JPS60134916A - レゾルバによるアナログ速度検出方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レゾルバ移相器ビ用い定位置決めサーボ方
式の速度帰還信号ンアナログ回路によって発生するよう
にしたレゾルバによるアナログ速度検出方法に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来、この種の装置として第１図に示すものがある。こ
の図において、■は機械側、■は制御側であり、１はモ
ータ、２はレゾルバ移相器（以下単にンゾルバという）
、３Ｇマタコジエネレータであり、また、１１は位置指
令、１２は速度制御ユニツ）１３’ＹコントＣｌｆｆ−
ルするにめの位置制御回路、１４は前記レゾルバ２を励
振するための励振基準波、１５はレゾルバ励振回路、１
６は前記レゾルバ２からの帰還信号である。

第２図はタコジェネレータ３乞省略しｋもので、１１は
位置帰還信号から速度帰還信号を作る速度検出回路であ
り、この詳細を第３図に示す。

第３図において、２１は前記帰還信号（別−レゾルバフ
ィードバンク）１６の基準位置に対する位置を判別する
位相判別回路（なお、ここでは位置信号は位相として扱
っている。）、２２は前記帰還信号１６を矩形波に変形
するための波形整形回路、２３　ａ、２３　ｂは信号の
立上りをパルスに変換する立上リパルス作成回路、２４
は信号の立下りをパルスに変換する立下りパルス作成回
路、２５は前記立上りパルス作成回路２３ａの出力パル
スを電圧のリセット（零ボルトにセントする）信号とし
て、のこぎり波を作成するりセント付の積分回路、２６
ａ、２６ｂはのこぎり波の電圧を帰還信号１６の立上り
または立下りのタイミングでサンプリングするためのサ
ンプルホールド回路、２７ａ、２７ｂＬ！サンプリング
によって作成さ赴に信号を滑らかＶＣするためのフィル
タ、２８ａ。

２８ｂは前記フィルタ２７ａ、２７ｂの出力、波形の変
化量をそｉぞれ検出するための微分回路、２９＼ は位相判別信号によって微分回路２８ａ、２８ｂの出力
を切り換えるための切換スイッチで、その出力を速度制
御ユニット１３へ速度帰還信号として送る。

次Ｋｍ作について説明する。第１図において、励振基準
波１４乞レゾルバ励振回路１５Ｖｃ入力し励振信号を作
り、レゾルバ２を励振し、その出力か帰還信号１６とな
る。位置指令１１が位置制御回路１２に入力されると位
置指令１１と帰還信号１６との間匠位置の誤差（位相差
ンが生ずる。その誤差を電圧に変換して速度指令として
速度制御二二ツ）１３に送る。速度制御ユニット１３は
、その信号とタコジェネレータ３の出力（速度帰還信号
）と乞比較させ、速度指令とタコジェネレータ３の出力
が常忙同じ電圧になるようにモータ１を駆動する。モー
タ１に結合され友レゾルバ２が回ることにより帰還信号
１６の位相が回転角に応じて変化する。この帰還信号１
６Ｙ位置帰還信号として位置制御回路１２へ帰還するこ
とにより位置制御ループを構成している。テなわら、位
置指令１１が出ている開位置制御回路１２ＴＩｃ誤差が
生じその誤差を零Ｖｃ−ｆ′るようにモータ１が回るわ
けである。

この制御装置で使わハているタコジェネレータ３は、レ
ゾルバ２と同じ回転速度で回っているのでレゾルバ２か
らタコジェネレータ３の出力と同等な信号を得ることが
出来ればタコジェネレータ３を取り除くことが可能であ
る。そこで考えらｊたのが第２図であり、第１図のタコ
ジェネレータ３の代わりに速度検出回路１１が付加さｊ
ている。

その速度検出回路１７としては、第３図に示すものがあ
りその回路について構成と動作２第４図のクイミングチ
ャートを参照しながら説明する。

第３図において、励振基準波１４の１ザイクル（３６０
°）毎妊立上りパルス作成回路２３ａＫより作成し７Ｃ
／＜ルスで積分回路２５をリセットしてのこぎり波を作
成する。一方、波形整形回路２２で矩形波ＶＣ整形さハ
た帰還信号１６から立上りパルス作成回路２３ｂおよび
立下りパルス作成回路２４により立上りおよび立下りパ
ルスを作成し、その信号乞サンプルホールド回路２６ａ
、２６ｂによってサンプリング７行う。その結果、ナン
プルホールド回路２６ａ、２６ｂの出力には帰還信号１
６と基準信号の周波数差に等しい周波数ののこぎり波が
発生する。そ・れらの波形は拡大して見ると帰還信号１
６と同じ周期で階段状になっており、それらをフィルタ
２７ａ、２７ｂを通して直線に近い波形にする。その結
果、第４図に示される波形Ｂおよび波形ＣのようＫなる
。サンプル信号が互いに１８０°ずｎているので出力波
形も互いに１８０°ずれるわけである。さらにそれらを
微分回路２８ａ、２８ｂを通して変化量に比例した電圧
を取り出て。その結果、第４図に示さハる波形りおよび
波形Ｅのようになる。図のようＫのこぎり波（波形Ｂ、
Ｃ）が零ポルトに戻る時に電圧力急変するので、この部
分を使用しないようにする心安がある。そこで、励振基
準波１４と帰還信号１６の立上りパルス（立上りパルス
作成回路２３ｂの出カンとｔ位相判別回路２１で判別し
、第４図に示す波形Ａのタイミングで信号を作り、その
信号によって切換スイッチ２９ＹＯＮ、ＯＦＦし、波形
りおよび波形Ｅの信号を切り換える。その結果、第４図
に示される波形Ｆのように直線状の出力を得ることがで
きる。そして、この出力を速度帰還信号として速度制御
ユニット１３へ送る。テなわら、励振基準波１４と帰還
信号１６との位相差の変化をのこぎり波状の電圧に変え
、その信号を微分することにより速度帰還信号を作りタ
コジェネレータ３の代わりに速度制御ユニット１３へ送
ってモータ１を制御する。

従来のアナログ速度検出方法は以上のように構成されて
いるので、次のような問題点を有している。

（１）微分回路が２８ａと２８ｂの２つあるので、この
回路のオフセット電圧が異なると特に低速時に矩形波状
のリップルが発生する。

伐）　フィルタ２７ａ、２７ｂがある定め、帰還信号１
６の変化に対し出力の遅れが大きい。

〔発明の概要〕

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになさｔ′
またもので、微分回路を取り除きコンデンサとスイッチ
等で電圧？リセットする回路に変えることにより′フィ
ルタンなくして信号遅ｔ＋、ｙ、−なくし、また、回路
ｌ一本化してオフセントの影＃をな（丁ようＫしたアナ
ログ速度検出方法を提供てるものである。

〔発明の実施例〕

第５図はこの発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
り、３１は励振基準波の２倍の周波数の励振基準波で、
分周回路３２でｌ／２Ｖｃしてその出力信号をレゾルバ
励振回路１５に入れてレゾルバ２を励振する。したがっ
て、励振基準３１と分周回路３２を合わせｋものが第１
図と第３図に示される励振基準波１４と同じということ
忙なる。

３４は位相判別回路３３の出方の立上りおよび立下り時
に帰還信号１６の１ザイクル分の幅のパルスを出す変化
検知パルス化回路、３５は前記帰還信号１６の立上りに
対しすこし遅ｔ’Ｌｆ、：、所にサンプル用のパルス信
号を出すサンプル用パルス作成回路、３Ｇは前記変化検
知パルス化回路３４の出力のＨ″と”Ｌ″を変換するイ
ンバータ、３１は前記サンプル用パルス作成回路３５の
出力パルスの立下り？使ってその後にパルスを作る立下
りパルス作成回路、３８はその出力パルスが位相判別回
路３３が変った時にパルスだけが出力されないようＶｃ
するための論理積ｔとるアンド回路、３９は前記位相判
別回路３３の出力によって励振基準波３１の位相”１１
８９°変化させる正・反転切換回路、４０は前記圧・反
転切換回路３９の出力の立上りでパルスを出力する立上
りパルス作成回路、４１は前記サンプルホールド回路４
２ａによって作らｔまた信号（のこぎり波状になってい
る）の階段状の部分の中央から電圧が変化する直前まで
を零ボルトにし、電圧が変化した時、変化した電圧分が
常に零ポルトに対して出力するようＫｊる電圧リセット
回路、４３は前記電圧リセット回路４１で作らｔｌにパ
ルス状の信号をサンプルホールド回路４２ａＶｃよって
電圧が零ボルト以外のところをサンプリングすることに
よって直流電圧にし、その直流電圧を第１図のタフジェ
ネレータ３と同じ電圧妊増幅する電圧増幅器である。４
４はリセント付の積分回路、４５は波形整形回路で、帰
還信号１６′ｆｊ！：出力する。なお、上記３３〜４５
で速度検出回路１７０を構成している。

次に、動作を第６図のタイムチャートン用いて説明する
。

゛　励振基準波３１０位相と帰還信号１６の位相の位置
を位置判別回路３３で判別する。この場合はＤフリップ
フルツブを使用し帰還信号１６の立上りが励振基準波３
１のＨ″′の位置か“Ｃの位置かを判別する。その出力
信号は第６図の波形りのようになる。判別した信号は変
化検知パルス化回路３４と正・反転切換回路３９の２ケ
所に送られる。

正・反転切換回路３９では、上記より送らｔ′ＬＬ信号
により励振基準波３１の位相ｙ、、　ｏｏと１８００の
どちらか一方を出力する（第６図において、スイッチは
全部”Ｈ″でＯＮ、”Ｌ″でＯＦＦ　−”Ｈ”は電圧が
出力することな、”Ｌ”は電圧が零であることｔ示すン
。なお、切り換える理由は後述する。正・反転切換回路
３９を出た信号は立上りパルス作成回路４０Ｖｃよりパ
ルス信号に変換され、そのパルス信号は一定の直流電圧
を入力とする積分回路４４の出力２零ポルトにリセット
する。その結果、この回路の出力は励振基準波３１に同
期した第６図に示す波形Ｆのようなのこぎり波となる。

位相判別回路３３の出力が切り換わる時点から位相が第
７図に示すように１８０°変化するわけである。

そうして作られ定のこぎり波をザンプルホールド回路４
２ｂＫ入力しサンプル信号によってサンプリングケ行う
。その時のサンプル信号は帰還信号１６をサンプル用パ
ルス作成回路３５に入れて作る。なお、サンプル用パル
ス作成回路３５は立下りパルス作成回路と立上りパルス
作成回路からなっており、その出力は帰還信号１６の立
下りより丁こし遅れた所にパルス信号があることになる
。

サンプリングさｊＬｌこ信号は第６図に示す波形Ｈおよ
び波形Ｍのようになる。なお、波形Ｍは波形Ｈの波形の
時間軸（横軸）乞縮め、電圧（縦軸）をはぼ倍にしであ
る。そして、サンプルホールドした信号ケミ圧すセット
回路４１に入ｊる。この回路は入力信号をコンデンサを
通し、その後帰還信号１６の”Ｈ″の位１像でスイッチ
によってアースに落とし電圧奢リセットする。一度すセ
ントしたあとではリセット信号が解除さｎても入力信号
が変化するまで電圧リセット回路４１の出力電圧は変化
せず零ボルトになっているが、入力信号が変化すると出
力はその変化量と同じ電圧が零ボルトより変化するわけ
である。なお、出力部はオペアンプのホルテージフオロ
アによってうけらｎている。

その結果、第６図に示す波形Ｉのように帰還信号１６と
同じ周期の矩形波となる。また、電圧リセット回路４１
の出力電圧（波形Ｉ）は入力の変化量と同じ値になり帰
還信号１６の位相の変化速度、つまり励振周波数と帰還
信号１６との周波数差に比例する。

こうして得らｒｔｙ、−矩形波状の信号ｔサンプル−ホ
ールド回路４２ａＫ入力しサンプリングを行い、第６図
に示す波形りのような直線にする。この時のサンプル用
のパルス信号は、サンプル用ノ（ルス作成回路３５の出
力信号の立下りで立下リノ（ルス作成回路３７にてパル
ス信号を作成し、さら匠位相判別回路３３の出力が変化
した時点で変化検地パルス化回路３４から出る。第６図
に示す波形Ｊのような帰還信号１６の１サイクル分の〕
（ルス信号ンインバータ３６ｙＩｌ−通しズＨ”とＬ″
を変換して、七の信号と先程の立下りパルス作成回路３
７の出力パルスとの論理積をアンド回路３８を通して作
成したものである。サンプルホールド回路４２ｂＫよっ
て作らｔｔ文電電圧レベルが低すぎるため、その後電圧
増幅器４３によって適当な電圧に増幅して速度帰還信号
として速度制御ユニット１３へ送る。

さて、正・反転切換回路３９によってのこぎり波の位相
を１８０°切り換えている理由であるか、のこぎり波を
作る場合にオペアンプ等を使用しているため、最高位か
ら零ポルトになるまでに時間がかかるので、その位置を
サンプルパルスが通過すると電圧リセット回路４１の出
力が実際の電圧と逆のしかも大きな電圧が出ることにな
り、こｎＺ取り除くことが不可能であるため、サンプル
／（ルスを常にのこぎり波の中央に位置させなけｎばな
らないことＫなる。しかし、それでも第６図に示さｊる
波形工のよ５に切り換わる時点で一度だ。

け逆方向に電圧がいくため、変化検知〕くルス化回路３
４を使用してサンプルホールド回路４２ａでそこをサン
プリングしないよう托して（・るわけである。

次に出力電圧と帰還信号の変化量の関係につし・て述べ
る。なお、励振基準周波数の２倍を２・Ｆ（Ｈり、励振
周波数−ｇＦ（Ｈ，）、帰還信号１６の周波数と励振周
波数Ｆ（Ｈ，）との差ＹＦｏ　（Ｈ，）。

出力電圧Ｙ　Ｖ　ｏ　（ｖ）　、積分回路４４の入力電
圧をＶｒ　（Ｖ）　、＝’　ｙテンｔｙ、’　ｃ　（Ｆ
）　、抵抗ＹＲ（Ωントする。　′ 帰還信号１６の周波数は回転速度により変調さｉｒ　Ｆ
　：Ｉ：Ｆ　ｏ　（Ｈｚ　）となるので、電圧増幅器４
３のゲインをＫとすると、のこぎり波の傾き値Ｄ（Ｖ／
５ｅｅ）　は、 Ｄ　＝　Ｖ＋　／Ｃ−Ｒ（ｖ、、’　５ｅｅ）となり、
帰還信号１６が±Ｆｏ（Ｈ−で変化している時の帰還信
号１６の周期Ｔ　（ｓｅｅ）は、Ｔ＝１／Ｆ−Ｉ：Ｆ＠
　’　（ｓｅｅ）となる。その時の１サイクルあたりの
変化分Δｔ（ｓｅｅ）　Ｇま となる。Ｆの値をＦｏ　に比べて充分大きく選べば、Ｆ
゛±Ｆ０± Ｆ０キＦその結果 Δｔキ±Ｆｏ／Ｆ　２　（ｓｅｅ　） となる。

一方、サンプルホールド回路４２ｂの基部信号１６の１
サイクル当りの変化量Δ■（Ｖ）はΔＶ＝Ｄ・Δｔ ＝Ｖ、−±Ｆｏ／Ｃ−Ｒ−Ｆ２ ＝±Ｆａ　＋　Ｖｔ／Ｃ＋　Ｒ−Ｆ’　（Ｖ）となる。

出力電圧Ｖ。は、 Ｖ、＝ΔＶ−に ニ±Ｆｏ−Ｋ・■■／Ｃ−Ｉｚ−Ｆ２（ｖ）となり、Ｃ
（Ｆ）、ｆＬ（Ω）、Ｆ　（Ｈ，）、に、ＶＩ（Ｖ）は
常に一定であるので、■。ＣＶ）はＦ、（Ｖ）Ｋ比例す
ることになる。Ｆ、（Ｈｔ）はモータ回転速度に比例す
るので、ｖｏもモータ回転速ＫＶＣ比例することになる
。か（して、モータ回転速度に比例した出力を得ること
ができ、この出力信号を制御系の速度帰還信号として使
用することができろ。

なお、上記実施例では励振基準３１でのこぎり波を作成
したが、励振基準周波数を２・Ｆ（Ｈ，）ではなくＦ／
２　（Ｈ，）とし、帰還信号１６にてのこぎり波７作成
し又も出力電圧の正負が逆になるだけでなんら差しつか
えはない。友だ、その時は電圧増幅器４３のゲインｔ−
にと丁ればよい。

〔発明の効果−〕

以上詳細に説明しＬように１この発明はフィルタおよび
微分回路を取り除き、直接変化量を出力するようにした
ので、高速応答が得らハ、回路の一本化により低速でも
高精度の信号が得らハる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタコジェネレータを使用した位置制御系
のブロック図、第２図はアナログ速度検出回路を使用し
Ｌ位置制御系の゛ブロック図、第３図は従来のアナログ
速度検出方式を示す構成ブロック図、第４図は第３図の
タイムチャート、第５図はこの発明の一実施例を示−ｆ
構成ブロック図、第６図は第５図のタイムチャートであ
る。 図中、１はモータ、２はレゾルバ、１１は位置指令、１
２は位置制御回路、１３は速度制御ユニット、１４．３
１は励振基準波、１５はレゾルバ励損回路、１６は帰還
信号、１７，１７０は速度検出回路、２１は位相判別回
路、２２は波形整形回路、２’３ａ、２３ｂ、４０は立
上りパルス作成回路、２４．３７は立下りパルス作成回
路、２５゜４４は積分回路、２６ｇ、２６ｂ、４２ａ、
４２ｂはサンプルホールド回路、２７ａ、２７ｂはフィ
ルタ、２８ａ、２８ｂは微分回路、２９は切換スイッチ
、３２は分周回路、３３は位相判別回路、３４は変化検
知パルス化回路、３５はザンブル用パルス作成回路、、
３６はインバータ、３８はアンド回路、３９は正・反転
切換回路、４１は電圧リセント回路、４３は電圧増幅器
、４５は波形整形回路である。 なお、図中の同一符号は同一また１ま相当部分ケ示す。 代理人　大君　増雄　（外２名ン 手続補正書（自発） ６０１２３ 昭和　年　月　日 特許片長宮殿　・卓 １、事件の表示　特願昭５８’−２４３２３３号２、発
明の名称レゾル／へによるアナログ速度検出方法３、補
正をする者 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第８頁１５行、第１５頁２０行の「励振基
準３１」を、それぞれ「励振基準波３１」と補正する。 （２）同じく第１５頁８行のｒｖ１＊±ＦｏＪを、「ｖ
ｌ　・（±Ｆ０）または士ｐｏ　−Ｖｌ　Ｊ　ト補正す
る。 （３）同じく第１５頁１４行の’Ｆ’０（Ｖ）Ｊを、ｒ
Ｆｏ（Ｈｚ）」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レゾルバ移相器を使用し、このレゾルバの帰還信号の位
   相に基づぎ位置帰還信号および速度帰還信号を発生して
   制御を行う位置決めサーボ方弐匠おいて、基準信号によ
   り作らｒたのこぎり波を前記帰還信号により作らｔｔ　
   ｙ、−パルスによってサンプルホールドし、そｔｔＫよ
   って作られた階段状の信号をコンデンサを通してその信
   号の中央から変化する直前までを零ボルトにするように
   スイッチでアースに落し、そハニよって作られたパルス
   状の信号ｔさらにサンプルホールドすることにより前記
   速度帰還信号乞発生すること乞特徴とするレゾルバによ
   る７すｐグ速度検出方法。