JPH1198876A - Position and speed detecting device - Google Patents

Position and speed detecting device

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Publication number
JPH1198876A
JPH1198876A JP9256451A JP25645197A JPH1198876A JP H1198876 A JPH1198876 A JP H1198876A JP 9256451 A JP9256451 A JP 9256451A JP 25645197 A JP25645197 A JP 25645197A JP H1198876 A JPH1198876 A JP H1198876A
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JP
Japan
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signal
phase
function
microcomputer
pll
Prior art date
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Pending
Application number
JP9256451A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsuhisa Motoyama
敦久 本山
Masahiko Watanabe
正彦 渡辺
Junichi Takahashi
潤一 高橋
Yoji Tomino
洋二 門三野
Yojiro Miyahara
養治侶 宮原
Akihiro Igari
明宏 猪狩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1198876A publication Critical patent/JPH1198876A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce sensitivity due to noise and enable position and speed detection with accuracy, by making a rotational position signal, calculated from an inducing signal having the frequency of an exciting signal as a fundamental wave and the exciting signal having phase difference through sum of products operation, follow phases through software PLL processing. SOLUTION: For a microcomputer 102, an arithmetic operation is performed at a position and speed detecting section 101 using timing pulses output from a timing pulse generating section as an interrupt signal. The voltage of inducing signals Vr1 , Vr2 and exciting signals Vs1 , Vs2 is input to the microcomputer 102 from A-D converters 103-106. A signal varying with a rotational frequency obtained by expressing rotational position signals Ve1 , Ve2 in first sum of products operation as rotational position θr, and subtracting an exciting frequency component from the frequency of the inducing signals, is used in the software PLL processing on the microcomputer. The rotational speed is detected by determining the change in the position detected through software PLL processing on the microcomputer 102 using a differentiation element 120. Thus, the phase can be PLL-processed on software for a microcomputer or the like, and can be sufficiently followed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の位置・速
度制御装置に係わり、特にレゾルバを位置検出器、又は
速度検出器として用い、電動機の回転位置と回転速度を
検出するに好適な位置・速度検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position / speed control device for a motor, and more particularly to a position / speed control device suitable for detecting a rotation position and a rotation speed of a motor using a resolver as a position detector or a speed detector. The present invention relates to a speed detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レゾルバを用いて電動機の回転速
度を求める方法として、レゾルバから出力される誘起信
号の回転周波数をPLLにて検出し、回転速度を求める
方法が特開昭57−33355 号公報で知られている。また、
電動機の回転位置を検出する方法としては、レゾルバか
ら出力された誘起信号とレゾルバに印加した励磁信号の
積和演算により回転位置に対応した二相信号を算出し、
この二相信号をtan-1 演算することで電動機の回転位置
を検出する方法が特開昭59−13708 号公報で知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of obtaining the rotation speed of a motor using a resolver, a method of detecting the rotation frequency of an induced signal output from a resolver by a PLL and obtaining the rotation speed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-33355. It is known in the gazette. Also,
As a method of detecting the rotational position of the electric motor, a two-phase signal corresponding to the rotational position is calculated by a product-sum operation of an induced signal output from the resolver and an excitation signal applied to the resolver,
A method of detecting the rotational position of the electric motor by calculating the tan -1 of the two-phase signal is known from Japanese Patent Laid-Open No. 59-13708.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】最初の上記従来技術
は、PLLにより電動機の回転速度のみを検出する方法
であり、電動機の回転位置を検出する回路を別に設ける
必要がある。また、回転速度を検出するためにPLLに
て誘起信号の回転周波数を追従するが、誘起信号の周波
数が高いためPLLの動作を高速に行わなければなら
ず、これを実現すべくハードウェアにてPLLを構成し
ている。このためPLLの調整が容易でないという問題
がある。2番目の上記従来技術においては、回転位置の
他に、求めた回転位置から回転速度の検出は可能であ
る。しかしながら、上記従来技術においては、誘起信号
と励磁信号の積和演算を行いtan-1 演算にて回転位置を
検出しており、誘起信号がノイズ等の影響を受けてしま
うとその影響がそのまま位置検出誤差となってしまうと
いう問題点がある。
The first prior art is a method of detecting only the rotation speed of a motor by using a PLL, and requires a separate circuit for detecting the rotation position of the motor. In addition, in order to detect the rotation speed, the rotation frequency of the induced signal is tracked by the PLL. However, since the frequency of the induced signal is high, the operation of the PLL must be performed at a high speed. This constitutes a PLL. Therefore, there is a problem that adjustment of the PLL is not easy. In the second prior art, the rotation speed can be detected from the obtained rotation position in addition to the rotation position. However, in the above prior art, the rotational position is detected by the tan -1 operation by performing the product-sum operation of the induced signal and the excitation signal, and if the induced signal is affected by noise or the like, the influence is not changed. There is a problem that a detection error occurs.

【0004】本発明の目的は、誘起信号がノイズによっ
て影響を受けても、ノイズによる感度を低くし、高精度
に位置検出と速度検出を可能にすることにある。それ
に、上記ハードウェアにて構成されたPLLの動作をマ
イコン上のソフトウェア処理にて行うことで、PLLの
調整が容易となり、高速なマイコンを用いることなく安
価に位置・速度検出装置が構築できる。また、電動機が
ランプ状に加減速を行った際の位置検出に発生するオフ
セット誤差をなくす構成とすることにより、位置検出精
度をさらに向上させ、かつ位置制御、または速度制御に
対応した任意の周期にて検出を行える事にある。
An object of the present invention is to reduce the sensitivity due to noise even if the induced signal is affected by noise, and to enable position detection and speed detection with high accuracy. In addition, by performing the operation of the PLL constituted by the hardware by software processing on the microcomputer, the adjustment of the PLL becomes easy, and the position / speed detecting device can be constructed at low cost without using a high-speed microcomputer. In addition, by eliminating the offset error generated in the position detection when the motor accelerates / decelerates in a ramp shape, the position detection accuracy is further improved, and any cycle corresponding to the position control or the speed control is achieved. The detection can be performed with.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する方法
として、誘起信号と励磁信号の積和演算を行うことで回
転位置に対応した回転位置信号を算出し、この回転位置
信号をマイコン上のソフトウェアで行うPLL処理(ソ
フトウェアPLL処理)にて位相を追従させ、回転位置
及び回転速度を検出する。誘起信号は、励磁信号の周波
数(数KHz)を基本波として、回転体の回転周波数が
変調された周波数で出力されるため、この誘起信号の周
波数から励磁周波数成分を減算できれば、回転周波数で
ある数十Hzの回転位置信号とでき、ソフトウェアPL
L処理にて十分に追従可能となる。誘起信号の周波数か
らの励磁周波数の減算は、誘起信号と励磁信号の積和演
算により求めることができる。この積和演算により、従
来のように高い周波数である誘起信号を追従させること
なく、回転位置信号を用いることで高速なマイコンを用
いずにPLLにて回転位置の検出が行える。なお、ソフ
トウェアPLL処理は、位置検出精度を向上させるた
め、積分と比例積分による二重積分系で構成し、回転体
の回転速度がランプ状に加減速した際に位置検出に発生
するオフセット誤差をなくす。
As a method for achieving the above object, a rotational position signal corresponding to a rotational position is calculated by performing a product-sum operation of an induced signal and an excitation signal, and this rotational position signal is stored in a microcomputer. The phase is followed by a PLL process (software PLL process) performed by software, and the rotational position and the rotational speed are detected. The induced signal is output at a frequency obtained by modulating the rotation frequency of the rotator with the frequency of the excitation signal (several KHz) as a fundamental wave. Therefore, if the excitation frequency component can be subtracted from the frequency of the induced signal, it is the rotation frequency. It can be a rotational position signal of several tens Hz, and software PL
The tracking can be sufficiently performed by the L processing. The subtraction of the excitation frequency from the frequency of the induced signal can be obtained by a product-sum operation of the induced signal and the excitation signal. By this product-sum operation, the rotation position can be detected by the PLL without using a high-speed microcomputer by using the rotation position signal without following the induced signal having a high frequency as in the related art. In order to improve the position detection accuracy, the software PLL processing is configured by a double integration system using integration and proportional integration, and an offset error generated in position detection when the rotation speed of the rotating body is accelerated or decelerated in a ramp shape. lose.

【0006】また、ソフトウェアPLL処理は、入力値
となる積和演算結果とPLLの出力であるフィードバッ
ク値と再度、積和演算を行うことで位相差を求め、この
位相差を二重積分系で積分することで入力値とフィード
バック値が一致するよう動作を行う。なお、1回目の位
置検出においては、PLL処理で行う積和演算に用いる
フィードバック値が不定であるので、励磁信号と誘起信
号の積和演算結果を用いてtan-1 演算を行い、PLLの
イニシャル、即ちフィードバック値とする。また、位置
検出のタイミングを発生するタイミングパルス発生回路
においては、任意に位置検出タイミングを設定できる構
成とする。
In the software PLL processing, a phase difference is obtained by performing a product-sum operation again with a product-sum operation result as an input value and a feedback value as an output of the PLL, and this phase difference is obtained by a double integration system. The integration is performed so that the input value matches the feedback value. In the first position detection, since the feedback value used for the product-sum operation performed in the PLL process is indefinite, the tan -1 operation is performed using the product-sum operation result of the excitation signal and the induced signal, and the initial value of the PLL is calculated. That is, it is a feedback value. Further, the timing pulse generation circuit for generating the timing of position detection has a configuration in which the position detection timing can be arbitrarily set.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた位置・速度
検出装置の一実施例を説明する。図2は本発明を用いた
電動機駆動システムの全体構成図であり、位置・速度制
御処理を行う制御部201,電動機203へ速度指令に
応じた交流電圧を出力する主変換器202,検出器であ
るレゾルバ301,電動機203の回転位置と回転速度
の検出を行う位置・速度検出部101で構成される。制
御部201はマイコンなどの演算機能を有する手段で構
成され、所定のサンプリング周期毎に位置・速度検出部
101から回転位置の検出値と回転速度の検出値を入力
する。制御部201は、入力した回転速度と回転位置を
元に主変換器202から出力される三相の交流電圧と周
波数を調整し回転数を制御する。位置・速度検出部10
1は、励磁信号発生回路とマイコンなどで構成され、電
動機203に機械的に取付けられたレゾルバ301に印
加した二相の励磁信号とレゾルバ301に誘起された二
相の誘起信号を入力し、後述の処理を実行して電動機2
03の回転位置と回転速度を検出する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a position / speed detecting device using the present invention will be described below. FIG. 2 is an overall configuration diagram of a motor drive system using the present invention. The control unit 201 performs position / speed control processing, a main converter 202 that outputs an AC voltage according to a speed command to a motor 203, and a detector. A resolver 301 includes a position / speed detection unit 101 that detects the rotation position and rotation speed of the electric motor 203. The control unit 201 is configured by means having an arithmetic function such as a microcomputer, and inputs a detected value of the rotational position and a detected value of the rotational speed from the position / speed detecting unit 101 at every predetermined sampling period. The control unit 201 controls the rotation speed by adjusting the three-phase AC voltage and frequency output from the main converter 202 based on the input rotation speed and rotation position. Position / speed detector 10
Reference numeral 1 denotes a two-phase excitation signal applied to a resolver 301 mechanically attached to the electric motor 203 and a two-phase induction signal induced by the resolver 301. The motor 2
The rotation position and the rotation speed of 03 are detected.

【0008】次にレゾルバ301について図3を用いて
説明する。レゾルバ301は機械的に90度の角度をも
って配置された一次側巻線302,303と、同じく機
械的に90度の角度をもって配置された二次側巻線30
4,305で構成される二相励磁二相出力型である。ま
ず、一次側巻線302,303に後述の励磁信号発生部
401が出力する90度位相差をもつ二相の励磁信号V
S1,VS2を印加すると
Next, the resolver 301 will be described with reference to FIG. The resolver 301 is composed of primary windings 302 and 303 mechanically arranged at an angle of 90 degrees, and a secondary winding 30 mechanically arranged at an angle of 90 degrees.
It is a two-phase excitation two-phase output type composed of 4,305. First, a two-phase excitation signal V having a 90-degree phase difference output by an excitation signal generation unit 401 described later is applied to primary windings 302 and 303.
When S1 and VS2 are applied

【0009】[0009]

【数1】 VS1=VsinθS …(1)V S1 = V sin θ S (1)

【0010】[0010]

【数2】 VS2=VcosθS …(2) トランス効果により二次側巻線304,305に回転位
置θr に対応した下記の二相の誘起信号Vr1,Vr2が出
力(誘起)される。
V S2 = V cos θ S (2) The following two-phase induction signals V r1 and V r2 corresponding to the rotational position θ r are output (induced) to the secondary windings 304 and 305 by the transformer effect. You.

【0011】[0011]

【数3】 Vr1=K(VS1cosθr−VS2sinθr) …(3)V r1 = K (V S1 cos θ r −V S2 sin θ r ) (3)

【0012】[0012]

【数4】 Vr2=K(VS1sinθr+VS2cosθr) …(4) 但し、 VS1,VS2:励磁信号,K:変圧比 ここで、二相の励磁信号VS1,VS2を発生する励磁信号
発生部401について図4を用いて説明する。励磁信号
発生部401は水晶発振器402,水晶発振器402か
ら出力されたパルスをカウントするカウンタ403,励
磁信号VS1の瞬時値を記録したROM404,励磁信号VS2
瞬時値を記録したROM405,各ROM404,405からのディ
ジタル値をアナログに変換するD/A変換器406,4
07,レゾルバ301の一次側巻線に印加する二相の励
磁信号VS1,VS2の電圧レベルを所望の値となるよう制
御(AVR)する電圧制御部408,409,位置検出
のタイミングパルスtrg を出力するタイミングパルス発
生部410で構成される。
Equation 4] V r2 = K (V S1 sinθ r + V S2 cosθ r) ... (4) where, V S1, V S2: excitation signal, K: where transformation ratio, the two-phase excitation signals V S1, V S2 Will be described with reference to FIG. The excitation signal generation unit 401 includes a crystal oscillator 402, a counter 403 that counts pulses output from the crystal oscillator 402, a ROM 404 that records an instantaneous value of the excitation signal V S1 , a ROM 405 that records an instantaneous value of the excitation signal V S2 , and each ROM 404. D / A converters 406 and 4 for converting the digital values from,.
07, voltage control units 408 and 409 for controlling (AVR) the voltage levels of the two-phase excitation signals V S1 and V S2 applied to the primary winding of the resolver 301 to a desired value, and a timing pulse trg for position detection. And a timing pulse generator 410 for outputting the same.

【0013】まず水晶発振器402のパルスをカウンタ
403でカウントし、そのカウント値をROM404,405
のアドレスとして入力することで、D/A変換器40
6,407からは(1)(2)式で表される一定周波数
の励磁信号VS1,VS2が出力される。よって、レゾルバ
301の一次側巻線302には励磁信号VS1が、一次側
巻線303には励磁信号VS2が印加される。
First, the pulses of the crystal oscillator 402 are counted by the counter 403, and the count value is read from the ROMs 404 and 405.
Of the D / A converter 40
6, 407 output excitation signals V S1 and V S2 having constant frequencies represented by the equations (1) and (2). Therefore, the excitation signal V S1 is applied to the primary winding 302 of the resolver 301, and the excitation signal V S2 is applied to the primary winding 303.

【0014】また、タイミングパルス発生部410はカ
ウンタ403の所定のカウント値で位置検出のタイミン
グとなるタイミングパルスtrg を発生し、後述の位置・
速度検出部101のマイコン102に割り込み信号とし
て、またA/D変換器103,104,105,106
には起動信号としてタイミングを供給する。なお、位置
検出のタイミングとなる所定のカウント値は、任意に設
定でき、位置または速度制御に適した検出周期に設定す
ることが可能とする。
The timing pulse generator 410 generates a timing pulse trg which is a timing of position detection with a predetermined count value of the counter 403, and outputs a timing pulse trg to be described later.
As an interrupt signal to the microcomputer 102 of the speed detecting unit 101, and A / D converters 103, 104, 105, 106
Is supplied with a timing as a start signal. The predetermined count value serving as the timing of position detection can be set arbitrarily, and can be set to a detection cycle suitable for position or speed control.

【0015】次に位置・速度検出部101の詳細な構成
を図1を用いて説明する。位置・速度検出部101の構
成は、位置と速度演算を行うマイコン102と、レゾル
バ301の一次側巻線に二相の励磁信号VS1,VS2を出
力する励磁信号発生部401と、二相の誘起信号Vr1,V
r2の電圧を取り込むA/D変換器103,104と、二
相の励磁信号VS1,VS2の電圧を取り込むA/D変換器
105,106で構成される。A/D変換器103,1
04,105,106は、励磁信号発生部401のタイ
ミングパルス発生部410が出力するタイミングパルス
trg を起動信号として励磁信号VS1,VS2と誘起信号V
r1,Vr2の変換を行う。
Next, the detailed configuration of the position / speed detecting unit 101 will be described with reference to FIG. The configuration of the position / speed detection unit 101 includes a microcomputer 102 that performs position and speed calculations, an excitation signal generation unit 401 that outputs two-phase excitation signals V S1 and V S2 to the primary winding of the resolver 301, Induced signals V r1 , V
A / D converters 103 and 104 for taking in the voltage of r2 , and A / D converters 105 and 106 for taking in the voltages of the two-phase excitation signals V S1 and V S2 . A / D converter 103, 1
04, 105, and 106 are timing pulses output by the timing pulse generator 410 of the excitation signal generator 401.
The excitation signals V S1 and V S2 and the induced signal V
Conversion of r1 and Vr2 is performed.

【0016】また、マイコン102にはタイミングパル
ス発生部410が出力するタイミングパルスtrg を割り
込み信号とし、この割り込みにより発生した処理にて位
置検出演算と速度検出演算を実行する。位置検出演算処
理では、まずA/D変換器103,104,105,1
06から誘起信号Vr1,Vr2と励磁信号VS1,VS2の電
圧を取り込み、次に説明する手順にて位置と速度の検出
を行う。
The microcomputer 102 uses the timing pulse trg output from the timing pulse generator 410 as an interrupt signal, and executes a position detection calculation and a speed detection calculation by processing generated by the interrupt. In the position detection calculation processing, first, the A / D converters 103, 104, 105, 1
From step 06, the voltages of the induced signals V r1 and V r2 and the excitation signals V S1 and V S2 are fetched, and the position and speed are detected in the following procedure.

【0017】位置検出演算処理としては、まず、位置検
出タイミングでの誘起信号Vr1,Vr2をA/D変換器1
03,104を介してマイコン102に入力し、また同
様に励磁信号VS1,VS2をA/D変換器105,106
を介して入力する。ここで、誘起信号Vr1,Vr2
(3)(4)式で表されるが、励磁信号VS1,VS2
(1)(2)式で表されるので、(3)(4)式は次の
ように変形できる。
In the position detection calculation processing, first, the induced signals V r1 and V r2 at the position detection timing are converted into A / D converters 1.
03 and 104, and input the excitation signals V S1 and V S2 to the A / D converters 105 and 106 in the same manner.
To enter through. Here, the induced signals V r1 and V r2 are represented by the equations (3) and (4), but since the excitation signals V S1 and V S2 are represented by the equations (1) and (2), (3) and (4) The expression can be modified as follows.

【0018】[0018]

【数5】 Vr1=VKsin(θS−θr) …(5)[Number 5] V r1 = VKsin (θ S -θ r) ... (5)

【0019】[0019]

【数6】 Vr2=VKcos(θS−θr) …(6) 但し、V:励磁電圧,K:変圧比 (5)(6)式からも分かるように、誘起信号Vr1,V
r2は励磁信号の位相であるθS と回転位置θr の位相差
で表される。ここで位相θS は励磁信号の周波数である
数KHzで変化し、また回転位置θr は回転周波数であ
る数十Hzで変化する。よって、誘起信号は励磁信号の
周波数を基本波とし、回転周波数だけ変調された周波数
で出力されるので、ほぼ励磁信号の周波数と見なす事が
できる。従来技術においては、この誘起信号の位相、若
しくは回転周波数をPLLにより追従することで求め、
回転位置や回転速度の検出を行っていた。誘起信号の位
相、若しくは周波数をPLLにより追従するには、高速
に行う必要があり、従来はハードウェアにてPLLを構
成し実現していた。このPLLによる位置検出、又は速
度検出処理をマイコン上で実現する場合、PLLの処理
の高速化が問題となるが、高速なマイコンを用いた場合
においても、従来のように高い周波数である誘起信号を
追従させるには限界がある。
V r2 = VK cos (θ S −θ r ) (6) where V: excitation voltage, K: transformation ratio (5) As can be seen from equations (6), induced signals V r1 , V
r2 is expressed by a phase difference of the rotational position theta r and theta S is the phase of the excitation signal. Here, the phase θ S changes at a frequency of several KHz which is the frequency of the excitation signal, and the rotational position θ r changes at several tens Hz which is the rotation frequency. Therefore, the induced signal is output at a frequency modulated by the rotation frequency with the frequency of the excitation signal as a fundamental wave, and can be regarded as substantially the frequency of the excitation signal. In the prior art, the phase or rotation frequency of the induced signal is obtained by following the PLL.
The rotation position and rotation speed were detected. In order to follow the phase or frequency of the induced signal by the PLL, it is necessary to perform the operation at a high speed. Conventionally, the PLL is configured and realized by hardware. When the position detection or the speed detection processing by the PLL is realized on a microcomputer, the speed of the PLL processing becomes a problem. However, even when a high-speed microcomputer is used, the induced signal having a high frequency as in the related art is used. There is a limit to follow.

【0020】そこでマイコン上のPLL処理にて回転位
置,回転速度を求める方法として、高速なマイコンを用
いるのではなく、後述の信号処理により回転周波数であ
る回転位置信号を生成し、この回転位置信号をマイコン
上のソフトウェアPLL処理で追従させる。つまり、励
磁信号と誘起信号の積和演算を行うことで誘起信号の周
波数から励磁周波数成分を除去し、回転周波数で変化す
る信号の生成を行う。位置検出タイミングでの誘起信号
r1,Vr2と励磁信号VS1,VS2の瞬時値をA/D変換
器103,104,105,106を介してマイコン1
02に取り込み、次式で表される誘起信号Vr1,Vr2
励磁信号VS1,VS2の位相との積和演算(以後、第一積
和演算とする)を行う。
Therefore, as a method of obtaining the rotation position and the rotation speed by the PLL processing on the microcomputer, a rotation position signal as a rotation frequency is generated by signal processing described later instead of using a high-speed microcomputer. Is followed by software PLL processing on the microcomputer. That is, by performing a product-sum operation of the excitation signal and the induced signal, the excitation frequency component is removed from the frequency of the induced signal, and a signal that changes with the rotation frequency is generated. The instantaneous values of the induced signals V r1 , V r2 and the excitation signals V S1 , V S2 at the position detection timing are converted by the microcomputer 1 through the A / D converters 103, 104, 105, 106.
02, and performs a product-sum operation (hereinafter referred to as a first product-sum operation) between the induced signals V r1 and V r2 and the phases of the excitation signals V S1 and V S2 represented by the following equations.

【0021】[0021]

【数7】 Ve1=sinθS×Vr2−cosθS×Vr1 =sinθS×VKcos (θS−θr) −cosθS×VKsin (θS−θr) =VKsinθr …(7)V e1 = sin θ S × V r2 −cos θ S × V r1 = sinθ S × VKcos (θ S -θ r) -cosθ S × VKsin (θ S -θ r) = VKsinθ r ... (7)

【0022】[0022]

【数8】 Ve2=cosθS×Vr2+sinθS×Vr1 =cosθS×VKcos(θS−θr)+sinθS×VKsin(θS−θr) =VKcosθr …(8) (7)(8)式はマイコン102上の乗算107,10
8,110,111と加算109,112により演算す
る。(7)(8)式からも分かるように第一積和演算の
結果である回転位置信号Ve1,Ve2は回転位置θr で表
され、誘起信号の周波数から励磁周波数成分を除去した
回転周波数で変化する信号である。回転周波数で変化す
る信号は、ソフトウェアPLL処理で十分追従可能であ
るので、この回転位置信号Ve1,Ve2をソフトウェアP
LL処理の入力とする。次に、ソフトウェアで行うPL
L処理について説明する。
V e2 = cos θ S × V r2 + sin θ S × V r1 = Cosθ S × VKcos (θ S -θ r) + sinθ S × VKsin (θ S -θ r) = VKcosθ r ... (8) (7) (8) Equation multiplication over microcomputer 102 107,10
The calculation is performed by 8, 110, 111 and additions 109, 112. As can be seen from equations (7) and (8), the rotation position signals V e1 and V e2 that are the results of the first sum-of-products operation are represented by the rotation position θ r , and the rotation obtained by removing the excitation frequency component from the frequency of the induced signal. It is a signal that changes with frequency. Since the signal that changes with the rotation frequency can be sufficiently followed by software PLL processing, the rotation position signals V e1 and V e2 are
This is input to the LL process. Next, PL performed by software
The L processing will be described.

【0023】マイコン102のソフトウェアPLL処理
は、回転位置信号Ve1,Ve2の両信号を入力とし、PL
L処理の出力は検出位置θr *である。ソフトウェアPL
L処理の構成として乗算113,114と、加算115
と、比例積分要素117と、積分要素118と、テーブ
ル116で構成される。これらの構成によりフィードバ
ックループが形成されるので、定常時には入出力の関係
が回転位置θr =検出位置θr *となるよう動作する。回
転位置信号Ve1とVe2の両信号を入力する理由は、次式
で表される積和演算(以後、第二積和演算とする)を行
うことで、ソフトウェアPLL処理の出力である検出位
置θr *と入力である回転位置信号(回転位置θr)の位
相差を算出するためである。
The software PLL process of the microcomputer 102 receives both the rotational position signals V e1 and V e2 as inputs and
The output of the L processing is the detected position θ r * . Software PL
Multiplications 113 and 114 and addition 115 as the configuration of the L processing
, A proportional integral element 117, an integral element 118, and a table 116. Since a feedback loop is formed by these configurations, in a steady state, the input / output relationship operates so that the rotational position θ r = the detected position θ r * . The reason for inputting both of the rotational position signals V e1 and V e2 is that a product-sum operation (hereinafter referred to as a second product-sum operation) represented by the following equation is performed to detect the output of software PLL processing. This is for calculating the phase difference between the position θ r * and the input rotation position signal (rotation position θ r ).

【0024】[0024]

【数9】 Δθ=Ve1×cosθr *−Ve2×sinθr * =VKsinθr×cosθr *−VKcosθ×sinθr *=VKsin(θr−θr *) …(9) 上記演算での検出位置θr *における正弦信号sinθr *
余弦信号cosθr *の瞬時値はテーブル116から出力さ
れ、また上記演算はマイコン102上の乗算113,114
と加算115により演算する。また、(9)式の演算結
果である位相差Δθは、後述の比例積分要素117を経
て積分要素118に入力され、積分要素118で位相差
Δθの積分、つまり位相差Δθの加算が計算され、位相
差Δθの総和である検出位置θr *がソフトウェアPLL
処理の出力値となる。ここで、ソフトウェアPLL処理
は、上記構成によりフィードバックループを形成してい
るので常に位相差Δθが0となるよう、つまり回転位置
θr =検出位置θr *になるよう検出位置θr *の調整が計
算される。PLLの構成の一つである比例積分要素11
7は、電動機203がランプ状の加減速を行った際に、
積分要素118だけでは位置検出にオフセット誤差が生
じてしまうことから、このオフセット誤差をなくすため
に設ける。
Equation 9 Δθ = V e1 × cos θ r * −V e2 × sin θ r * = VKsinθ r × cosθ r * -VKcosθ × sinθ r * = VKsin (θ r -θ r *) ... (9) sinusoidal signal at the detection position theta r * in the calculation sin [theta r *,
The instantaneous value of the cosine signal cos θ r * is output from the table 116, and the above operation is performed by multiplication 113, 114 on the microcomputer 102.
And addition 115. Further, the phase difference Δθ, which is the calculation result of the equation (9), is input to an integration element 118 via a later-described proportional integration element 117, and the integration of the phase difference Δθ, that is, the addition of the phase difference Δθ is calculated by the integration element 118. , The detection position θ r * which is the sum of the phase differences Δθ is a software PLL.
Output value of the process. Here, in the software PLL process, since the feedback loop is formed by the above configuration, the detection position θ r * is adjusted so that the phase difference Δθ always becomes 0, that is, the rotational position θ r = the detection position θ r *. Is calculated. Proportional integral element 11 which is one of the configurations of PLL
7, when the motor 203 performs ramp-shaped acceleration / deceleration,
Since an offset error occurs in position detection only by the integration element 118, the offset error is provided to eliminate the offset error.

【0025】これにより、更なる位置検出精度の向上が
図られる。なお、1回目の位置検出タイミングにおいて
は、(9)式の演算を行う際に必要となる検出位置θr *
が不定であるため、検出位置θr *の正弦信号sinθr *
余弦信号cosθr *をテーブル116から読み出すことが
できない。そこで、回転位置信号Ve1,Ve2を用いて、
下記tan-1 演算により検出位置θr *を求め、PLLの出
力のイニシャル値とする。2回目以降の(9)式の演算
においては、ソフトウェアPLL処理の出力である検出
位置θr *の値を用いてテーブル116を参照する。
As a result, the position detection accuracy is further improved. Note that, at the first position detection timing, the detection position θ r * required when performing the calculation of the equation (9) .
Since it is indefinite, the detection position theta r * sine signal sin [theta r *,
The cosine signal cosθ r * cannot be read from the table 116. Therefore, using the rotational position signals V e1 and V e2 ,
The detection position θ r * is obtained by the following tan −1 calculation, and is used as the initial value of the output of the PLL. In the second and subsequent calculations of Expression (9), the table 116 is referred to using the value of the detection position θ r * , which is the output of the software PLL processing.

【0026】[0026]

【数10】 (Equation 10)

【0027】しかしながら、上記演算をマイコンにて行
うにはプログラム容量が増える等問題が生じるので、上
記演算式は直線近似式といったおおまかな演算で行って
もかまわない。但し、誤差は180度以内とする。これ
は1回目の位置検出においてテーブル116から検出位
置θr *の正弦信号sinθr *と余弦信号cosθr *を読み取る
だけのものであり、近似式において発生した誤差は2回
目以降の位置検出においてソフトウェアPLL処理によ
り誤差分が補正されるためである。以上の構成によりソ
フトウェアPLL処理で回転位置θr の検出が行われ
る。
However, performing the above calculation by a microcomputer causes problems such as an increase in program capacity. Therefore, the above calculation formula may be a rough calculation such as a linear approximation formula. However, the error is within 180 degrees. This is merely read from the table 116 detected position theta r * sine signal sin [theta r * and the cosine signal cos [theta] r * in the position detection of the first, the error generated in the approximate expression in the position detection of the second and subsequent This is because the error is corrected by the software PLL processing. Detection of the rotation position theta r is performed in software PLL process by the above configuration.

【0028】次に回転速度を検出する速度検出演算処理
について説明する。
Next, the speed detection calculation process for detecting the rotation speed will be described.

【0029】回転速度は、図1の微分要素120により
行われ、マイコン102上のソフトウェアPLL処理に
よって検出した検出位置θr *の微分、つまり次式に示す
位置検出周期当たりの検出位置θr *の変化分を求めるこ
とで検出する。なお、(11)式はマイコン102の演算
機能により演算を行う。
The rotational speed is calculated by the differential element 120 shown in FIG. 1 and the derivative of the detected position θ r * detected by the software PLL processing on the microcomputer 102, that is, the detected position θ r * per position detection cycle shown in the following equation Is detected by calculating the change in Expression (11) is calculated by the calculation function of the microcomputer 102.

【0030】[0030]

【数11】 [Equation 11]

【0031】次にマイコン102で行う位置検出演算処
理を図5のフローチャートを用いて説明する。位置検出
演算処理は、タイミングパルス発生部410から供給さ
れるタイミングパルスtrg による割り込みで起動し、ス
テップ501では誘起信号Vr1,Vr2をA/D変換器1
03,104を介して取り込み、また励磁信号VS1,V
S2もA/D変換器105,106を介してマイコン10
2に取り込む。
Next, the position detection calculation processing performed by the microcomputer 102 will be described with reference to the flowchart of FIG. The position detection arithmetic processing is started by an interrupt by a timing pulse trg supplied from the timing pulse generator 410. In step 501, the induced signals V r1 and V r2 are converted by the A / D converter 1.
03, 104, and the excitation signals V S1 , V
S2 is also connected to the microcomputer 10 via the A / D converters 105 and 106.
Take in 2.

【0032】次にステップ502で(7)(8)式で表
される第一積和演算を行い。ステップ503にて位置検
出処理が1回目かを判定する。1回目であれば検出位置
θr *が不定であるため、ステップ504にて(10)式
のtan-1 演算により検出位置θr *を算出する。ステップ
505はステップ504により算出した検出位置θr *
PLLのイニシャル値(前回値)として記録する。ま
た、位置検出演算処理が2回目以降であれば、ステップ
506にて検出位置θr *の正弦信号sinθr * と余弦信号
cosθr * の値をテーブル116から読み出し、ステップ
507にて(9)式で表される第二積和演算を行う。ス
テップ508,509で比例積分要素,積分要素を行い
検出位置θr *を検出する。そして、ステップ510にて
検出した検出位置θr *を前回値として保存し、処理を完
了する。
Next, at step 502, the first sum of products operation represented by the equations (7) and (8) is performed. In step 503, it is determined whether the position detection processing is the first time. If it is the first time, since the detection position θ r * is indefinite, the detection position θ r * is calculated in step 504 by the tan -1 operation of the equation (10). In step 505, the detected position θ r * calculated in step 504 is recorded as an initial value (previous value) of the PLL. If the position detection calculation processing is performed for the second time or later, a sine signal sin θ r * of the detection position θ r * and a cosine signal
The value of cosθ r * is read from the table 116, and the second sum-of-products calculation represented by the equation (9) is performed in step 507. In steps 508 and 509, a proportional integral element and an integral element are performed to detect a detection position θ r * . Then, the detected position θ r * detected in step 510 is stored as the previous value, and the process is completed.

【0033】次にマイコン102で行う速度検出演算処
理を図6のフローチャートを用いて説明する。速度検出
演算処理は、タイミングパルス発生部410から供給さ
れるタイミングパルスtrg による発生した割り込み処理
である位置検出演算処理に引き続いて演算を行う。ま
ず、ステップ601にて、今回の位置検出タイミングi
における検出位置θr *(i)を読み込む。ステップ60
2にて前回の位置検出タイミングi−1のときの検出位
置θr *(i−1)を読み込み、ステップ603で(1
1)式の演算を行い、処理を完了する。
Next, the speed detection calculation processing performed by the microcomputer 102 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the speed detection calculation process, the calculation is performed subsequent to the position detection calculation process, which is an interrupt process generated by the timing pulse trg supplied from the timing pulse generator 410. First, in step 601, the current position detection timing i
Of the detected position θ r * (i). Step 60
2, the detected position θ r * (i−1) at the previous position detection timing i−1 is read, and at step 603 (1
1) The operation of the expression is performed, and the process is completed.

【0034】上述した実施例では、タイミングパルス発
生部410で発生する位置検出のタイミングを任意の設
定とし、位置、又は速度制御に適した検出周期で行う実
施例を示したが、次に位置検出周期を励磁周期と同期し
て行う実施例について説明する。
In the embodiment described above, the timing of the position detection generated by the timing pulse generator 410 is set arbitrarily, and the detection is performed at a detection cycle suitable for position or speed control. An embodiment in which the cycle is performed in synchronization with the excitation cycle will be described.

【0035】本実施例の構成を図7に示し、図1と同一
符号は同一機能を有するものであり、励磁信号VS1,V
S2を取り込むA/D変換器の変わり、方形パルス作成回
路121,122を追加し、また、励磁信号供給部12
3を新たに追加した構成である。まず、本実施例での位
置検出のタイミングについて図8を用いて説明する。
FIG. 7 shows the configuration of the present embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same elements, and the excitation signals V S1 and V
Instead of the A / D converter for taking in S2 , square pulse generating circuits 121 and 122 are added, and the excitation signal supply unit 12
3 is newly added. First, the timing of position detection in the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0036】本実施例において位置検出タイミングは、
励磁信号に同期し、さらに励磁信号の1周期にN回(N
=1,2,4)となるようにタイミングパルス発生部4
10からタイミングパルスtrg を出力する。ただし、同
期する励磁信号は、励磁信号の1周期における位置検出
の回数(N)によって決まる。つまり、図8に示すよう
にN=1であれば、励磁信号の1周期に対して1回の位
置検出を行えばよいため励磁信号VS1の位相0度の時を
位置検出タイミングとし、またN=2であれば位置検出
タイミングを励磁信号VS1の半周期毎(位相:0度,1
80度)とし、N=4であれば励磁信号VS1の半周期毎
(位相:0度,180度)と励磁信号VS2の半周期毎
(位相:90度,270度)にタイミングパルスtrg を
発生させる。
In this embodiment, the position detection timing is
In synchronization with the excitation signal, N times (N
= 1, 2, 4).
10 outputs a timing pulse trg. However, the excitation signal to be synchronized is determined by the number of position detections (N) in one cycle of the excitation signal. That is, as shown in FIG. 8, if N = 1, it is only necessary to perform position detection once for one cycle of the excitation signal. Therefore, the time when the phase of the excitation signal V S1 is 0 degree is set as the position detection timing. If N = 2, the position detection timing is set every half cycle of the excitation signal V S1 (phase: 0 degree, 1 degree).
80 degrees), and N = 4, the timing pulse trg every half cycle of the excitation signal V S1 (phase: 0 degrees, 180 degrees) and every half cycle of the excitation signal V S2 (phases: 90 degrees, 270 degrees). Generate.

【0037】次に追加した方形パルス作成回路121,
122は、コンパレータなどで構成され、励磁信号
S1,VS2を方形パルスPS1,PS2に変換するもので、
図9に示すような入力信号を入力すると、入力信号は方
形パルスに変換され出力する。励磁信号供給部123に
ついての詳細な説明は後述とするが、位置検出タイミン
グで第一積和演算を行う際に必要となる励磁信号VS1
S2の値を出力するものである。位置検出を励磁信号に
同期する事は、位置検出タイミングにおける励磁信号V
S1,VS2の瞬時値が事前に分かり、A/D変換器を用い
ずに励磁信号VS1,VS2を算出することができる。例え
ば、位置検出周期が励磁周期に1回(N=1)とすると、
位置検出タイミングが発生した時の励磁信号VS1,VS2
の瞬時値は一定、つまり位相=0度であることから励磁
信号VS1,VS2は下記に示すように定数と見なせる。
Next, the added square pulse generating circuit 121,
Reference numeral 122 denotes a comparator which converts the excitation signals V S1 and V S2 into rectangular pulses P S1 and P S2 .
When an input signal as shown in FIG. 9 is input, the input signal is converted into a square pulse and output. Although a detailed description of the excitation signal supply unit 123 will be described later, the excitation signals V S1 ,
It outputs the value of V S2 . Synchronizing the position detection with the excitation signal is based on the excitation signal V at the position detection timing.
The instantaneous values of S1 and V S2 are known in advance, and the excitation signals V S1 and V S2 can be calculated without using an A / D converter. For example, assuming that the position detection cycle is once per excitation cycle (N = 1),
Excitation signals V S1 and V S2 when position detection timing occurs
Are constant, that is, the phase is 0 degree, so that the excitation signals V S1 and V S2 can be regarded as constants as shown below.

【0038】[0038]

【数12】 VS1=VsinθS=0,VS2=VcosθS=V …(12) 同様にN=2であれば、励磁信号VS1の半周期毎(位
相:0度,180度)に位置検出タイミングが発生する
ので励磁信号VS1,VS2は次の2通りの定数と見なす事
ができる。
V S1 = V sin θ S = 0, V S2 = V cos θ S = V (12) Similarly, if N = 2, every half cycle of the excitation signal V S1 (phase: 0 degree, 180 degrees) Since the position detection timing occurs, the excitation signals V S1 and V S2 can be regarded as the following two constants.

【0039】[0039]

【数13】 θS=0度の時 :VS1=VsinθS=0,VS2=VcosθS=V …(13)[Number 13] θ S = 0 degrees when: V S1 = Vsinθ S = 0 , V S2 = Vcosθ S = V ... (13)

【0040】[0040]

【数14】 θS=180度の時:VS1=VsinθS=0,VS2=VcosθS=−V…(14) また、N=4であれば、励磁信号VS1の半周期毎(位
相:0度,180度)と励磁信号VS1の半周期毎(位
相:90度,270度)に位置検出タイミングが発生す
るので励磁信号VS1,VS2は次の4通りの定数と見なす
事ができる。
Equation 14] theta S = 180 degrees when: V S1 = Vsinθ S = 0 , V S2 = Vcosθ S = -V ... (14) Moreover, if N = 4, every half cycle of the excitation signal V S1 ( Since the position detection timing occurs every half cycle of the excitation signal V S1 (phase: 0 degrees, 180 degrees) and the excitation signal V S1 (phases: 90 degrees, 270 degrees), the excitation signals V S1 and V S2 are regarded as the following four constants. Can do things.

【0041】[0041]

【数15】 θS=0度の時 :VS1=VsinθS=0,VS2=VcosθS=V …(15)[Number 15] θ S = 0 degrees when: V S1 = Vsinθ S = 0 , V S2 = Vcosθ S = V ... (15)

【0042】[0042]

【数16】 θS=90度の時 :VS1=VsinθS=V,VS2=VcosθS=0 …(16)[Number 16] θ S = 90 degrees when: V S1 = Vsinθ S = V , V S2 = Vcosθ S = 0 ... (16)

【0043】[0043]

【数17】 θS=180度の時:VS1=VsinθS=0,VS2=VcosθS=−V…(17)[Number 17] θ S = 180 degrees when: V S1 = Vsinθ S = 0 , V S2 = Vcosθ S = -V ... (17)

【0044】[0044]

【数18】θS=270度の時:VS1=VsinθS=−
V,VS2=VcosθS=0…(18)このように各位置検
出タイミングで励磁信号VS1,VS2は定数と見なせ、各
位置検出タイミングにおける励磁信号VS1,VS2の値を
励磁信号供給部123に記録しておく。しかしながら、
位置検出演算処理を行う際(N=1の時の位置検出タイ
ミングを除く)、位置検出のタイミングがどの時点(位
相)か判定したうえで各位相の励磁信号VS1,VS2を用
いる必要がある。この判定は方形パルス作成回路12
1,122から出力される方形パルスPS1,PS2の信号
レベルにて象限判定を行う。実際のマイコン102での
位置検出演算処理においては、図5で示した演算処理と
ほぼ同じであるが、ステップ501のみが異なる。
When θ S = 270 degrees: V S1 = V sin θ S = −
V, V S2 = V cos θ S = 0 (18) As described above, the excitation signals V S1 and V S2 are regarded as constants at each position detection timing, and the values of the excitation signals V S1 and V S2 at each position detection timing are excited. It is recorded in the signal supply unit 123. However,
When performing the position detection calculation processing (excluding the position detection timing when N = 1), it is necessary to determine the timing (phase) of the position detection timing and then use the excitation signals V S1 and V S2 of each phase. is there. This determination is made by the square pulse generation circuit 12
The quadrant determination is performed based on the signal levels of the square pulses P S1 and P S2 output from 1,122. The actual position detection calculation processing in the microcomputer 102 is almost the same as the calculation processing shown in FIG. 5, but only the step 501 is different.

【0045】本実施例では、誘起信号Vr1,Vr2の他
に、方形パルス作成回路121,122からの方形パルス
S1,PS2を取り込む。この方形パルスPS1,PS2によ
り位置検出タイミング時の象限を判定し、その象限にお
ける励磁信号VS1,VS2の値を励磁信号供給部123,
124から読み込む。以後の処理は図5に示す演算処理
と同じである。なお、本実施例においては、タイミング
パルスtrg の発生は励磁信号の極性を用いているがROM4
04,405のアドレスを決めるカウンタ403の計数値
を用いることも可能である。
In this embodiment, in addition to the induced signals V r1 and V r2 , square pulses P S1 and P S2 from the square pulse generation circuits 121 and 122 are fetched. The quadrant at the time of position detection is determined by the square pulses P S1 and P S2 , and the values of the excitation signals V S1 and V S2 in the quadrant are determined by the excitation signal supply unit 123,
Read from 124. Subsequent processing is the same as the arithmetic processing shown in FIG. In this embodiment, the timing pulse trg is generated using the polarity of the excitation signal.
It is also possible to use the count value of the counter 403 for determining the addresses of 04 and 405.

【0046】本実施例によれば、PLL部の調整におい
ては、ソフトウェアであるためPLLの積分,比例積分の
定数等を変更するだけであり調整が容易であるという効
果がある。また、そのほかに、位置検出周期を励磁周期
と同期することで、励磁信号を取り込むA/D変換器を
減らすことができ、更に、第一積和演算や第二積和演算
の掛け算を省略できるので、高速なマイコンを用いなく
とも演算処理を行うことが可能であるという効果があ
る。
According to the present embodiment, the adjustment of the PLL section is performed by software, so that only the integration of the PLL and the constant of the proportional integration are changed, so that the adjustment is easy. In addition, by synchronizing the position detection cycle with the excitation cycle, the number of A / D converters that take in the excitation signal can be reduced, and the multiplication of the first product-sum operation and the second product-sum operation can be omitted. Therefore, there is an effect that arithmetic processing can be performed without using a high-speed microcomputer.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、電動機の位置制御、ま
たは速度制御に適した検出周期にて位置検出、または速
度検出を行う事ができる。また、従来は数KHzという
高い周波数である誘起信号を追従するためにハードウェ
アによりPLLを構成しており、PLLの調整が容易で
はなかった。しかし、本発明によれば励磁信号と誘起信
号の積和演算を行うことにより回転体の回転周波数であ
る信号を生成することで、マイコンなどのソフトウェア
上でPLL処理で十分追従可能となり、高速なマイコン
を用いることなく安価にシステムが実現できる。また、
ソフトウェアで行うPLLを二重積分系により構成した
ことで、ランプ状に回転体が加減速した場合においても
位置検出にオフセット誤差を発生することなく精度良く
位置検出が可能となる。
According to the present invention, position detection or speed detection can be performed at a detection cycle suitable for position control or speed control of a motor. Conventionally, a PLL is configured by hardware in order to follow an induced signal having a frequency as high as several KHz, and it is not easy to adjust the PLL. However, according to the present invention, by performing a product-sum operation of the excitation signal and the induced signal to generate a signal that is the rotation frequency of the rotating body, it is possible to sufficiently follow the PLL processing on software such as a microcomputer, thereby achieving high-speed operation. A system can be realized at low cost without using a microcomputer. Also,
Since the PLL implemented by software is constituted by a double integration system, even when the rotating body is accelerated or decelerated in a ramp shape, the position can be accurately detected without generating an offset error in the position detection.

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

【図1】本発明の実施例である位置・速度検出部の構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a position / speed detection unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の位置・速度検出装置を用いたシステム
の全体構成図。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a system using the position / speed detection device of the present invention.

【図3】本発明のレゾルバの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a resolver of the present invention.

【図4】本発明の励磁回路の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of an excitation circuit according to the present invention.

【図5】本発明の位置検出演算処理のフローチャート。FIG. 5 is a flowchart of a position detection calculation process according to the present invention.

【図6】本発明の速度演算処理のフローチャート。FIG. 6 is a flowchart of a speed calculation process according to the present invention.

【図7】本発明の第二実施例の位置・速度検出部の構成
図。
FIG. 7 is a configuration diagram of a position / speed detection unit according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明のタイミングパルス発生回路の動作図。FIG. 8 is an operation diagram of the timing pulse generation circuit of the present invention.

【図9】本発明の方形パルス作成回路の動作図である。FIG. 9 is an operation diagram of the square pulse generation circuit of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…位置・速度検出部、102…1チップマイコ
ン、103,104,105,106…A/D変換器、
301…レゾルバ、401…励磁信号発生部。
101: position / speed detector, 102: one-chip microcomputer, 103, 104, 105, 106: A / D converter,
301: resolver, 401: excitation signal generation unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門三野 洋二 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 宮原 養治侶 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 猪狩 明宏 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoji Monmino 5-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Omika Plant, Hitachi, Ltd. (2-1) Inventor Akihiro Inogari 5-2-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Omika Plant

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】機械的に90度の角度をもって配置された
二相の一次側巻線と、機械的に90度の角度をもって配
置された二相の二次側巻線を有し、前記二次側巻線が回
転体と機械的に結合されたレゾルバにおいて、前記一次
側巻線に90度位相差を持つ二相の励磁信号を印加する
励磁回路と、前記二相の励磁信号と前記二相の二次側巻
線から出力された二相の誘起信号の積和演算を行う第一
積和演算機能と、前記第一積和演算機能の演算結果を指
令値とするPLL(フェーズロックドループ)機能を具
備し、前記第一積和演算機能は前記回転体の回転位置に
対応した二相の回転位置信号を出力し、前記二相の回転
位置信号を前記PLL機能の指令値として入力すること
で、前記回転体の回転位置である検出位置信号を検出
し、また、検出した前記検出位置信号を微分することに
より前記回転体の回転速度を求めることを特徴とする位
置・速度検出装置。
1. A two-phase primary winding mechanically disposed at an angle of 90 degrees and a two-phase secondary winding mechanically disposed at an angle of 90 degrees. In a resolver in which a secondary winding is mechanically coupled to a rotating body, an excitation circuit for applying a two-phase excitation signal having a phase difference of 90 degrees to the primary winding; Sum-of-products calculation function for performing a sum-of-products operation of the two-phase induced signal output from the secondary winding of the phase, and a PLL (phase-locked loop) using a calculation result of the first sum-of-products calculation function as a command value ) Function, the first product-sum operation function outputs a two-phase rotational position signal corresponding to the rotational position of the rotating body, and inputs the two-phase rotational position signal as a command value of the PLL function. By detecting the detected position signal that is the rotational position of the rotating body, and also detected Serial detecting a position signal by differentiating and obtaining the rotational speed of the rotator position and speed detector.
【請求項2】請求項1項において、前記二相の励磁信号
と前記二相の誘起信号の電圧を取り込むアナログ/ディ
ジタル変換器(A/D変換器)とマイクロコンピュータ
(マイコン)を具備し、前記マイコンのソフトウェア処
理により前記第一積和演算機能と前記PLL機能を実現
することを特徴とする位置・速度検出装置。
2. An analog-to-digital converter (A / D converter) for taking in the voltage of the two-phase excitation signal and the voltage of the two-phase induced signal, and a microcomputer (microcomputer) according to claim 1, A position / velocity detection device, wherein the first product-sum operation function and the PLL function are realized by software processing of the microcomputer.
【請求項3】請求項1項記載のPLL機能は、前記二相
の回転位置信号と前記位置検出信号との位相誤差信号を
出力する第二積和演算機能と、前記位相誤差信号を補償
演算する誤差補償機能を具備し、前記第二積和演算機能
は前記誤差補償機能が出力する検出位置信号に対応した
90度位相差を持つ二相のフィードバック信号を出力す
るテーブルを有し、前記第一積和演算機能が出力する前
記二相の回転位置信号と前記二相のフィードバック信号
との積和演算により位相誤差信号を出力し、前記誤差補
償機能は前記位相誤差信号に対して補償演算を行う機能
として比例積分要素と積分要素で構成される二重積分系
により前記位相誤差信号を積分することで前記位置検出
信号とし、前記位置検出信号に対応したsin,cosの瞬時
値を前記テーブルより前記二相のフィードバック信号と
することを特徴とする位置・速度検出装置。
3. The PLL function according to claim 1, wherein a second product-sum operation function for outputting a phase error signal between the two-phase rotational position signal and the position detection signal, and a compensation operation for the phase error signal. The second product-sum operation function has a table that outputs a two-phase feedback signal having a 90-degree phase difference corresponding to the detection position signal output by the error compensation function. A phase error signal is output by a product-sum operation of the two-phase rotation position signal and the two-phase feedback signal output by the one-sum operation function, and the error compensation function performs a compensation operation on the phase error signal. As a function to be performed, the phase error signal is integrated by a double integration system composed of a proportional integration element and an integration element to obtain the position detection signal, and the instantaneous values of sin and cos corresponding to the position detection signal are obtained from the table. Position and speed detection device, characterized in that the feedback signal of the two-phase.
【請求項4】請求項3項記載のPLL機能においては、
1回目の位置検出のタイミング時に前記第一積和演算機
能の出力である前記二相の回転位置信号を用いて、前記
マイコンのソフトウェア処理にてtan-1 演算を行うこと
で位置検出値を算出し、前記PLL機能の出力である前
記位置検出信号の初期値とし、2回目以降の位置検出の
タイミング時は前記PLL機能より求めた前記位置検出
信号を用いて前記テーブルを引くことを特徴とする位置
・速度検出装置。
4. The PLL function according to claim 3, wherein
Using the two-phase rotational position signal output from the first sum-of-products calculation function at the timing of the first position detection, a position detection value is calculated by performing tan -1 calculation by software processing of the microcomputer. The initial value of the position detection signal output from the PLL function is set as an initial value, and at the timing of the second and subsequent position detection, the table is drawn using the position detection signal obtained from the PLL function. Position / speed detector.
【請求項5】請求項1項記載の励磁回路においては、一
定クロック発振器と、前記一定クロック発振器からのパ
ルスをカウントするカウンタ機能と、前記二相の励磁信
号の一周期に対応したsin,cos各々の瞬時値を記録した
半導体メモリと、ディジタル/アナログ変換器(D/A
変換器)を具備し、前記カウンタ機能は前記二相の励磁
信号に対応した周期で繰り返し計数し、その計数値を前
記半導体メモリのアドレス入力とし、前記半導体メモリ
は前記励磁信号の瞬時データを前記D/A変換器に与え
ることで前記D/A変換器が出力するアナログの正弦
波,余弦波信号を前記二相の励磁信号とし、カウンタ機
能は位置検出周期のタイミングとなるタイミングパルス
を発生するタイミングパルス発生機能を備え、前記タイ
ミングパルスを前記マイコンの割り込み信号及び前記A
/D変換器の起動信号とすることを特徴とする位置・速
度検出装置。
5. An exciting circuit according to claim 1, wherein a constant clock oscillator, a counter function for counting pulses from said constant clock oscillator, and sin and cos corresponding to one cycle of said two-phase excitation signal are provided. A semiconductor memory storing each instantaneous value, and a digital / analog converter (D / A
Converter), the counter function repeatedly counts at a cycle corresponding to the two-phase excitation signal, and uses the counted value as an address input of the semiconductor memory, and the semiconductor memory outputs instantaneous data of the excitation signal to the semiconductor memory. The analog sine-wave and cosine-wave signals output from the D / A converter are given to the D / A converter as the two-phase excitation signals, and the counter function generates a timing pulse which is the timing of the position detection cycle. A timing pulse generating function, wherein the timing pulse is supplied to the microcomputer as an interrupt signal and the A
A position / velocity detecting device, which is used as a start signal of a / D converter.
【請求項6】請求項5項記載のタイミングパルス発生機
能において、前記タイミングパルスを前記励磁信号の周
期と同期し、さらに前記励磁信号の1周期内にN回の前
記タイミングパルスを発生することで、前記タイミング
パルスにおける前記二相の励磁信号の瞬時値を定数とし
て前記第一積和演算機能を行うことを特徴とする位置・
速度検出装置。
6. A timing pulse generating function according to claim 5, wherein said timing pulse is synchronized with a cycle of said excitation signal, and said timing pulse is generated N times within one cycle of said excitation signal. Performing the first sum-of-products function using the instantaneous value of the two-phase excitation signal in the timing pulse as a constant.
Speed detector.
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