JP4987448B2 - 速度検出装置 - Google Patents
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Description
ω=(θ2−θ1)/t=(tan−1(y2/x2)−tan−1(y1/x1))/t (式1)
ここで、θ1(rad)およびθ2(rad)は、2回のサンプリングの時刻における絶対角度(偏角)である。式1に示すように、角速度ωを得るためには、座標から偏角を算出しなければならない。
杉本 英彦等"ACサーボシステムの理論と設計の実際"総合電子出版社 (P142〜P149)
予め設定された複数の仮の角度、および、該複数の仮の角度のそれぞれに対する三角関数の値を記憶するメモリと、
第1のサンプリングで得られた運動体の第1の現実の座標を格納する第1のレジスタと、
前記第1のサンプリングの次の第2のサンプリングで得られた運動体の第2の現実の座標を格納する第2のレジスタと、
前記第1の現実の座標(x1、y1)のx1と前記三角関数の値に基いてy1の桁をシフトした結果値との加算または減算によって表される第1の計算上の座標を算出する第1の演算部と、
前記第2の現実の座標(x2、y2)のy2と前記三角関数の値に基いてx2の桁をシフトした結果値との加算または減算によって表される第2の計算上の座標を算出する第2の演算部と、
前記第1または前記第2の演算部における演算で用いられた前記仮の角度を積算する第3の演算部とを備え、
前記第1および前記第2の演算部は、前記第1および前記第2の計算上の座標を互いに接近させるように演算することを特徴とする。
前記第1または前記第2の計算上の座標を(xxci,yyci)とすると、
予め設定された複数の仮の角度Φi(Φ0>Φ1>Φ2>・・・>Φi>・・・Φn)(nは自然数)、および、該複数の仮の角度のそれぞれに対する三角関数の値tanΦiを記憶するメモリと、第1のサンプリングで得られた運動体の第1の現実の座標(x1,y1)を格納する第1のレジスタと、前記第1のサンプリングの次の第2のサンプリングで得られた運動体の第2の現実の座標(x2,y2)を格納する第2のレジスタと、前記第1の現実の座標(x1、y1)と前記三角関数の値tanΦiに基いて式1または式2を演算する第1の演算部と、前記第2の現実の座標(x2、y2)と前記三角関数の値tanΦiに基いて式1または式2を演算する第2の演算部と、前記第1または前記第2の演算部における演算で用いられた前記仮の角度Φiを積算する第3の演算部とを備える
x(i−1)=cosθ (式3)
y(i−1)=sinθ (式4)
x(i)=cos(θ+Φ) (式5)
y(i)=sin(θ+Φ) (式6)
式5および式6を三角関数の加法定理を用いて変形すると、式7および式8となる。
x(i)=cosθ・cosΦ−sinθ・sinΦ (式7)
y(i)=sinθ・cosΦ+cosθ・sinΦ (式8)
式7および式8に式3および式4を代入し、変形すると、式9〜式12が得られる。
x(i)/cosΦ=x(i−1)−y(i−1)・tanΦ(式9)
y(i)/cosΦ=y(i−1)+x(i−1)・tanΦ(式10)
xxc(i)=x(i−1)−y(i−1)・tanΦ (式9)
yyc(i)=y(i−1)+x(i−1)・tanΦ (式10)
tanΦi=±2−i=±1,±2−1,±2−2,・・・ (i=0、1、2、・・・n) (式11)
Φi=tan−1(±2−i)=±0.78rad,±0.46rad,±0.25rad,±0.12rad・・・ (式12)
ローテータ51は、初期値としての第1の現実の座標(x1、y1)を式9および式10に代入した演算を最初に実行する。即ち、ローテータ51は、式13および式14を実行する。このとき、選択部56は、第1のレジスタR11を選択する。
xxc1=x1−y1・tanΦ0 (式13)
yyc1=y1+x1・tanΦ0 (式14)
xxc2=x2+y2・tanΦ0 (式15)
yyc2=y2−x2・tanΦ0 (式16)
2回目以降の演算では、ローテータ51および58は、式1または式2を用いる。
51、58…CORDICローテーション
52、59…メモリ
53…回転方向判別部
54、55…エリア判別部
56、57…選択部
R11…第1のレジスタ
R21…第2のレジスタ
R31…第3のレジスタ
R41…第4のレジスタ
R51…回転角度レジスタ
R61…角速度保持レジスタ
Claims (10)
- 回転運動または往復運動を行う運動体の位置を示す座標を周期的にサンプリングし、前記座標に基づいて前記運動体の角速度を検出する速度検出装置であって、
予め設定された複数の仮の角度、および、該複数の仮の角度のそれぞれに対する三角関数の値を記憶するメモリと、
第1のサンプリングで得られた運動体の第1の現実の座標を格納する第1のレジスタと、
前記第1のサンプリングの次の第2のサンプリングで得られた運動体の第2の現実の座標を格納する第2のレジスタと、
前記第1の現実の座標(x1、y1)のx1と前記三角関数の値に基いてy1の桁をシフトした結果値との加算または減算によって表される第1の計算上の座標を算出する第1の演算部と、
前記第2の現実の座標(x2、y2)のy2と前記三角関数の値に基いてx2の桁をシフトした結果値との加算または減算によって表される第2の計算上の座標を算出する第2の演算部と、
前記第1または前記第2の演算部における演算で用いられた前記仮の角度を積算する第3の演算部とを備え、
前記第1および前記第2の演算部は、前記第1および前記第2の計算上の座標を互いに接近させるように演算することを特徴とする速度検出装置。 - 前記第1および前記第2の演算部は、前記仮の角度を小さくしつつ、前記第1および前記第2の計算上の座標を収束させるように演算を繰り返し、
前記第3の演算部は、前記第1または前記第2の演算部における演算で収束する前記仮の角度を積算し、前記第1および前記第2の計算上の座標が収束したときの該仮の角度に基づいて前記運動体の角速度を生成することを特徴とする請求項1に記載の速度検出装置。 - 前記メモリは、前記仮の角度としてΦi(Φ0>Φ1>Φ2>・・・>Φi>・・・Φn)(nは自然数)、前記三角関数の値としてtanΦiを記憶し、
前記第1または前記第2の計算上の座標を(xxci,yyci)とすると、
前記第1および前記第2の演算部は、i=0、1、2・・・nの順に式1または式2を演算し、
前記第3の演算部は、前記仮の角度をiごとに積算することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の速度検出装置。 - 前記第1および前記第2の演算部は、i=0、1、2・・・nの順に式1および式2を交互または相補に演算し、かつ、前記第1の演算部が式1を演算するときには、前記第2の演算部は式2を演算し、前記第1の演算部が式2を演算するときには、前記第2の演算部は式1を演算することを特徴とする請求項3に記載の速度検出装置。
- 前記第1の計算上の座標を保持する第3のレジスタと、
前記第2の計算上の座標を保持する第4のレジスタと、
前記第3の演算部で積算された前記仮の角度を保持する第5のレジスタとをさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の速度検出装置。 - 前記サンプリング周期を単位時間にすることによって、前記第3の演算部で積算された前記仮の角度の2倍を前記運動体の角速度とすることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の速度検出装置。
- 前記第3の演算部で積算された前記仮の角度は、前記運動体の回転角度の2分の1であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の速度検出装置。
- 当該速度検出装置は、ロータリエンコーダまたはリニアスケールに配備されていることを特徴とする請求項1に記載の速度検出装置。
- 回転運動または往復運動を行う運動体の位置を示す座標を周期的にサンプリングし、前記座標に基づいて前記運動体の角速度を検出する速度検出装置であって、
予め設定された複数の仮の角度Φi(Φ0>Φ1>Φ2>・・・>Φi>・・・Φn)(nは自然数)、および、該複数の仮の角度のそれぞれに対する三角関数の値tanΦiを記憶するメモリと、
第1のサンプリングで得られた運動体の第1の現実の座標(x1,y1)を格納する第1のレジスタと、
前記第1のサンプリングの次の第2のサンプリングで得られた運動体の第2の現実の座標(x2,y2)を格納する第2のレジスタと、
前記第1の現実の座標(x1、y1)と前記三角関数の値tanΦiに基いて式1または式2を演算する第1の演算部と、
前記第2の現実の座標(x2、y2)と前記三角関数の値tanΦiに基いて式1または式2を演算する第2の演算部と、
前記第1または前記第2の演算部における演算で用いられた前記仮の角度Φiを積算する第3の演算部とを備え、
前記第1および前記第2の演算部は、i=0、1、2・・・nの順に式1または式2を演算し、
前記第3の演算部は、前記仮の角度をiごとに積算することを特徴とする速度検出装置。 - 前記第1および前記第2の演算部は、i=0、1、2・・・nの順に式1および式2を交互または相補に演算し、かつ、前記第1の演算部が式1を演算するときには、前記第2の演算部は式2を演算し、前記第1の演算部が式2を演算するときには、前記第2の演算部は式1を演算することを特徴とする請求項9に記載の速度検出装置。
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