JPS62211512A - Rotational position detector - Google Patents

Rotational position detector

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Publication number
JPS62211512A
JPS62211512A JP5271286A JP5271286A JPS62211512A JP S62211512 A JPS62211512 A JP S62211512A JP 5271286 A JP5271286 A JP 5271286A JP 5271286 A JP5271286 A JP 5271286A JP S62211512 A JPS62211512 A JP S62211512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
circuit
output
phase
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP5271286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Yanase
柳瀬 孝雄
Koetsu Fujita
光悦 藤田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP5271286A priority Critical patent/JPS62211512A/en
Publication of JPS62211512A publication Critical patent/JPS62211512A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect the rotational position with simple constitution without the influence of a detection delay even at the time of rotating at high speed by providing a voltage impression circuit to supply the offset voltage in proportion to the speed to a PI adjuster of a phase-locked loop circuit. CONSTITUTION:A latch circuit 7 is provided and a coefficient multiplier 6 to output the offset voltage in proportion to the rotating speed and an adder 56 to add the offset voltage and the output of a phase comparison circuit 51 are provided. In this way, a signal thetao=0 can be detected from an overflow of a N digit counter 2, etc., and the output of a N digit counter 55 can be sampled for every signal thetao=0 using this signal. On the other hand, the circuit 51 outputs a phase difference between the signals theta and thetao+thetaM and the adjuster 52 adjusts the input voltage of a VCO 53 so that the phase difference is made zero. A prescribed detecting error epsilon of a positional signal by dead time is inputted to the input of the adjuster 52 as the offset voltage via the adder 56 and when the signal theta is sampled in the signal thetao=0 by a prescribed formula, an output signal is made thetaM-epsilon and the detecting error epsilon is added to this and the detecting error can be compensated regardless of the speed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕。[Detailed description of the invention] [Industrial application field].

この発明は、レゾルバとその出力信号を復調するフェー
ズロックドループ(PLL)回路とからなる回転体の位
置検出装置、特にその改良に関する。
The present invention relates to a position detecting device for a rotating body that includes a resolver and a phase-locked loop (PLL) circuit that demodulates its output signal, and particularly to improvements thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転体の位置を検出する検出装置の1つとして、レゾル
バなどのシンクロ電機といわゆるPLL回  路とを用
いたものが知られている。
As one type of detection device for detecting the position of a rotating body, one using a synchro electric machine such as a resolver and a so-called PLL circuit is known.

第2図はかへる位置検出装置の従来例を示す構成図であ
る。同図において、1は基準信号発振器、2はカウンタ
(分周器)、6はリードオンリメモリ(ROM)、ディ
ジタル/アナログ(D/A )変換器およびアンプ等か
らなる励磁回路、4は図示されない回転体に機械的に結
合されているレゾルバ、5は位相比較回路51.比例積
分(PI )調節器の如き調節器52.電圧制御発振器
(VCO)53.2租借号発生回路54およびカウンタ
(分周器)55からなるPLL回路、8はディジタル減
算回路、9は正弦波テーブルである。
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example of a position detecting device. In the figure, 1 is a reference signal oscillator, 2 is a counter (frequency divider), 6 is an excitation circuit consisting of a read-only memory (ROM), a digital/analog (D/A) converter, an amplifier, etc., and 4 is not shown. Resolver 5 is mechanically coupled to a rotating body, and reference numeral 5 denotes a phase comparator circuit 51. A regulator 52, such as a proportional-integral (PI) regulator. A PLL circuit includes a voltage controlled oscillator (VCO) 53.2, a lease signal generation circuit 54, and a counter (frequency divider) 55, 8 is a digital subtraction circuit, and 9 is a sine wave table.

基準信号発振器1より出力される基準パルス列は、N進
カウンタ2によって位相信号に変換され、励磁回路3に
よって2相の正弦波信号となり、これにてレゾルバ4が
励磁される。いま、この2租借号を、 とすると、レゾルバ4の出力信号は となり(ただし、θMはレゾルバの固定子と回転子との
なす角度である。)、これを良く知られているPLL回
路5を用いて復調する。すなわち、PLL回路5内のカ
ウンタ55の出力信号は、2租借号発生回路54より出
力される信号の位相をあられしておりこれをθとすると
、レゾルバ4が一定速度で回転している定常状態では、
θ−θO+θM          ・・・・・・(3
)となる。従って、PLL回路5内のカウンタ55の信
号と励磁用のカウンタ2の信号とをディジタル減算回路
8によって減算することKより、レゾルバ4の回転位置
を検出することができる。
The reference pulse train output from the reference signal oscillator 1 is converted into a phase signal by the N-ary counter 2, and converted into a two-phase sine wave signal by the excitation circuit 3, which excites the resolver 4. Now, if these two symbols are expressed as , then the output signal of the resolver 4 will be (however, θM is the angle formed between the stator and rotor of the resolver), and this can be expressed using the well-known PLL circuit 5. demodulate using That is, the output signal of the counter 55 in the PLL circuit 5 has the phase of the signal output from the two-bit sign generation circuit 54, and if this is θ, then the steady state where the resolver 4 is rotating at a constant speed is assumed. So,
θ−θO+θM ・・・・・・(3
). Therefore, by subtracting the signal of the counter 55 in the PLL circuit 5 and the signal of the excitation counter 2 by the digital subtraction circuit 8, the rotational position of the resolver 4 can be detected.

この方式の特徴は位置信号がディジタルで検出できるこ
とと、カウンタのカウント数によって分解能が任意に変
えられることである。しかし、分解能を高めると、第2
図のディジタル減算回路8が複雑になることと、位置信
号を5i119 M 、 CQSθMと云った正弦波デ
ータで検出したい場合は、ディジタル減算回路8の出力
に正弦反テーブル9を設けるが、そのテーブルの容量が
大きくなってしまうという欠点を有している。
The characteristics of this method are that the position signal can be detected digitally and that the resolution can be arbitrarily changed depending on the number of counts of the counter. However, when the resolution is increased, the second
The digital subtraction circuit 8 shown in the figure becomes complicated, and if the position signal is to be detected using sine wave data such as 5i119M, CQSθM, a sine inverse table 9 is provided at the output of the digital subtraction circuit 8. It has the disadvantage that the capacity becomes large.

これらの欠点を改良する方法として、θ(1=Gを検出
しこのときのみ位置信号を出力する方法(サンプリング
法)がある。つまり、θlζをそのまま出力する場合は
、PLL回路5のカラ/り55の出力をθ0−00信号
をクロックとしてラッチする一方、5iIlθM 、 
CO3θMの正弦波データを出力するときには、2租借
号発生回路54の1LIk + ”テーブルの出力をラ
ッチすればよく(この場合はROMテーブル9が不要と
なるので特にメリットは大きい)、これによって回路構
成を大幅に簡素化することができる。
As a method to improve these drawbacks, there is a method (sampling method) of detecting θ(1=G and outputting a position signal only at this time).In other words, when outputting θlζ as it is, While latching the output of 55 using the θ0-00 signal as a clock, 5iIlθM,
When outputting the sine wave data of CO3θM, it is sufficient to latch the output of the 1LIk + ” table of the 2-bit sign generation circuit 54 (in this case, the ROM table 9 is not required, so this is particularly advantageous). can be greatly simplified.

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

しかしながら、この方式によって得られる位置信号は、
θ0−0の時点でのθMを出力するサンプル値となるた
め、むだ時間による検出遅れが生じる。
However, the position signal obtained by this method is
Since the sample value is output as θM at the time of θ0-0, a detection delay occurs due to dead time.

第3図はこのことを説明するためのもので、時間と位置
の関係を示す説明図である。すなわち、被検出体が等速
で回転しているならば、その位置は図の■に示すように
直線となる。これに対して、検出値はサンプル時刻にて
のみ実際の位置を出力しく直線■上の・印参照)、その
間の期間τ0は前回のサンプル時刻の検出値を出力し続
けるので、検出値は図の■に示すように階段状となる。
FIG. 3 is for explaining this, and is an explanatory diagram showing the relationship between time and position. That is, if the object to be detected is rotating at a constant speed, its position will be a straight line as shown by ■ in the figure. On the other hand, the detected value outputs the actual position only at the sample time (see the mark above the straight line), and during the period τ0 it continues to output the detected value at the previous sample time, so the detected value is It becomes step-like as shown in ■.

この階段波形の平均値を求めると、図の@に示すような
実際の位置■と平行な直線となり、二つの直線の、■の
縦軸方向の距離がむだ時間による平均的な検出誤差Cと
なる。図からも明らかなように、回転速度が高くなると
一回のサンプル期間内に移動する量が大きくなることか
ら、回転速度と検出誤差は比例関係にあり、第2図に示
したような方式で位置を00−0におけるサンプル値で
検出する場合は、レゾルバの励磁周波数に対して回転速
度が大きくなると検出誤差が大きくなることがわかる。
When the average value of this staircase waveform is calculated, it becomes a straight line parallel to the actual position ■ as shown in the figure, and the distance between the two straight lines in the vertical axis direction of ■ is the average detection error C due to dead time. Become. As is clear from the figure, as the rotation speed increases, the amount of movement within one sample period increases, so there is a proportional relationship between rotation speed and detection error, and the method shown in Figure 2 It can be seen that when the position is detected using sample values at 00-0, the detection error increases as the rotational speed increases with respect to the excitation frequency of the resolver.

したがって、この発明は簡単な回路構成で、しかも高速
回転時においても検出遅れ(検出むだ時間)の影響のな
い回転位置検出装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a rotational position detection device which has a simple circuit configuration and is free from the effects of detection delay (detection dead time) even during high-speed rotation.

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

PLL回路のPI調節器に対し、速度に比例したオフセ
ット電圧を印加する電圧印加回路を設ける。
A voltage application circuit is provided to apply an offset voltage proportional to the speed to the PI regulator of the PLL circuit.

〔作用〕[Effect]

速度に比例したオフセット電圧をPLL回路のPI調節
器に入力することによって、サンプリングによるむだ時
間の影響を補償するものである。
By inputting an offset voltage proportional to the speed to the PI adjuster of the PLL circuit, the effect of dead time due to sampling is compensated for.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の実施例を示す構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

同図からも明らかなように、これは第2図のディジタル
減算回路8をラッチ回路7に置き換えると〜もに、回転
速度に比例したオフセット電圧を出力する係数器6と、
そのオフセラ)[圧を位相比較回路51の出力と加算す
るための加算器56とを新たに設けた点が特徴である。
As is clear from the figure, this is achieved by replacing the digital subtraction circuit 8 in Figure 2 with the latch circuit 7, and also adding a coefficient unit 6 that outputs an offset voltage proportional to the rotational speed.
The feature is that an adder 56 for adding the offset pressure and the output of the phase comparator circuit 51 is newly provided.

なお、このような装置においては回転位置と回転速度と
を同時に検出することが一般的なので、か〜る構成とす
ることにすれば特別な速度検出器を設ける必要もないわ
けである。また、こ〜で用いられる回転速度信号は極性
付きであるが、これはむだ時間による検出誤差が正転と
逆転とで空間的に異なるためである。なお、θo−0は
N進カウンタ2のオーバフローなどから容易に検出する
ことができ、これを用いてN進カウンタ55の出力をθ
o==Q毎にサンプリングすることが可能となる。
Incidentally, in such a device, it is common to detect the rotational position and rotational speed at the same time, so if such a configuration is adopted, there is no need to provide a special speed detector. Furthermore, the rotational speed signal used here has a polarity, but this is because the detection error due to dead time is spatially different between normal rotation and reverse rotation. Note that θo-0 can be easily detected from the overflow of the N-ary counter 2, and using this, the output of the N-ary counter 55 is
It becomes possible to sample every o==Q.

すなわち、先の第2図の如く、θO=Oのときのみ位置
信号を出力する方式は一種のサンプリング方式であり、
そのサンプル時間は励磁信号の1周期に相当し、これを
τ。とすると検出のむだ時検出誤差Cは、Nを回転速度
、Pをレゾルバ極対数とすると、 τO g−P−N・−・2π      ・・・・・・(4)
で表わされる。
In other words, the method of outputting the position signal only when θO=O, as shown in FIG. 2, is a type of sampling method.
The sample time corresponds to one period of the excitation signal, which is called τ. Then, the dead time detection error C is τO g−P−N・−・2π (4) where N is the rotation speed and P is the number of resolver pole pairs.
It is expressed as

一方、PLL回路5内の位相比較回路51はθとθΩ+
θMの位相差を出力し、それが零になるようにPI調節
器52はVCO53の入力電圧を調節する。そのPI調
節器52の入力へ加算器56を介して感というオフセッ
ト電圧を入力すると(ただし、Nが一定の定常状態)、 θ−(θθ+θM)+ε−〇 、°、  θ■00+θM”        ・・・・
・・(5)で、θ0=0においてθをサンプルすると出
力信号はθM−εとなり、これにむだ時間による検出誤
差εが加わって速度に無関係に検出誤差を補償すること
ができる。なお、以上では位相比較回路51の出力から
は直接位相差信号が出力されるものとしだが、一般的に
知られている位相比較回路はベクトル回転器を用いる方
式で、この場合の出力はsinΔθ(ただし、Δθ−θ
−(θ。+6M))となり、このときは係数器では完全
に補償しきれないが、さく−ではsinε−Cとなり、
先の(5)式の関係が成り立つので、実用的には係数器
でもほとんど問題はない。また、その他の点は第2図と
同様なので、説明は省略する。
On the other hand, the phase comparator circuit 51 in the PLL circuit 5 has θ and θΩ+
The PI regulator 52 outputs a phase difference of θM and adjusts the input voltage of the VCO 53 so that it becomes zero. When an offset voltage called Sense is inputted to the input of the PI controller 52 via the adder 56 (in a steady state where N is constant), θ-(θθ+θM)+ε-〇,°, θ■00+θM"...・
In (5), when θ is sampled when θ0=0, the output signal becomes θM-ε, and by adding the detection error ε due to dead time to this, the detection error can be compensated regardless of the speed. In the above, it is assumed that the phase difference signal is directly output from the output of the phase comparator circuit 51, but a generally known phase comparator circuit uses a vector rotator, and in this case, the output is sinΔθ( However, Δθ−θ
-(θ.+6M)), and in this case, the coefficient multiplier cannot completely compensate, but in the case of Saku-, it becomes sinε-C,
Since the relationship in equation (5) above holds true, there is practically no problem with a coefficient unit. Further, since other points are the same as those in FIG. 2, explanations will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、従来のものに回転速度に比例したオ
フセラ)!圧を加えるといった簡単な回路を加えるだけ
で、サンプル的に出力される位置信号の検出遅れを補償
することができ、これにより安価で正確な位置検出装置
を得ることができる利点がもたらされる。
According to this invention, the conventional one has an offset proportional to the rotation speed)! By simply adding a simple circuit such as applying pressure, it is possible to compensate for the detection delay of the position signal outputted as a sample, and this brings about the advantage that an inexpensive and accurate position detection device can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第2図は回転
位置検出装置の従来例を示す構成図、第3図はサンプリ
ングによる検出誤差を説明するための説明図である。 符号説明 1・・・・・・基準信号発振器、2,55・・・・・・
N進カウンタ、3・・・・・・励磁回路、4・・・・・
・レゾルバ、5・・・・・・フェーズロックドループ(
PLL)回路、51・・・・・・位相比較回路、52・
・・・・・PI調節器、56・・・・・・電圧制御発振
器(VCO)、54・・・・・・2租借号発生回路、5
6・・・・・・加算器、6・・・・・・係数器、7・・
・・・・ラッチ回路、8・・・・・・ディジタル減算回
路、9・・・・・・正弦波テーブル。
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing a conventional example of a rotational position detection device, and Fig. 3 is a block diagram showing a detection error due to sampling. It is an explanatory diagram. Code explanation 1...Reference signal oscillator, 2,55...
N-ary counter, 3... Excitation circuit, 4...
・Resolver, 5... Phase-locked loop (
PLL) circuit, 51... phase comparison circuit, 52.
...PI controller, 56...Voltage controlled oscillator (VCO), 54...2 Lease code generation circuit, 5
6... Adder, 6... Coefficient unit, 7...
... Latch circuit, 8 ... Digital subtraction circuit, 9 ... Sine wave table.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 回転体に取り付けられるレゾルバと、所定周波数の基準
信号を発生する基準信号発振器と該基準信号を分周し基
準位相信号を出力する分周器と励磁回路とからなり前記
レゾルバを励磁する励磁系と、入力信号に応じた電圧信
号を出力する調節器と該電圧信号に応じた周波数信号を
出力する電圧制御発振器と該周波数信号を所定の分周比
で分周する分周器と該分周器出力周波数に応じた2相信
号を発生する2相信号発生器と該2相信号と前記レゾル
バ出力との位相差を検出し該位相差信号を前記調節器入
力として与える位相比較器とからなりレゾルバ出力を復
調するフェーズロックドループ(PLL)回路と、前記
基準位相信号の位相角が零度になる毎にPLL回路内分
周器の出力をラッチするラッチ回路と、PLL回路内調
節器の入力に回転速度に比例したオフセット電圧を印加
する電圧印加回路とを備えてなることを特徴とする回転
位置検出装置。
an excitation system that excites the resolver, which includes a resolver attached to a rotating body, a reference signal oscillator that generates a reference signal of a predetermined frequency, a frequency divider that divides the frequency of the reference signal and outputs a reference phase signal, and an excitation circuit; , a regulator that outputs a voltage signal according to an input signal, a voltage controlled oscillator that outputs a frequency signal according to the voltage signal, a frequency divider that divides the frequency signal at a predetermined frequency division ratio, and the frequency divider. A resolver comprising a two-phase signal generator that generates a two-phase signal according to an output frequency, and a phase comparator that detects a phase difference between the two-phase signal and the output of the resolver and supplies the phase difference signal as an input to the regulator. a phase-locked loop (PLL) circuit that demodulates the output; a latch circuit that latches the output of the frequency divider in the PLL circuit every time the phase angle of the reference phase signal reaches zero; and a latch circuit that latches the output of the frequency divider in the PLL circuit; A rotational position detection device comprising: a voltage application circuit that applies an offset voltage proportional to speed.
JP5271286A 1986-03-12 1986-03-12 Rotational position detector Pending JPS62211512A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02189416A (en) * 1989-01-17 1990-07-25 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Displacement measuring apparatus
JP2005037302A (en) * 2003-07-17 2005-02-10 Yazaki Corp Relative steering angle sensor

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