JPH0578772B2 - - Google Patents

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JPH0578772B2
JPH0578772B2 JP10382585A JP10382585A JPH0578772B2 JP H0578772 B2 JPH0578772 B2 JP H0578772B2 JP 10382585 A JP10382585 A JP 10382585A JP 10382585 A JP10382585 A JP 10382585A JP H0578772 B2 JPH0578772 B2 JP H0578772B2
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resolver
pole
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detection
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Tomoaki Tanimoto
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Yaskawa Electric Corp
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、2極レゾルバと多極(2極を含まな
い)レゾルバを回転軸に直結し、粗位置検出に2
極レゾルバを使用し、密位置検出に多極レゾルバ
を使用する、レゾルバによる位置検出方法に関す
る。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention connects a two-pole resolver and a multi-pole resolver (not including two poles) directly to a rotating shaft, and uses two for rough position detection.
The present invention relates to a position detection method using a resolver, which uses a polar resolver and uses a multipolar resolver for fine position detection.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は、レゾルバ(2極)を使用して電動機
の回転角を検出する位置検出回路の従来例の構成
図、第3図はそのタイムチヤートである。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional position detection circuit that uses a resolver (two poles) to detect the rotation angle of an electric motor, and FIG. 3 is a time chart thereof.

レゾルバ励磁回路1はレゾルバ励磁巻線2,3
をそれぞれレゾルバ励磁信号e〓=Esinω0t,e〓=
Ecosω0t,で励磁する。レゾルバ検出巻線4は
電圧e〓=E0sin(ω0t+θ)のレゾルバ検出信号を
検出する。ここで、Eは励磁電圧振幅、E0は検
出電圧振幅、ω0は励磁角周波数、θはレゾルバ
回転角である。整形回路5はレゾルバ検出信号e〓
の負から正へのゼロクロスの時点でパルス9を発
生する。フリーランカウンタ6はクロツク発振器
7のクロツクパルスをカウントする(カウント開
始時点はレゾルバ励磁電圧e〓の正から負へのゼロ
クロス点と一致する)。このフリーランカウンタ
6のカウントアツプの周期はレゾルバ励磁周波数
の周期と同じになるように設定されている。例え
ば、レゾルバ励磁周波数の周期が1/4.5msとし、 クロツク発振器7の周波数が18.432MHzとすれ
ば、フリーランカウンタ6のビツト数は12とな
り、0から4095パルスまでのクロツクパルスのカ
ウントを繰返す。ラツチ回路8はフリーランカウ
ンタ6のデータをレゾルバ検出信号e〓のゼロクロ
スに同期したパルス9によりラツチする。すなわ
ち、ラツチ回路8は、ラツチ信号であるパルス9
が入力した時刻t1,t2の時点でのフリーランカウ
ンタ6のデータθdをラツチする。マイクロプロセ
ツサ10はこのデータθdを読み取り、レゾルバ回
転角θを次式(1)で演算する。
Resolver excitation circuit 1 includes resolver excitation windings 2 and 3
Resolver excitation signal e〓=Esinω 0 t, e〓=
Excite with Ecosω 0 t. The resolver detection winding 4 detects a resolver detection signal of voltage e=E 0 sin (ω 0 t+θ). Here, E is the excitation voltage amplitude, E 0 is the detection voltage amplitude, ω 0 is the excitation angular frequency, and θ is the resolver rotation angle. The shaping circuit 5 receives the resolver detection signal e〓
Pulse 9 is generated at the zero crossing from negative to positive. The free run counter 6 counts the clock pulses of the clock oscillator 7 (the counting start point coincides with the zero-crossing point of the resolver excitation voltage e from positive to negative). The count-up period of this free run counter 6 is set to be the same as the period of the resolver excitation frequency. For example, if the period of the resolver excitation frequency is 1/4.5 ms and the frequency of the clock oscillator 7 is 18.432 MHz, the number of bits of the free run counter 6 is 12, and it repeats counting clock pulses from 0 to 4095 pulses. The latch circuit 8 latches the data of the free run counter 6 using a pulse 9 synchronized with the zero cross of the resolver detection signal e. That is, the latch circuit 8 outputs a pulse 9 which is a latch signal.
The data θ d of the free run counter 6 at the times t 1 and t 2 inputted by the free run counter 6 are latched. The microprocessor 10 reads this data θ d and calculates the resolver rotation angle θ using the following equation (1).

θ=2πθd/2M ……(1) ただし、Mはフリーランカウンタ6のビツト数 この場合、位置検出分解能(1回転当りの分割
数)を上げる方法として、(1)クロツク周波数を上
げる、(2)レゾルバ励磁周波数を下げる、の2つの
方法があるが、前者の方法は処理回路素子の高速
なICを使用しなければならず、コスト高となり、
後者の方法は検出速度が低下し、サーボシステム
の安定性が悪くなるという欠点がある。
θ=2πθ d /2 M ...(1) However, M is the number of bits of the free-run counter 6. In this case, the method to increase the position detection resolution (number of divisions per rotation) is to (1) increase the clock frequency. (2) There are two methods: lowering the resolver excitation frequency, but the former method requires the use of high-speed ICs as processing circuit elements, resulting in high costs.
The latter method has the disadvantage that the detection speed decreases and the stability of the servo system deteriorates.

第4図は、2極レゾルバと多極レゾルバ(極数
n)を電動機回転軸に直結して2つのレゾルバを
組合わせて高分解能の位置検出を行なう位置検出
回路の構成図で、第2図の2極のレゾルバによる
位置検出回路に、多極のレゾルバによる位置検出
回路(整形回路15、フリーランカウンタ16、
ラツチ回路18)を付加したものである。
Figure 4 is a configuration diagram of a position detection circuit that connects a two-pole resolver and a multi-pole resolver (number of poles n) directly to the motor rotating shaft and performs high-resolution position detection by combining the two resolvers. In addition to the position detection circuit using a two-pole resolver, the position detection circuit using a multi-pole resolver (shaping circuit 15, free run counter 16,
A latch circuit 18) is added.

2極レゾルバの検出巻線電圧はe〓=E0sin(ω0
+θ)であり、多極レゾルバの検出巻線電圧は
e〓o=Ensin(ω0t+nθ)となる。したがつて、電
動機が1回転すると、2極レゾルバの検出巻線電
圧e〓の位相は励磁電圧e〓に対して2π(rad)変化
し、多極レゾルバは2πn(rad)変化する。
The detection winding voltage of the two-pole resolver is e = = E 0 sin (ω 0 t
+θ), and the detection winding voltage of the multipolar resolver is
e〓 o = Ensin (ω 0 t+nθ). Therefore, when the motor rotates once, the phase of the detection winding voltage e〓 of the two-pole resolver changes by 2π (rad) with respect to the excitation voltage e〓, and the phase of the multi-pole resolver changes by 2πn (rad).

第5図は第4図において2極レゾルバと多極レ
ゾルバの回転角θに対する位相の変化を示したも
のである。すなわち、同図1は2極レゾルバの励
磁電圧e〓に対する検出巻線電圧e〓の位相の変化を
量子化して示したもの(分解能m=6の場合)で
あり、同図2は多極レゾルバの励磁電圧e〓に対す
る検出巻線電圧e〓oの位相の変化を、フリーラン
カウンタ16がカウントアツプする様子で模擬的
に示したもの(rは分解能)である。
FIG. 5 shows the change in phase of the two-pole resolver and the multi-pole resolver with respect to the rotation angle θ in FIG. 4. That is, Fig. 1 shows a quantized change in the phase of the detection winding voltage e〓 with respect to the excitation voltage e〓 of a two-pole resolver (when resolution m = 6), and Fig. 2 shows a quantized change in the phase of the detection winding voltage e〓 with respect to the excitation voltage e〓 of a two-pole resolver. The change in the phase of the detected winding voltage e〓o with respect to the excitation voltage e〓 is shown in a simulated manner as the free run counter 16 counts up (r is the resolution).

今、θ0点(原点)からθ1点まで回転したときの
回転角θは次のようにして求められる。
Now, the rotation angle θ when rotating from the θ 0 point (origin) to the θ 1 point can be found as follows.

まず、第5図1に示す2極レゾルバの回転角
(ラツチ回路8のデータ)Pm(O≦Pm≦m)を
マイクロプロセツサ10に読込む。また、第5図
2に示す多極レゾルバの回転角(ラツチ回路18
のデータ)Qr(O≦Pr≦r)をマイクロプロセツ
サ10に読込む。次に、マイクロプロセツサ10
により(2)式を演算し、回転角θmrを求める。
First, the rotation angle (data of the latch circuit 8) Pm (O≦Pm≦m) of the two-pole resolver shown in FIG. In addition, the rotation angle of the multipolar resolver (latch circuit 18
data) Qr (O≦Pr≦r) is read into the microprocessor 10. Next, the microprocessor 10
The rotation angle θmr is calculated by calculating equation (2).

θmr=Pm×r×Qr ……(2) このようにして、2つのレゾルバを組合わせる
ことにより位置検出分解能は1回転当りm×rと
なる。例えば、2極レゾルバの分解能mを100と
し、多極レゾルバの分解能rを4096とすれば、分
解能は100×4096=409600となる。
θmr=Pm×r×Qr (2) In this way, by combining the two resolvers, the position detection resolution becomes m×r per rotation. For example, if the resolution m of a bipolar resolver is 100 and the resolution r of a multipolar resolver is 4096, the resolution will be 100×4096=409600.

しかしながら、このように高分解能を得るため
に、粗検出として2極レゾルバを、密検出として
多極レゾルバをそれぞれ使用すると、レゾルバの
機械的精度のバラツキによりカウンタの最小位ビ
ツトにチラツキ(オン/オフ)が生じることがあ
り、検出位置にズレを生じる。特に、粗検出とし
て使用している2極レゾルバのフリーランカウン
タ6にチラツキが生じた場合には、密検出用レゾ
ルバの検出値r(上述の例では4096)のズレが生
じてしまい、高分解能の位置検出ができない。
However, in order to obtain high resolution, if a two-pole resolver is used for coarse detection and a multi-pole resolver is used for fine detection, the lowest bit of the counter may flicker (on/off) due to variations in the mechanical precision of the resolvers. ) may occur, causing a shift in the detection position. In particular, if flickering occurs in the free run counter 6 of the two-pole resolver used for coarse detection, the detection value r (4096 in the above example) of the fine detection resolver will deviate, resulting in a high resolution The position cannot be detected.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明の目的は、2極レゾルバによる粗位置検
出値データがレゾルバの機械的誤差によりチラツ
キを生じても、常に安定な高分解能の位置検出が
できるレゾルバによる位置検出方法を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a position detection method using a resolver that can always perform stable high-resolution position detection even if rough position detection value data using a two-pole resolver flickers due to mechanical errors of the resolver.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の、レゾルバによる位置検出方法は、 2つのレゾルバのレゾルバ信号から得られた位
置情報の時間的変化から第1の速度情報を演算す
るステツプと、 多極レゾルバの周波数変化あるいは位相変化か
ら第2の速度情報を演算するステツプと、 前記両速度情報を比較するステツプと、 前記両速度が一致しなかつた場合、第1の速度
情報が第2の速度情報に一致するように、前記2
つのレゾルバのレゾルバ信号から得られた位置情
報に多極レゾルバの分解能だけ加算または減算を
行なつて該位置情報を補正するステツプとを有す
る。
The position detection method using a resolver of the present invention includes the following steps: calculating first speed information from temporal changes in position information obtained from resolver signals of two resolvers; a step of comparing the two speed information; and a step of comparing the two speed information; and if the two speeds do not match, calculating the second speed information so that the first speed information matches the second speed information;
and a step of correcting the position information by adding or subtracting the resolution of the multipolar resolver to the position information obtained from the resolver signals of the two resolvers.

〔作用〕 このように、2極レゾルバの位置検出信号が、
両速度情報が一致するように補正されるので、2
極レゾルバによる位置検出信号にレゾルバの機械
的誤差によるチラツキが生じても、常に安定した
高分解能の位置検出が可能となる。
[Operation] In this way, the position detection signal of the two-pole resolver is
Since both speed information is corrected to match, 2
Even if flickering occurs in the position detection signal from the polar resolver due to mechanical error of the resolver, stable high-resolution position detection is always possible.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明によるレゾルバによる位置検出
方法の一実施例を示すフローチヤートである。な
お、回路構成は、マイクロプロセツサ10の処理
内容が異なるだけで第4図と同じである。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a position detection method using a resolver according to the present invention. The circuit configuration is the same as that shown in FIG. 4, except that the processing content of the microprocessor 10 is different.

1 ステツプ1:2極レゾルバの位相差Pmtをラ
ツチ回路8から読込む。
1 Step 1: Read the phase difference Pm t of the two-pole resolver from the latch circuit 8.

2 ステツプ2:多極レゾルバの位相差Qrtをラ
ツチ回路18から読込む。
2 Step 2: Read the phase difference Qrt of the multipolar resolver from the latch circuit 18.

3 ステツプ3:(2)式により位置θmrtを演算す
る。
3 Step 3: Calculate the position θmr t using equation (2).

4 ステツプ4:θmrtと1サイクル前に演算し
た位置θmrt-1とから(3)式により速度Nmrを求
める。
4 Step 4: Find the speed Nmr using equation (3) from θmr t and the position θmr t-1 calculated one cycle before.

Nmr=K1θmrt−θmrt-1/Δt ……(3) ただし、K1は定数 Δtは位置データを取込むサイクルの時間 5 ステツプ5:多極レゾルバの今、読込んだ位
置データθrtと1サイクル前の位置データθrt-1
から(4)式により速度Nrを求める。
Nmr=K 1 θmr t −θmr t-1 / Δt ...(3) However, K 1 is a constant Δt is the cycle time 5 for acquiring position data Step 5: The position data θr of the multipolar resolver just read t and position data one cycle before θr t-1
Find the speed Nr from equation (4).

Nr=K2θrt−θrt-1/Δt ……(4) ただし、K2は定数 Δtは位置データを取込むサイクルの時間 6 ステツプ6:速度Nmrと速度Nrを比較す
る。
Nr=K 2 θr t −θr t-1 / Δt (4) where K 2 is a constant Δt is the cycle time for acquiring position data 6 Step 6: Compare speed Nmr and speed Nr.

7 ステツプ7:Nmr=Nrのときで、検出した
位置データが正しいとして検出位置θをθmrと
する。
7 Step 7: When Nmr=Nr, assuming that the detected position data is correct, set the detected position θ to θmr.

8 ステツプ8:Nmr>Nrのときで、検出した
粗位置データの最小位ビツト誤差が+1とし
て、Pm−1を演算してステツプ3から演算を
繰返す。
8. Step 8: When Nmr>Nr, calculate Pm-1 and repeat the calculation from step 3 assuming that the minimum bit error of the detected rough position data is +1.

9 ステツプ9:Nmr<Nrのときで、検出した
粗位置データの最小位ビツト誤差が−1とし
て、Pm+1を演算してステツプ3から演算を
繰返す。
9 Step 9: When Nmr<Nr, the minimum bit error of the detected coarse position data is -1, calculate Pm+1, and repeat the calculation from step 3.

このようにして、マイクロプロセツサ10によ
り2極レゾルバの位置データPmtの最小位ビツト
のチラツキが、Nmr,Nrという速度情報で補正
されるため、量子化による位置データの誤差を無
くすことができる。
In this way, the microprocessor 10 corrects the flickering of the least significant bit of the position data Pmt of the two-pole resolver using the speed information Nmr and Nr, so it is possible to eliminate errors in position data due to quantization. .

なお、本実施例では、多極レゾルバから速度情
報Nrを演算する場合に多極レゾルバの位相変化
を利用したが、周波数変化を利用することもでき
る。
Note that in this embodiment, when calculating the speed information Nr from the multipolar resolver, a phase change of the multipolar resolver is used, but a frequency change can also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、2つのレゾルバ
信号から得られた位置情報の時間的変化および多
極レゾルバの周波数変化あるいは位相変化から速
度情報を演算し、これら両速度情報が一致するよ
うに位置検出信号補正することにより、2極レゾ
ルバの位置データの最小位ビツトが補正され、位
置データの誤差をなくすことができるので、レゾ
ルバの励磁周波数を変えることなく(下げること
なく)また、クロツク周波数を上げることなく高
分解能の位置検出が可能となり、また、位置誤差
の補正を簡単なソフトウエア処理で行うことがで
きるので、マイクロプロセツサの本来の電動機制
御に影響を与えることがない。
As explained above, the present invention calculates speed information from the temporal change in position information obtained from two resolver signals and the frequency change or phase change of a multipolar resolver, and positions the position information so that both speed information coincides. By correcting the detection signal, the lowest bit of the position data of the two-pole resolver is corrected, and errors in the position data can be eliminated. High-resolution position detection is possible without increasing the processing speed, and position error correction can be performed by simple software processing, so the original motor control of the microprocessor is not affected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による、レゾルバによる位置検
出方法の一実施例を示すフローチヤート、第2図
は2極レゾルバによる位置検出回路の従来例の構
成図、第3図はそのタイムチヤート、第4図は2
極レゾルバと多極レゾルバを組合せた位置検出回
路の従来例の構成図、第5図は第4図において2
極レゾルバと多極レゾルバの回転角θに対する位
相の変化を示す図である。 1……レゾルバ励磁回路、2,3……レゾルバ
励磁巻線、4……レゾルバ検出巻線、5,15…
…整形回路、6,16……フリーランカウンタ、
7……クロツク発振器、8,18……ラツチ回
路、9,19……パルス、10……マイクロプロ
セツサ。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the position detection method using a resolver according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional example of a position detection circuit using a two-pole resolver, FIG. 3 is a time chart thereof, and FIG. The diagram is 2
Figure 5 is a configuration diagram of a conventional example of a position detection circuit that combines a polar resolver and a multi-pole resolver.
FIG. 3 is a diagram showing changes in phase of a polar resolver and a multipolar resolver with respect to rotation angle θ. 1... Resolver excitation circuit, 2, 3... Resolver excitation winding, 4... Resolver detection winding, 5, 15...
...shaping circuit, 6,16...free run counter,
7... Clock oscillator, 8, 18... Latch circuit, 9, 19... Pulse, 10... Microprocessor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 2極レゾルバと多極レゾルバを回転軸に直結
し、粗位置検出に2極レゾルバを使用し、密位置
検出に多極レゾルバを使用する、レゾルバによる
位置検出方法において、 前記2つのレゾルバのレゾルバ信号から得られ
た位置情報の時間的変化から第1の速度情報を演
算するステツプと、 多極レゾルバの周波数変化あるいは位相変化か
ら第2の速度情報を演算するステツプと、 前記両速度情報を比較するステツプと、 前記両速度が一致しなかつた場合、第1の速度
情報が第2の速度情報に一致するように、前記2
つのレゾルバのレゾルバ信号から得られた位置情
報に多極レゾルバの分解能だけ加算または減算を
行なつて該位置情報を補正するステツプとを有す
ることを特徴とする、レゾルバによる位置検出方
法。
[Claims] 1. A position detection method using a resolver, in which a two-pole resolver and a multi-pole resolver are directly connected to a rotating shaft, the two-pole resolver is used for coarse position detection, and the multi-pole resolver is used for fine position detection, a step of calculating first speed information from temporal changes in position information obtained from resolver signals of the two resolvers; a step of calculating second speed information from frequency changes or phase changes of the multipolar resolver; comparing the two speed information; and if the two speeds do not match, comparing the second speed information so that the first speed information matches the second speed information;
1. A method for detecting a position using a resolver, comprising the step of correcting the position information obtained from the resolver signals of two resolvers by adding or subtracting the resolution of the multipolar resolver to the position information.
JP10382585A 1985-05-17 1985-05-17 System for detecting position by resolver Granted JPS61262615A (en)

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