JPH01321372A - 加速度検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は位置検出器としてエンコーダを用いた装置の加
速度をディジタル的に検出する方法に関するものである
。

従来の技術 近年、マイクロコンピュータの演算速度が高速化され、
高性能化されるにしたがい、モータなどのアクチュエー
タの制御に従来のアナログ回路に変わってマイクロコン
ピュータが多用されるようになってきており、位置、速
度、電流の制御ループを全てマイクロコンピュータで演
算処理することも行われてきている。その場合、電流信
号はアナログ量なのでディジタル信号に変換するために
Ａ／Ｄコンバータが必要となる。更にパワー回路と信号
回路とを絶縁するために絶縁電流検出回路が必要となる
。Ａ／Ｄコンバータも絶縁電流検出回路も高価であるた
め大容量のモータ等に使用が限定されていた。電流を検
出せずに制御性能を向上させる方法としては、モータの
電流とトルクと加速度が比例関係にあることから加速度
を制御することが考えられる。加速度を検出する方法と
しては第８図に示すような回路構成で速度を検出して速
度差を求める方法がある。第８図において１はパルスカ
ウンタ、５はサンプリングタイマ、６は計算手段、６１
はＣＰＵ、６２はプログラムメモリ、６３はデータメモ
リである。

モータなどの回転体が回転している場合には回転体に接
続されたエンコーダから連続的にパルスが発生しており
、このエンコーダのパルスの立ち上がりの時点でパルス
カウンタ１がカウントアツプまたはカウントダウンする
。いま、サンプリングタイマ５から一定の時間間隔ｔＳ
でサンプリングパルスを発生させＣＰＵ６１に割り込み
信号ＩＮＴを入れる。ＣＰＵ６１は割り込み信号ＩＮＴ
を受は付けるとパルスカウンタ１の値を読み取り、速度
の計算を以下の計算式で行う。

今回サンプリング時のパルスカウンタの値をＰｎ、前回
サンプリング時のパルスカウンタの値をＰｍ、比例定数
をＫｌ　　とすると今回サンプリング時の速度Ｖｎは Ｖｎ＝　Ｋｌ　（Ｐｎ−Ｐｍ）　／　ｔＳさらに加速度
の計算を以下の計算式で行う。

前回サンプリング時に計算した速度をＶｍ、比例定数を
に２とすると加速度Ａｎは Ａｎ＝　Ｋ２　（Ｖｎ−ＶＩＩ＋）　／　ｔＳ発明が解
決しようとする課題 しかしながら上記のような方法では高速応答が要求され
る加速度制御の加速度検出が位置の２階差分を行うため
前々回のサンプリング時の位置の情報をもとにしており
、測定した時点と計算した時点との時間的な遅れが大き
く得られた加速度の情報の誤差が大きいという問題点を
有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、加速度の検出を速く行い加
速度制御の性能を高めようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するためにエンコーダからの
パルス数を計数するパルスカウンタと、パルスの時間間
隔を測定する時間カウンタと、パルスカウンタと時間カ
ウンタの値をエンコーダのパルスが発生する毎に記憶す
る記憶手段とを備え、一定または任意の時間間隔で発生
するサンプリングパルスの発生時のパルスカウンタの値
と時間カウンタの値と一定パルス前の時間カウンタの値
と、前回のサンプリングパルス発生時に記憶したパルス
カウンタの値と時間カウンタの値と一定パルス前の時間
カウンタの値とからのそれぞれの差を求め移動距離、第
１の移動時間及び第２の移動時間とし、移動距離を第１
の移動時間で除算することにより第１の平均速度を計算
し、さらに移動距離を第２の移動時間で除算することに
より第２の平均速度を計算し、第１の平均速度と第２の
平均速度との差を第２の平均速度から第１の平均速度に
達するまでの時間で除算することにより加速度を計算す
る゛ものであり、請求項１記載の発明では一定または任
意の時間毎に発生するサンプリングパルスの発生時に、
前記記憶手段に最後に記憶されていたパルスカウンタの
値と時間カウンタの値とそのパルスカウンタの値より一
定パルス前の時間カウンタの値と、前回のサンプリング
パルス発生時に前記記憶手段に最後に記憶されていたパ
ルスカウンタの値と時間カウンタの値とそのパルスカウ
ンタの値より一定パルス前の時間カウンタの値とのそれ
ぞれの差を求め移動距離、第１の移動時間及び第２の移
動時間としており、請求項２記載の発明では一定または
任意の時間毎に発生するサンプリングパルスの発生後に
最初に記憶されたパルスカウンタの値と時間カウンタの
値とそのパルスカウンタの値より一定パルス前の時間カ
ウンタの値と、前回のサンプリングパルス発生後に最初
に記憶されたパルスカウンタの値と時間カウンタの値と
そのパルスカウンタの値より一定パルス前の時間カウン
タの値とのそれぞれの差を求め移動距離、第１の移動時
間及び第２の移動時間としている。

作　　　用 請求項１記戦の発明によれば、一定または任意の時間毎
に発生するサンプリングパルスの発生時に記憶手段に最
後に記憶されていたパルスカウンタの値と時間カウンタ
の値とそのパルスカウンタの値より一定パルス前の時間
カウンタの値と、前回のサンプリングパルス発生時に記
憶手段に最後に記憶されていたパルスカウンタの値と時
間カウンタの値とそのパルスカウンタの値より一定パル
ス前の時間カウンタの値とのそれぞれの差を求め移動距
離、第１の移動時間及び第２の移動時間としており、サ
ンプリングパルスが発生した後、既に記憶されている位
置と時間の値から加速度を計算するのでサンプリングパ
ルス発生後即座に加速度の計算が行える。

また、請求項２記載の発明によれば、一定または任意の
時間毎に発生するサンプリングパルスの発生後に最初に
記憶されたパルスカウンタの値と時間カウンタの値とそ
のパルスカウンタの値より一定パルス前の時間カウンタ
の値と、前回のサンプリングパルス発生後に最初に記憶
されたパルスカウンタの値と時間カウンタの値とそのパ
ルスカウンタの値より一定パルス前の時間カウンタの値
とのそれぞれの差を求め移動距離、第１の移動時間及び
第２の移動時間としており、サンプリングパルスが発生
した後、エンコーダパルスが発生してから即座に加速度
の計算を行うので時間の遅れの少ない計算ができる。

実施例 以下、本発明の第１実施例の加速度検出方法について、
第１図〜第５図を参照しながら説明する。

第１図において１はパルスカウンタ、２は発振回路、３
は時間カウンタ、４１は第１のラッチ回路、４２は第２
のラッチ回路、５は記憶手段、６は演算回路、６ＩはＣ
ＰＵ、６２はプログラムメモリ、６３はデータメモリ、
７はサンプリングタイマ、８はエンドタイマである。

発振回路２は時間を測定するために一定の周波数のパル
スを発生している。発信周波数がＩＯＭＨｚであるとす
れば１パルスは１００ｎｓｅｃとなる。

時間カウンタ３は発振回路２より出力されるパルスを常
にカウントしている。ここで多くの場合はモータである
回転体が回転している場合には回転体に接続されたエン
コーダから連続的にパルスが発生しており、このエンコ
ーダのパルスの立ち上がりの時点でパルスカウンタｌが
カウントアツプし第２のラッチ回路４２は第１のラッチ
回路４１のデータをラッチするとともに第１のラッチ回
路４１は時間カウンタ３の値をラッチする。パルスカウ
ンタ１と第１のラッチ回路４１と第２のラッチ回路４２
は次のエンコーダのパルスの立ち上がりまでパルス数と
時間と１パルス前の時間を記憶してお（記憶手段である
。サンプリングタイマ７は一定の時間間隔でサンプリン
グパルスを発生させてＣＰＵ６１に割り込み信号ＩＮＴ
を送っている。

エンコーダパルスからのパルス数と時間の読み取りのタ
イミングを第２図を用いて説明する。サンプリングパル
スが発生しＣＰＵ６１に割り込み信号ＩＮＴが入り割り
込み処理が実行されるとパルスカウンタ１と第１のラッ
チ回路４１と第２のラッチ回路４２からデータメモリ６
′３にパルス数データＰｎ　　と時間Ｔｎ、　　Ｔｎ−
１のデータが記憶される。そのデータと前回サンプリン
グ時のパルスカウンタｌと第１のラッチ回路４１と第２
のラッチ回路４２からのパルス数データＰｍと時間Ｔｌ
ｌ１、Ｔｍ−１のデータをもとに速度、加速度の計算を
行う。データメモリ６３には、第３図に示すように、次
のようなデータが格納されている。アドレスＡＯには今
回のサンプリング時のパルスカウンタ１の値Ｐｎ、　　
アドレスＡＩには今回サンプリング時の第１のラッチ回
路４１の値Ｔｎ、アドレスＡ２には今回サンプリング時
の第２のラッチ回路４２の値Ｔｎ−１、アドレスＡ３に
は前回サンプリング時のパルスカウンタ１の値Ｐｉ１１
、アドレスＡ４には前回サンプリング時の第１のラッチ
回路４１の値Ｔｍ、アドレスＡ５には前回サンプリング
時の第２のラッチ回路４２の値Ｔｍ−１が格納されてい
る。また、アドレスＡ６には速度Ｖｎ、アドレスＡ７に
は加速度Ａｎが格納される。

第４図のフローチャートを説明する。速度及び加速度を
計算するタイミングを決めるサンプリングタイマ７から
サンプリング時間が経過した後、サンプリングパルスが
発生しＣＰＵ６１に割り込み信号ＩＮＴが入る。ＣＰＵ
６１で割り込み信号が受けつけられるとサンプリングタ
イマ７にサンプリング時間をセットしサンプリングタイ
マ７をスタートさせる。ＣＰＵ６１はこの割り込み信号
でパルスカウンタ１と第１のラッチ回路４１と第２のラ
ッチ回路４２のデータを読み取り、データメモリ６３の
アドレスＡＯ１Ａ１、Ａ２に格納する。もしも今回サン
プリング時のパルスカウンタ１の値Ｐｎが前回サンプリ
ング時のパルスカウンタ１の値Ｐｉと同じであればエン
ドタイマ８が終了していないか確認し、終了していなけ
ればデータの更新、速度加速度の計算は行わない。エン
ドタイマ８は一定時間以上エンコーダからのパルスが入
ってこない場合には速度をＯとするためのものである。

エンドタイマ８が終了していれば速度と加速度をＯにす
る。エンドタイマ８は今回サンプリング時のパルスカウ
ンタ１の値Ｐｎと前回サンプリング時のパルスカウンタ
の値Ｐ＋ｅとを比較して同じでない場合に新たにセット
しスタートされる。そしてつぎに速度、加速度の計算を
行う。

第５図に速度及び加速度の計算のフローチャートを示す
。

今回サンプリング時の平均速度Ｖｎは Ｖｎ　　　＝Ｋ　　　（Ｐｎ　　　−Ｐｍ　　　）　　
　／　　　（Ｔｎ　　　−Ｔｍ　　　）Ｐｎより１パル
ス前の平均速度Ｖｎ−１はＶｎ−１＝Ｋ　（Ｐｎ−１−
Ｐｍ−１）　／　（Ｔｎ−１−Ｔｍ−１） いま、Ｐｎ−Ｐｆｆｉ＝　Ｐｎ−１−ＰＩＩｌ−１平均
速度Ｖｎ−１から平均速度Ｖｎに達するまでの時間Ｔａ
は Ｔａ　　−（Ｔｎ　　＋Ｔｒｎ　　）　／２−　（Ｔｎ
−１＋Ｔｍ−１）／２ したがって平均速度Ｖｎ−１から平均速度Ｖｎに達する
までの平均加速度Ａｎは Ａｎ　＝　（Ｖｎ　−Ｖｎ−１）　／Ｔａとなる。

次に速度Ｖｎ　、加速度Ａｎ　　をアドレスＡ６、Ａ７
に格納する。そして、アドレスＡＯのデータＰｎをアド
レスＡ３に転送しＰＩｌｌとし、アドレスＡ１のデータ
ＴｎをアドレスＡ４に転送しＴｍとし、アドレスＡ２の
データＴ　ｎ−１をアドレスＡ５に転送しＴ　ｍ−１と
し、次の割り込みを待つ。

以上のように本実施例によれば１回のサンプリングでエ
ンコーダの連続する２つのパルスの時間を測定している
ので時間遅れを少なくして加速度を求めることができ、
しかもサンプリングパルスの発生後、即座に計算ができ
る。

次に、本発明の第２実施例について第６図、第７図に基
き説明する。回路のブロック構成図、速度、加速度の計
算方法は、第１実施例と同様であるがデータのサンプリ
ングのタイミングが異なる。その動作を第６図のタイミ
ングチャートと第７図のフローチャートを用いて説明す
る。サンプリングタイマ７は一定の時間間隔でサンプリ
ングパルスを発生させてＣＰＵ６１に割り込み信号ｌＮ
Ｔを送っている。サンプリングパルスが発生しＣＰＵ６
１に割り込み信号ＩＮＴが入り割り込み処理が実行され
るとＣＰＵ６１はエンドタイマ８をスタートさせ、エン
コーダからパルスが入って（るのを待つ。エンコーダパ
ルスが入るとパルスカウンタ１がカウントアツプし第２
のラッチ回路４２は第１のラッチ回路４１のデータをラ
ッチするとともに第１のラッチ回路４１は時間カウンタ
３の値をラッチする。そしてパルスカウンタ１と第１の
ラッチ回路４１と第２のラッチ回路４２からデータメモ
リ６３にパルス数データＰｎと時間Ｔｎ　、Ｔｎ−１の
データが記憶される。そのデータと前回サンプリング時
のパルスカウンタ１と第１のラッチ回路４１と第２のラ
ッチ回路４２からのパルス数データＰ−と時間Ｔｍ　、
Ｔｉ−１のデータをもとに速度、加速度の計算を行う。

速度、加速度の計算方法及びデータメモリ６３の使い方
は第１実施例と同様に行われる。速度及び加速度を計算
した後、次のサンプリングに備えて、アドレスＡＯのデ
ータＰｎをアドレスＡ３に転送しＰｍとし、アドレスＡ
ｔのデータＴｎをアドレスＡ４に転送しＴＩｍとし、ア
ドレスＡ２のデータＴｎ−１をアドレスＡ５に転送しＴ
　ｏ＋−１とし、サンプリングタイマ７をセットしスタ
ートさせる。もしもエンコーダパルスが入ってこなけれ
ばエンドタイマ８が終了するまでエンコーダパルスの入
って（るのを待ち、エンドタイマ８の終了後に速度、加
速度をＯにしてから、次のサンプリングを行うためサン
プリングタイマ７をセットしスタートさせる。

以上のように本実施例によれば１回のサンプリングでエ
ンコーダの連続する２つのパルスの時間を測定している
ので時間遅れを少な（して加速度を求めることができ、
しかもエンコーダのパルスが入ってきて後、即座に計算
を行うので、時間遅れの少ない処理ができる。

なお、第１、第２実施例においては、エンコーダパルス
が入ったときとその１パルス前の時間を測定しているが
、■パルス前には限らず一定の複数パルス前の時間を測
定してもよい。

発明の効果 以上のように請求項１記載の発明によれば、時間の測定
と加速度の計算の時間的な遅れを少なくすることができ
、さらにサンプリングパルスが発生した後、既に記憶さ
れている位置と時間の値から加速度を計算するのでサン
プリングパルス発生後即座に加速度の計算が行える。

また、請求項２記載の発明によれば、時間の測定上加速
度の計算の時間的な遅れを少なくすることができ、さ、
らにサンプリングパルスが発生した後、エンコーダパル
スが発生してから即座に加速度の計算を行うので時間の
遅れの少ない計算ができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の速度検出装置のブロック
構成図、第２図はそのタイミングチャーチャート、第５
図はその速度、加速度計算のフローチャート、第６図は
本発明の第２実施例のタイミングチャート、第７図はそ
の加速度検出処理のフローチャート、第８図は従来の加
速度検出装置のブロック構成図である。 １・・・・・・パルスカウンタ、３・・・・・・時間カ
ウンタ、５・・・・・・記憶手段、６・・・・・・計算
手段。 代理人の氏名　弁理士　中足　敏男　ほか１名第３図 第４図 第５図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　移動体または回転体に接続されたエンコーダか
   らのパルスを計数するパルスカウンタと、前記エンコー
   ダからのパルスの時間間隔を測定するための時間カウン
   タと、前記パルスカウンタの値と前記時間カウンタの値
   とを前記エンコーダのパルスが発生する毎に記憶する記
   憶手段とを備え、一定または任意の時間毎に発生するサ
   ンプリングパルスの発生時に前記記憶手段に最後に記憶
   されたパルスカウンタの値と時間カウンタの値とそのパ
   ルスカウンタの値より一定パルス前の時間カウンタの値
   と、前回のサンプリングパルス発生時に前記記憶手段に
   最後に記憶されたパルスカウンタの値と時間カウンタの
   値とそのパルスカウンタの値より一定パルス前の時間カ
   ウンタの値とのそれぞれの差を求め移動距離、第１の移
   動時間及び第２の移動時間とし、移動距離を第１の移動
   時間で除算することにより第１の平均速度を計算し、さ
   らに移動距離を第２の移動時間で除算することにより第
   ２の平均速度を計算し、第１の平均速度と第２の平均速
   度との差を第２の平均速度から第１の平均速度に達する
   までの時間で除算することにより加速度を計算すること
   を特徴とする加速度検出方法。
2. （２）　移動体または回転体に接続されたエンコーダか
   らのパルスを計数するパルスカウンタと、前記エンコー
   ダからのパルスの時間間隔を測定するための時間カウン
   タと、前記エンコーダのパルスが発生する毎に前記パル
   スカウンタと前記時間カウンタの値を記憶する記憶手段
   とを備え、一定または任意の時間毎に発生するサンプリ
   ングパルスの発生後に最初に記憶されたパルスカウンタ
   の値と時間カウンタの値とそのパルスカウンタの値より
   一定パルス前の時間カウンタの値と、前回のサンプリン
   グパルス発生後に最初に記憶されたパルスカウンタの値
   と時間カウンタの値とそのパルスカウンタの値より一定
   パルス前の時間カウンタの値とのそれぞれの差を求め移
   動距離、第１の移動時間及び第２の移動時間とし、移動
   距離を第１の移動時間で除算することにより第１の平均
   速度を計算し、さらに移動距離を第２の移動時間で除算
   することにより第２の平均速度を計算し、第１の平均速
   度と第２の平均速度との差を第２の平均速度から第１の
   平均速度に達するまでの時間で除算することにより加速
   度を計算することを特徴とする加速度検出方法。