｊ＋１，０］での真の位置を
求めると仮定する。ここで、図３では、簡単のために時
点［ｊ＋１，０］を［ｊ＋１］と表している。なお、図
３において時点［ｊ＋１］での真の位置とは、パルス発
生時点で回転位置が検出されたときの位置θ［ｊ＋１］
ではなく、その直後の制御時点（ｋ＝ｍ）における位置
θ^* である。

【００４６】ここで、本発明のパルス間隔計測手段は、
例えば、高速カウンタ（図３参照）により実現できる。
この高速カウンタは、きわめて短い周期でタイムカウン
トすることにより時間間隔を測定する計測タイマであ
り、パルス発生毎に回転速度の修正を行う図３の場合で
は、パルスの発生毎にそのカウント値をメモリに格納し
すると共に該カウント値をリセットする。このとき、メ
モリの値からそのときのパルス間隔が計測できる。この
高速カウンタのカウンタ周期は、通常数μ秒以下である
ため、精度良くパルス間隔を計測できる。なお、パルス
発生毎ではなく、複数のパルスが発生する区間毎に検出
位置の補正を行う場合には、パルス間隔計測手段は、各
区間の代表的なパルス同士のパルス間隔を計測する。

【００４７】同様に、本発明の時間差計測手段も、例え
ば高速カウンタ（図３参照）により実現できる。すなわ
ち、制御時点ｋ＝ｍとその直前のパルス発生時点との時
間差Δｔを、該制御時点における高速カウンタ値を読み
込むことで計測することができる。

【００４８】そして、本発明の検出位置補正手段は、検
出位置、パルス間隔及び時間差を用いることにより、例
えば、以下のようにして、現時点で検出された位置θ
［ｊ＋１］を、指定された制御時点の真の回転位置θ^*
に補正する。

【００４９】すなわち、時点位置θ［ｊ］からθ［ｊ＋
１］までの位置の変化量は、 θ_s ／Ｔ_w ［ｊ＋１］＝（θ［ｊ＋１］−θ［ｊ］）／Ｔ_w ［ｊ＋１］ (13) となる。但し、Ｔ_w ［ｊ＋１］は、時点［ｊ］のパルス
と時点［ｊ＋１］のパルスとの間の時間間隔とする。(1
3)式により表される位置の変化量を用いると、直前のパ
ルス時点［ｊ＋１］からΔｔ経過した制御時点における
真の位置θ^* は、以下のように求めることができる。

【００５０】

【数１０】

【００５１】このように、位置検出手段からの位置θ
［ｊ＋１］を(14)式のように補正することにより、時点
［ｊ＋１］における真の位置を求めることができる。

【００５２】また、(14)式では、過去１パルス前との位
置の変化量から真の位置θ^* を求めたが、過去数パルス
前との変化量から求めても良い。この場合は、過去のパ
ルス間隔に基づいて、以下のように位置の補正を行う。

【００５３】

【数１１】

【００５４】ここに、ｎは、過去ｎパルス前からの変化
量、すなわち、ｎ個のパルス間の平均位置変化から求め
ていることを示している。また、(13)、(14)式までは位
置の変化量を直線で近似して、検出位置を補正したが、
過去ｎ個のパルス間隔を用いて時間に対する真の位置の
変化を多項式で近似し、制御時点ｋ＝ｍにおける真の位
置を求めることもできる。例えば、ラグランジュの補間
公式（２次補間公式）を用いると、ｊ番目のパルスが発
生した時刻をｔ_j とし、ある時刻ｔにおける位置θ
（ｔ）を以下のように求めることができる。

【００５５】

【数１２】

【００５６】である。

【００５７】制御時点ｋ＝ｍにおける時刻ｔが、 ｔ ＝ Δｔ ＋ ｔ_j+1 (18) であることを用いて、ｎ＝２、すなわち過去２パルスの
パルス間隔Ｔ_w ［ｊ］，Ｔ_w ［ｊ＋１］、及び過去２パ
ルスのパルス発生時の位置を使って、時間に対する真の
位置の変化を２次の多項式で近似するように(16)式、(1
7)式を適用すると、次式の補正式が得られる。

【００５８】

【数１３】

【００５９】である。(20)〜(22)式を、さらにまとめる
と以下のようになる。

【００６０】

【数１４】

【００６１】全体を整理すると、補正式は次式のように
表せる。

【００６２】

【数１５】

【００６３】補正式は、(19)式及び(23)〜(25)式を用い
ても、或いは(26)式を用いても良い。なお、ここではパ
ルス発生毎のパルス間隔を用いて補正を行ったが、１パ
ルス毎ではなく、複数のパルスが発生する毎の時間間隔
を用いて(19)式より補正を行っても良い。

【００６４】以上のように、本発明の検出位置補正装置
は、検出位置を、指定された制御時点の位置に補正する
ので、従来の瞬時速度オブザーバーのように各制御時点
毎に、外乱トルク、位置、速度等の物理量の誤差修正を
行って該物理量を検出する装置に本発明を適用した場
合、位置の検出時点と制御時点とのずれによって生じる
各物理量の推定精度の低下を防止することができる。 （回転速度検出装置） また、請求項２の発明は、請求項１の検出位置補正装置
を、回転速度検出装置に適用したもので、回転体に設置
されたパルス生成器が出力したパルスの計数値に基づい
て該回転体の回転位置を検出する位置検出手段と、回転
体を制御するための制御トルクを検出する制御トルク検
出手段と、前記制御トルク検出手段により検出された値
の制御トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する
回転体のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回
転位置の各初期値とから回転体の回転速度及び回転位置
を推定する状態推定手段と、少なくとも前記パルス生成
器により出力されたパルスの数に基づいて、誤差修正時
点を判断する誤差修正判断手段と、前記パルス生成器に
より出力されたパルスのパルス間隔を計測するパルス間
隔計測手段と、回転位置が検出された現時点と、該現時
点後に前記誤差修正判断手段により判断された誤差修正
時点との時間差を計測する時間差計測手段と、前記位置
検出手段により１又は複数の検出時点で検出された回転
位置の時間系列、前記パルス間隔計測手段により１又は
複数の計測時点で計測されたパルス間隔の時間系列、及
び前記時間差計測手段により計測された時間差に基づい
て、現時点で検出された回転位置を、回転位置の変化量
を直線で近似するか、又はパルス間隔を用いて時間に対
する誤差修正時点の回転位置の変化を多項式で近似し
て、前記誤差修正時点の回転位置に補正する検出位置補
正手段と、前記誤差修正時点において、前記位置補正手
段により補正された回転位置と前記状態推定手段により
推定された回転位置との間に生じた位置の誤差に基づい
て、少なくとも前記外乱トルクの推定値及び回転速度の
初期値を修正する推定誤差修正手段と、を含んで構成し
たものである。

【００６５】請求項２の発明では、制御トルク検出手段
が、回転体を制御するための制御トルクを検出する。こ
の制御トルクは、回転体が車両の車輪の場合はホイール
シリンダへのブレーキ圧による車輪への制動トルクであ
り、電動機の場合はモータを駆動するための駆動トルク
に相当する。

【００６６】また、状態推定手段が、制御トルク検出手
段により検出された値の制御トルク及び推定された値の
外乱トルクが作用する回転体のモデルに基づいて、与え
られた回転速度及び回転位置の各初期値とから回転体の
回転速度及び回転位置を推定する。例えば、制御トルク
と外乱トルクとを加算して回転体に作用する全トルクを
求め、この全トルクが作用した場合の回転体の回転角加
速度を、回転体のモデルに含まれる物理量（慣性モーメ
ント）から求めることができる。そして、回転角加速度
と回転速度の初期値とから積分演算によりこの時点の回
転体の回転速度を求め、さらに、この回転速度と回転位
置の初期値とから積分演算によりこの時点の回転位置を
求めることができる。なお、外乱トルクの推定値と回転
速度及び回転位置の各初期値は、最初は、所定の測定値
や推定値により得られた値を用いても良いが、後述する
推定誤差修正手段により修正された場合、状態推定手段
は、修正された外乱トルク、回転速度及び回転位置の各
初期値に基づいて回転体の回転速度及び回転位置を推定
する。

【００６７】このように状態推定手段が回転速度等を推
定している間、誤差修正判断手段が、少なくともパルス
生成器が出力したパルスの数に基づいて、誤差修正時点
を判断する。なお、この誤差修正時点は、後述する推定
誤差修正手段による誤差修正が実行される制御時点であ
り、例えば、高速カウンタによってカウントされたパル
ス数が基準値に達した時点の直後における制御系の制御
時点となる。また、制御系の制御周期が一定回数以上繰
り返される間に前記パルス生成器が出力したパルスの数
が基準値以上となった時点を誤差修正の時点と判断する
こともできる。

【００６８】次に、検出位置補正手段が、位置検出手段
により１又は複数の検出時点で検出された回転位置の時
間系列、パルス間隔計測手段により１又は複数の計測時
点で計測されたパルス間隔の時間系列、及び時間差計測
手段により計測された時間差に基づいて、現時点で検出
された回転位置を、回転位置の変化量を直線で近似する
か、又はパルス間隔を用いて時間に対する誤差修正時点
の回転位置の変化を多項式で近似して、誤差修正時点の
回転位置に補正する。

【００６９】そして、推定誤差修正手段が、位置補正手
段により補正された回転位置と状態推定手段により推定
された回転位置との間に生じた位置の誤差に基づいて、
少なくとも外乱トルクの推定値及び回転速度の初期値を
修正する。なお、この修正において、例えば、従来の瞬
時速度オブザーバーの(12)式の誤差修正式を用いること
もできる。また、外乱トルクの推定値と回転速度の初期
値と共に、回転位置の初期値を修正するようにしても良
く、この場合には、より正確な誤差修正が可能となる
（以下の実施の形態を参照）。なお、位置の誤差を各物
理量の誤差に分配する方法は、例えば、推定誤差が時間
と共に零に収束するように制御系を設計する際の拘束条
件などから得られる。以上のように修正された各値は、
状態推定手段で用いられるので、各推定値は真の値に接
近していく。

【００７０】このように本発明では、位置補正手段によ
り補正された回転位置を用いて、外乱トルクの推定値及
び回転速度の初期値を修正するため、位置検出時点と誤
差修正時点とのずれによって生じる量子化誤差が軽減さ
れ、高精度に回転速度を検出できる。特に、演算デバイ
スの能力によって制御系の制御周期が十分に短くでき
ず、よって、回転位置の量子化誤差が増大する場合にお
いても、正確に回転速度を推定することができると共
に、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバ
スト性の劣化、及びオブザーバの不安定化などを防止す
ることができる。

【００７１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の検出位置補正装置
を、回転速度検出装置及びタイヤ発生力検出装置に適用
した各々の実施の形態について、図面に基づいて詳細に
説明する。 （第１の実施の形態）図１には、第１の実施の形態に係
る検出位置補正装置を、回転速度検出装置（瞬時速度オ
ブザーバー）に適用した場合の構成ブロック図が示され
ている。同図に示すように、本回転速度検出装置は、計
測対象である回転体を制御するための制御トルクを検出
する制御トルク検出手段３０と、回転体の力学的モデル
に基づいて、検出された制御トルク及び推定された外乱
トルクにより回転体の瞬時位置及び瞬時速度を推定する
状態推定手段３２と、回転体の所定の回転角の回転毎に
パルスを生成するパルスジェネレータ３７のパルス計数
値に基づいて回転体の位置を検出する位置検出手段３８
と、を含んで構成されている。なお、制御トルク検出手
段３０及び状態推定手段３２は、従来の瞬時速度オブザ
ーバ１０の等価モデル１６（図９）により実現できる
が、この例に限定されるものではない。

【００７２】さらに、本回転速度検出装置は、パルスジ
ェネレータ３７からのパルス数と制御周期Ｔ₂ 毎にカウ
ントされるカウント数とに基づいて誤差修正演算のタイ
ミングを判断する誤差修正判断手段３４と、誤差修正演
算のタイミングと判断されたときに位置検出手段３８に
より検出された位置θを（真の）位置θ^* に補正する検
出位置補正装置５０と、状態推定手段３２により推定さ
れた位置と検出位置補正手段５０により補正された位置
θ^* との差分に基づいて、速度、外乱トルク及び位置の
推定値の修正を行う推定誤差修正手段３６と、から構成
される。

【００７３】検出位置補正装置５０は、位置検出手段３
８が検出した位置θの時間系列を記憶する検出位置記憶
手段５２と、パルスジェネレータ３７が生成したパルス
のパルス間隔Ｔ_wを計測するパルス間隔計測手段５４
と、パルス間隔計測手段５４により計測されたパルス間
隔の時間系列を記憶するパルス間隔記憶手段５６と、制
御時点と該時点の直前に発生したパルスの時点との時間
差Δｔを計測する時間差計測手段５８と、誤差修正時点
で、位置θの時間系列、パルス間隔の時間系列及び時間
差Δｔに基づいて現時点の検出位置θを制御時点の位置
θ^*に補正する検出位置補正手段６０と、から構成され
る。

【００７４】ここで、本実施の形態の位置読み込みのタ
イミングを示すタイミングチャートを図４に示す。同図
に示すように、本実施の形態の位置読み取り周期Ｔ
₁ は、図３に示したようにパルス発生毎の周期ではな
く、パルスが２回検出される毎に誤差修正を行う周期を
例にしている。

【００７５】図４において、θ［ｊ−１］，θ［ｊ］，
θ［ｊ＋１］，．．．は、位置読み取り区間ｊ−１，
ｊ，ｊ＋１，．．．毎に（各区間の最後のパルス発生時
に）検出された回転位置を示す。また、Ｔ_w ［ｊ−
１］，Ｔ_w ［ｊ］，Ｔ_w ［ｊ＋１］，．．．は、位置読
み取り区間ｊ−１，ｊ，ｊ＋１，．．．のパルス間隔
（各区間の最後に発生したパルス同士の時間間隔）を示
す。そして、θ［ｌ−３］，θ［ｌ−２］，θ［ｌ−
１］，θ［ｌ］．．．は、パルスｌ−３，ｌ−２，ｌ−
１，ｌ．．．毎に検出された回転位置を示し、Ｔ_p ［ｌ
−１］，Ｔ_p ［ｌ］．．．は、パルスｌ−２，ｌ−１，
ｌの隣接パルス間隔を示す。

【００７６】図４のタイミングの場合、位置検出手段３
８は、位置読み取り区間毎の位置θ［ｊ−１］，θ
［ｊ］，θ［ｊ＋１］，．．．及びパルス毎のθ［ｌ−
３］，θ［ｌ−２］，θ［ｌ−１］，θ［ｌ］．．．の
いずれかを検出して検出位置記憶手段５２に出力する。
また、パルス間隔計測手段５４は、位置読み取り区間毎
のパルス間隔Ｔ_w ［ｊ−１］，Ｔ_w ［ｊ］，Ｔ_w ［ｊ＋
１］，．．．及びパルス毎のパルス間隔Ｔ_p ［ｌ−
１］，Ｔ_p ［ｌ］．．のいずれかを計測してパルス間隔
記憶手段５６に出力する。

【００７７】次に、図１の回転速度検出装置の作用を図
５のフローチャートにより、図４のタイムチャートを参
照しながら説明する。なお、図５のフローチャートにお
いて、繰り返しループは、制御周期Ｔ₂ のタイミングで
繰り返されるものであり、定数Ｍ、Ｎは、予め定められ
た零以上の定数である。また、ｊは誤差修正タイミング
のインデックス、ｋは制御周期Ｔ₂ の制御タイミングの
インデックスであり、本実施の形態でも、上述のように
時刻ｔを［ｊ，ｋ］で表すこととする。

【００７８】図５のフローチャートには、過去１パルス
前の位置の変化量により真の位置θ ^* を求める回転位置
検出の流れが示されており、まず、ステップ９９におい
て各変数（ｋ，ｎ等）の初期化を行う。次に、制御周期
Ｔ₂ 毎に繰り返される繰り返しループに移行し、このル
ープの始めにステップ１００においてｋを１つカウント
アップする。

【００７９】次のステップ１０１では、時点［ｊ，ｋ］
における回転体の制御トルクＴ_q ［ｊ，ｋ］を検出す
る。制御トルクは、回転体を制御するために加えられる
トルクであり、回転体が電動機の電動子の場合は、時点
［ｊ，ｋ］の電動子電流をセンサ等で検出し検出値に制
御トルクへの変換係数を乗ずることによって得られる。
また、回転体が車両の車輪の場合は、ホイールシリンダ
圧を検出し、検出値にブレーキトルクへの変換係数を乗
ずることによって得られる。そして、次のステップ１０
２では、誤差修正判断手段３４が、時点［ｊ，ｋ−１］
と［ｊ，ｋ］との間でパルスジェネレータ３７から発生
したパルス数ｎ_p を読み込む。

【００８０】ところで、既に述べたように、回転体の角
加速度は、制御トルクと回転体に加わる外乱Ｔ_d との総
和トルクを回転体の慣性モーメントで割ることによって
求まり、回転体の角速度は、この角速度を時間積分する
ことによって求まり、回転体の回転位置は、さらに角速
度を時間積分することによって求まる。

【００８１】そこで、状態推定手段３２が、ステップ１
０４において、ステップ１０１で得られた制御トルクと
外乱トルクの推定値とから回転体に加わる総和トルクを
(4)式により演算する。なお、外乱トルクの推定値は、
後述するように、誤差修正演算により修正されて真の外
乱トルクに接近するが、誤差修正演算を初めて実行する
前の外乱トルクの初期値は、他の方法により検出された
値を用いても良い。

【００８２】次のステップ１０５では、状態推定手段３
２が、上記の(5) 、(6) 式により台形積分を用いて回転
体の速度の推定値及び回転位置の推定値を演算する。

【００８３】次のステップ１０６では、誤差修正判断手
段３４が、時点［ｊ，０］から時点［ｊ，ｋ］までの間
にパルスジェネレータ３７が出力したパルス数の総和ｎ
を演算する。この演算では、ステップ１０２で読み込ま
れたパルス数ｎｐを、パルス数ｎに累積的に加算する
（ｎ←ｎ＋ｎｐ）。そして、ステップ１０７及びステッ
プ１０８において誤差修正判断を行う。

【００８４】すなわち、ステップ１０７では、インデッ
クスｋが規定値Ｍ以上となったか否かを判定し、否定判
定であれば、再びステップ１００から同様の演算を繰り
返す。演算の繰り返しによりｋが増加し、やがてステッ
プ１０７で肯定判定となったとき、ステップ１０８にお
いて、ステップ１０６で加算されるパルス数の総和ｎが
規定値Ｎ以上であるか否かを判定する。ステップ１０８
が否定判定であれば、再びステップ１００から同様の演
算を繰り返す。このループを繰り返し演算中にパルス数
が増加し、やがてステップ１０８で肯定判定となったと
き、検出位置補正手段６０による位置補正演算を行う。

【００８５】すなわち、最初１にセットされたインデッ
クスｋがＭ以上となるまでの間にカウントされたパルス
数の総和ｎがＮ以上となったときに、誤差修正のタイミ
ングとみなして以下の位置補正演算を実行する。なお、
上記の規定値Ｍ、Ｎの値は、制御周期Ｔ₂ の長さやパル
スジェネレータ３７の分解能などに応じて任意好適に定
められる。

【００８６】位置補正演算では、以下のような演算を行
う。すなわち、ステップ１１０において、検出位置補正
手段６０が、パルス間隔記憶手段５６に記憶されている
１パルス前のパルス間隔を読み込む。なお、このパルス
間隔を以下ではＴ_p ［ｌ］として説明する。このパルス
間隔Ｔ_p ［ｌ］は、図４に示すように、誤差修正時点の
直前に発生したパルスｌと、該パルスｌの直前に発生し
たパルス（ｌ−１）との時間間隔を表している。

【００８７】なお、パルス間隔計測手段５４は、上記ス
テップ１００〜ステップ１０８の処理が実行されている
間に、パルス間隔を計測しており、この計測値をパルス
間隔記憶手段５６に順次出力している。パルス間隔記憶
手段５６では、記憶している値を入力された値に順次更
新するので、パルス間隔記憶手段５６には、１パルス前
のパルス間隔Ｔ_p ［ｌ］が常に格納されていることにな
る。

【００８８】そして、ステップ１２０では、時間差計測
手段５８が、誤差修正タイミングの制御時点と、該制御
時点の直前にパルスジェネレータ３７が生成したパルス
の出力時点（位置θ［ｌ］、θ［ｊ＋１］の検出時点）
との間の時間差Δｔを計測し、検出位置補正手段６０
が、時間差計測手段５８により計測された時間差Δｔを
読み込む。

【００８９】次に、ステップ１２２では、検出位置補正
手段６０が検出位置記憶手段５２に記憶されている検出
位置θ［ｊ＋１］を読み込む。なお、位置θ［ｊ＋１］
は、位置検出手段３８が、 θ［ｊ＋１，０］＝θ［ｊ，０］＋ｎθ_s (27) に従って演算する。ここに、θ_s は位置検出器から発生
する1 パルス当たりの回転角である。但し、(27)式によ
り得られた位置θ［ｊ＋１］がθ₁ 以上となった場合、
(27)式の演算値から回転体の１回転分の回転角θ₁ （ラ
ジアンの単位で表現すれば、θ₁ ＝２π［ｒａｄ］）が
減算される。この処理を施すことによって、位置は常に

【００９０】

【数１６】

【００９１】の範囲に入るため、θ［ｊ＋１］のオーバ
ーフローを防ぐことができる。次に、ステップ１２３で
は、上記ステップで得られたＴ_p ［ｌ］及びΔｔに基づ
いて検出位置θ［ｊ＋１，０］を次式のように補正す
る。

【００９２】

【数１７】

【００９３】なお、ステップ１２３で、誤差修正時点毎
のパルス間隔Ｔ_w を用いて補正するようにしても良い。
この場合、ステップ１１０において、検出位置補正手段
６０が直前のパルス間隔Ｔ_w ［ｊ＋１］を読み出し、検
出位置θ［ｊ＋１］（＝θ［ｌ］）を

【００９４】

【数１８】

【００９５】のように補正する。以降のステップでは、
検出位置補正手段６０が誤差修正演算を実施するが、誤
差修正周期Ｔ₁ は制御周期Ｔ₂ のｋ倍となっているの
で、まず、ステップ１２６において、次式により誤差修
正周期Ｔ₁ を求める。

【００９６】 Ｔ₁ ＝ ｋＴ₂ (30) 次に、ステップ１２８で、

【００９７】

【数１９】

【００９８】より、補正した検出位置と推定位置との差
を計算する。そして、ステップ１３０では、(31)式で求
められた差Δθに基づいて、次の時点［ｊ＋１，０］か
ら状態推定手段３２で用いられる位置、速度、外乱の各
推定値の初期値を、次のように修正する。

【００９９】

【数２０】

【０１００】ここに、λは誤差の分配を行うための重み
係数ベクトルで、所定のオブザーバの推定特性を有する
ように設計される。

【０１０１】そして、ステップ１３２では、誤差修正タ
イミングのインデックスｊを１つカウントアップすると
同時に、ステップ１３４、ステップ１３６において、ｋ
及びｎを零にリセットし、ステップ１００に戻り再び繰
り返しループの演算を実行する。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態に係る回
転速度検出装置を説明する。なお、第２の実施の形態の
構成は、第１の実施の形態と同様であるので、同一の符
号を付して詳細な説明を省略する。但し、パルス間隔記
憶手段５６は、過去Ｍ_p パルスまでのパルス間隔を記憶
する機能を有するとする。

【０１０２】第２の実施の形態は、過去数パルスの時間
間隔から検出位置の位置平均変化量を求め、該位置平均
変化量より検出位置を補正するものであり、その作用
は、図６のフローチャートに示されている。なお、図６
では、図５と同様の作用部分については同一のステップ
番号を付して詳細な説明を省略し、異なる作用部分につ
いてのみ説明する。

【０１０３】図６のフローチャートに示すように、誤差
修正タイミングと判断されたとき（ステップ１０８肯定
判定）、ステップ１１２において、検出位置補正手段６
０が、パルス間隔記憶手段５６に記憶されている過去Ｍ
_p パルスまでのパルス間隔を読み込む。そして、ステッ
プ１２０でΔｔの読み込み、ステップ１２２で検出位置
θ［ｊ＋１］の読み込みを行った後、ステップ１２４に
おいて、次のように検出位置θの補正を行う。

【０１０４】

【数２１】

【０１０５】なお、ステップ１２４の補正は、誤差修正
時点毎のパルス間隔Ｔ_w に基づいて行っても良い。この
場合は、パルス間隔計測手段５４が誤差修正時点毎のパ
ルス間隔Ｔ_w を計測し、パルス間隔記憶手段５６が、Ｍ
_p 回過去のパルス間隔Ｔ_w を記憶するように構成する。
そして、ステップ１１２において、検出位置補正手段６
０が、パルス間隔記憶手段５６からＭ_p 回過去のパルス
間隔Ｔ_w を読み出し、ステップ１２４において、次のよ
うに検出位置θの補正を行う。

【０１０６】

【数２２】

【０１０７】ここに、ｎ_a は時点［ｊ−Ｍ_p ］から［ｊ
＋１］までに発生したパルス数である。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態に係る回
転速度検出装置を説明する。なお、第３の実施の形態の
構成は、第１の実施の形態と同様であるので、同一の符
号を付して詳細な説明を省略する。但し、パルス間隔記
憶手段５６は、過去Ｍ_p パルスまでのパルス間隔を記憶
し、検出位置記憶手段５２は、過去Ｍ_p パルスまでの検
出位置を記憶するものとする。

【０１０８】第３の実施の形態は、過去数パルスの時間
間隔を用いて、時間に対する真の変化を多項式で近似
し、検出位置を補正するものであり、その作用は、図７
のフローチャートに示されている。なお、図７では、図
５及び図６と同様の作用部分については同一のステップ
番号を付して詳細な説明を省略し、異なる作用部分につ
いてのみ説明する。

【０１０９】図７のフローチャートに示すように、誤差
修正タイミングと判断されたとき（ステップ１０８肯定
判定）、ステップ１１２において、検出位置補正手段６
０が、パルス間隔記憶手段５６に記憶されている現パル
スを含む過去Ｍ_p パルスまでのパルス発生間隔を読み込
む。また、ステップ１１４において、検出位置補正手段
６０が、検出位置記憶手段５２に記憶されている現パル
スから過去Ｍ_p パルスまでのパルス毎の検出位置を読み
込む。次に、ステップ１２０において、時間差計測手段
５８から出力された時間差Δｔの読み込みを行った後、
ステップ１２５において、ステップ１１２〜１２０で得
られた情報に基づいて検出位置θの補正を行う。

【０１１０】検出位置θの補正では、ｌ番目のパルスが
発生した時刻をｔ_l とし、ある時刻ｔにおける位置θ
（ｔ）は、ラグランジュの補間公式を用いると以下のよ
うに求めることができる。

【０１１１】

【数２３】

【０１１２】ここに、

【０１１３】

【数２４】

【０１１４】である。具体例として、Ｍ_p ＝２の場合に
ついて説明する。誤差修正時点［ｊ＋１］における時刻
が、 ｔ ＝ Δｔ ＋ ｔ_l (37) であることを用いる。パルス間隔記憶手段５６から読み
出した過去２パルスのパルス間隔Ｔ_p ［ｌ−１］、Ｔ_p
［ｌ］、及び検出位置記憶手段５２から読み出した過去
２パルス発生時の位置θ（ｌ）、θ（ｌ−１）、θ（ｌ
−２）に基づいて、時間に対する真の位置の変化を２次
の多項式で近似するよう(35)、(36)式を適用すると、次
式の補正式が得られる。

【０１１５】 θ^* ＝θ（ｌ−２）Ｌ_l-2 ＋θ（ｌ−１）Ｌ_l-1 ＋θ（ｌ）Ｌ_l (38) θ（ｌ）はパルスｌのときの検出位置を表しているの
で、 θ［ｌ］ ＝ θ［ｊ＋１］ (39) である。また、

【０１１６】

【数２５】

【０１１７】である。１パルス当たりの回転角がθ_s で
あることを用いると、上記補正式は次式のように整理さ
れる。

【０１１８】

【数２６】

【０１１９】補正式は、(38)式及び(40)式〜(42)式を用
いても、或いは(43)式を用いても良い。また、ここでは
Ｍ_p ＝２について説明したが、Ｍ_p ＝２以外の数値でも
補正が可能であることは勿論である。

【０１２０】なお、上記例では、パルス発生毎の時間間
隔及び位置を用いて補正を行ったが、誤差修正時点毎の
パルス発生間隔及び位置を用いて補正を行っても良い。
この場合は、過去Ｍ_p 回（例としてＭ_p ＝２とする）ま
での誤差修正時点の直前に発生したパルスの間のパルス
間隔Ｔ_w ［ｊ］、Ｔ_w ［ｊ＋１］をパルス間隔記憶手段
５６から読み出し、さらに、誤差修正時点の直前のパル
ス発生時における誤差修正時点毎の検出位置θ［ｊ＋
１］、θ［ｊ］、θ［ｊ−１］も検出位置記憶手段５２
から読み出し、これらの情報を使って、時間に対する真
の位置の変化を２次の多項式で近似するように(35)式、
(36)式を適用する。これにより、次式の補正式が得られ
る。

【０１２１】

【数２７】

【０１２２】ここに、

【０１２３】

【数２８】

【０１２４】である。 （第４の実施の形態）本発明の検出位置補正装置が適用
された第４の実施の形態に係るタイヤ発生力検出装置の
構成ブロックを図２に示す。同図に示すように、本タイ
ヤ発生力検出装置は、図１の回転速度検出装置と同様の
構成要件（同一符号）と共に、さらに、推定誤差修正手
段３６により修正された外乱トルクの推定値を、タイヤ
と路面との間に発生するタイヤ発生力（制動力）として
検出するタイヤ発生力推定手段４０と、を備えている。

【０１２５】図２のタイヤ発生力検出装置では、上記各
実施の形態の回転速度検出装置と同様に、図５乃至図７
のいずれかのフローチャートに従って、位置、速度、外
乱トルクの修正を行う。そして、タイヤ発生力推定手段
４０は、状態推定手段３２により推定された外乱トルク
Ｔ_d ［ｊ，ｋ］に基づいて以下のように制動力を推定す
る。なお、この制動力推定は、図５乃至図７のフローチ
ャートのステップ１０４で外乱トルクを加算する処理よ
り前に実行される。

【０１２６】車輪の制動時の運動方程式は、

【０１２７】

【数２９】

【０１２８】で表せる。ここに、Ｗは輪荷重、Ｐはホイ
ールシリンダ圧、Ｋはホイールシリンダ圧から制動トル
クＴ_b への変換係数である。今、ステップ１０１の制御
トルク( 制動トルク) 検出において、 Ｔ_q ＝ −ＫＰ (48) と制動トルクが検出されるので、

【０１２９】

【数３０】

【０１３０】という関係が成り立ち、外乱トルクの推定
値が制動力μＷにタイヤの動荷重半径Ｒを乗じたものに
対応していることがわかる。そこで、ステップ１０４に
おいて、外乱トルクの推定値からタイヤ動荷重半径Ｒを
割れば制動力μＷを推定することができる。

【０１３１】さらに、輪荷重Ｗをセンサや演算等により
検出すれば、タイヤと路面間の摩擦係数μも推定するこ
とができる。推定した制動力、摩擦係数等は、アンチス
キッド装置や車両安定化制御装置などに用いることがで
きる。

【０１３２】このように本実施の形態では、位置補正手
段により補正された回転位置を用いて、外乱トルクの推
定値及び回転速度の初期値を修正するため、位置検出時
点と誤差修正時点とのずれによって生じる量子化誤差が
軽減され、高精度にタイヤ発生力を検出できる。特に、
演算デバイスの能力によって制御系の制御周期が十分に
短くできず、よって、回転位置の量子化誤差が増大する
場合においても、正確にタイヤ発生力を推定することが
できると共に、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に
対するロバスト性の劣化、及びオブザーバの不安定化な
どを防止することができる。

【０１３３】以上が、本発明の各実施の形態であるが、
上記例にのみ限定されるものではない。例えば、本発明
の検出位置補正装置を、回転速度検出装置やタイヤ発生
力検出装置に適用したが、検出された位置に基づいて、
各制御時点で処理を行う他の装置にも適用可能である。

【０１３４】また、検出位置補正手段による位置の補正
において、上記例以外の他の補間方法を用いることも可
能である。

【０１３５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例に係
る検出位置補正装置の動作実験結果を説明する。

【０１３６】本動作実験では、制動時の車両の車輪速度
を検出する回転速度検出装置に本発明を適用し、５０ｋ
ｍ／ｈで定速走行している状態から、ステップ状に制動
トルクを印加し、そのときの車両の前輪の瞬時速度を検
出している。なお、本実施例では、図５乃至図７のいず
れかのフローチャートに基づいて回転速度を検出する
が、動作実験では、フローチャートにおいてＭ＝１、Ｎ
＝１とし、制御周期Ｔ₂を５msecとしている。

【０１３７】以下、この動作実験の結果について図８
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図８（ａ）には、本
実施例との比較のため、検出位置補正装置により位置補
正を行わなかった場合の車輪速度の推定結果が示されて
いる（横軸が時間軸）。同図において、真の速度値が破
線で、推定値が実線で示されている。

【０１３８】図８（ａ）に示すように、位置補正無しの
場合の推定値は、振動成分を多く含み、推定誤差が大き
いことがわかる。これは、誤差修正時点とパルス発生時
点との間の時間差が無視できないほど大きく、検出位置
の量子化ノイズが増大しているためと思われる。

【０１３９】これに対し、図８（ｂ）には、本実施例の
検出位置補正装置を実施した場合の車輪速度推定結果が
示されている。同図においても、真の速度値が破線で、
推定値が実線で示されている。

【０１４０】図８（ｂ）に示すように、真値と推定値と
が各時間領域でほとんど一致しており、補正無しと比べ
てはるかに良好に車輪速度を推定できることがわかっ
た。これは、誤差修正時点とパルス発生時点の時間差を
計測して検出位置を補正することにより、検出位置の量
子化ノイズによる推定誤差を抑制できたためと思われ
る。

【０１４１】以上の実験結果より、本発明の有効性が明
らかになった。

【０１４２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、回転位置の時間系列、パルス間隔の時間系列、及
び回転位置が検出された現時点と制御時点との時間差に
基づいて、現時点で検出された回転位置を、制御時点の
回転位置に補正するようにしたので、検出された現時点
の回転位置の量子化誤差をきわめて良好に低減すること
ができる。特に、制御系の制御周期が長く、パルス発生
時点と制御時点の時刻のずれが無視できないような状況
においても、検出位置を正確に補正できるので、検出位
置に基づいて外乱トルク、回転位置、回転速度等の瞬時
値を推定する装置に本発明を適用した場合に、補正無し
と比べてはるかに良好に各瞬時値を推定することができ
るという優れた効果がある。

【０１４３】また、請求項２の発明によれば、回転位置
の時間系列、パルス間隔の時間系列、及び回転位置が検
出された現時点と制御時点との時間差に基づいて補正さ
れた回転位置を用いて、外乱トルクの推定値及び回転速
度の初期値を修正するため、位置検出時点と誤差修正時
点とのずれによって生じる量子化誤差がきわめて良好に
軽減され、高精度に回転速度を検出できる、という効果
が得られる。特に、演算デバイスの能力によって制御系
の制御周期が十分に短くできず、よって、回転位置の量
子化誤差が増大する場合においても、補正無しと比べて
はるかに良好に回転速度を推定することができると共
に、量子化ノイズの増大、パラメータ変動に対するロバ
スト性の劣化、及びオブザーバの不安定化などを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る検出位置補正装置が
適用された回転速度検出装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態に係る検出位置補正装置が
適用されたタイヤ発生力検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図３】本発明の位置読み込みのタイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図４】本発明の実施の形態の位置読み込みのタイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る回転速度検出
装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る回転速度検出
装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る回転速度検出
装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図８】本発明の実施例に係る検出位置補正装置が適用
された回転速度検出装置の回転速度の推定結果を示す図
であって、（ａ）は位置補正無しの場合の推定結果、
（ｂ）は位置補正した場合の推定結果を示す。

【図９】従来の瞬時速度オブザーバの構成を示すブロッ
ク図である。

【図１０】従来の瞬時速度オブザーバの位置読み込みタ
イミングを示す図である。

【図１１】従来の瞬時速度オブザーバの位置読み込みタ
イミングと誤差修正タイミングのずれを説明するための
図である。

【符号の説明】

３０ 制御トルク検出手段 ３２ 状態推定手段 ３４ 誤差修正判断手段 ３６ 推定誤差修正手段 ３７ パルスジェネレータ ３８ 位置検出手段 ４０ タイヤ発生力推定手段 ５０ 検出位置補正装置 ５２ 検出位置記憶手段 ５４ パルス間隔計測手段 ５６ パルス間隔記憶手段 ５８ 時間差計測手段 ６０ 検出位置補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−281381（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−51788（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−337100（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 G01P 3/489

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体に設置されたパルス生成器が出力
   したパルスの計数値に基づいて該回転体の回転位置を検
   出する位置検出手段と、 前記パルス生成器により出力されたパルスのパルス間隔
   を計測するパルス間隔計測手段と、 回転位置が検出された現時点と、該現時点後に指定され
   た制御時点との時間差を計測する時間差計測手段と、 前記位置検出手段により１又は複数の検出時点で検出さ
   れた回転位置の時間系列、前記パルス間隔計測手段によ
   り１又は複数の計測時点で計測されたパルス間隔の時間
   系列、及び前記時間差計測手段により計測された時間差
   に基づいて、現時点で検出された回転位置を、回転位置
   の変化量を直線で近似するか、又はパルス間隔を用いて
   時間に対する制御時点の回転位置の変化を多項式で近似
   して、前記制御時点の回転位置に補正する検出位置補正
   手段と、 を含む検出位置補正装置。
2. 【請求項２】 回転体に設置されたパルス生成器が出力
   したパルスの計数値に基づいて該回転体の回転位置を検
   出する位置検出手段と、 回転体を制御するための制御トルクを検出する制御トル
   ク検出手段と、 前記制御トルク検出手段により検出された値の制御トル
   ク及び推定された値の外乱トルクが作用する回転体のモ
   デルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各
   初期値とから回転体の回転速度及び回転位置を推定する
   状態推定手段と、 少なくとも前記パルス生成器により出力されたパルスの
   数に基づいて、誤差修正時点を判断する誤差修正判断手
   段と、 前記パルス生成器により出力されたパルスのパルス間隔
   を計測するパルス間隔計測手段と、 回転位置が検出された現時点と、該現時点後に前記誤差
   修正判断手段により判断された誤差修正時点との時間差
   を計測する時間差計測手段と、 前記位置検出手段により１又は複数の検出時点で検出さ
   れた回転位置の時間系列、前記パルス間隔計測手段によ
   り１又は複数の計測時点で計測されたパルス間隔の時間
   系列、及び前記時間差計測手段により計測された時間差
   に基づいて、現時点で検出された回転位置を、回転位置
   の変化量を直線で近似するか、又はパルス間隔を用いて
   時間に対する誤差修正時点の回転位置の変化を多項式で
   近似して、前記誤差修正時点の回転位置に補正する検出
   位置補正手段と、 前記誤差修正時点において、前記位置補正手段により補
   正された回転位置と前記状態推定手段により推定された
   回転位置との間に生じた位置の誤差に基づいて、少なく
   とも前記外乱トルクの推定値及び回転速度の初期値を修
   正する推定誤差修正手段と、 を含む回転速度検出装置。