KR910008826B1

KR910008826B1 - 고정도 위치 및 속도검출장치

Info

Publication number: KR910008826B1
Application number: KR1019880000079A
Authority: KR
Inventors: 리다까 나까무라; 아끼히꼬 구로이와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1991-10-21
Also published as: EP0274582A3; CN88100070A; KR880009276A; DE3776123D1; EP0274582A2; CA1291570C; EP0274582B1; AU588708B2; US4792739A; AU7935087A; CN1021133C

Abstract

내용 없음.

Description

고정도 위치 및 속도검출장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 위치검출장치의 기본구성을 나타내는 블록도.

제2도는 제1도에 나타낸 상세구성을 나타내는 블록도.

제3도는 제2도에 나타낸 구성에 의해서 얻어지는 시간에 대해서 위치검출신호(θB)의 1주기간의 변화를 예시하는 도표.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위치검출장치의 기본구성을 나타내는 블록도.

제5도는 제4도의 동작을 설명하는 파형도.

제6도는 제4도의 상세구성을 나타내는 블록도.

제7도는 제4도의 다른 상세구성을 나타내는 블록도.

제8도는 제3 또는 5도에 나타낸 위치검출신호(θB, θ)의 샘플링에 의해서 위치검출신호(θB, θ)의 소정의 함수(PGT 또는

)에 대한 편차(△θ)를 얻기 위한 순서를 나타내는 흐름도.

제9도는 제6도에 나타낸 검출기(206, 208) 또는 제7도에 나타낸 검출기(206A, 208A)의 상세구성을 예시하는 블록도.

제10a도 및 제10b도는 제9도에 나타낸 구성을 동작을 설명하기 위한 파형도.

본 발명은 전동기등이나 또는 주기적으로 또는 반복하여 이동하는 피검출체의 회전위치 및 속도를 검출하기 위한 속도검출장치에 관한 것이다.

광학엔코더 또는 리솔버(resolver)와 같은 위치검출기를 사용하는 장치는 예를들면 모터의 회전위치를 검출할 수 있는 것으로 알려져 있다. 위치검출기의 회전축은 기계적인 조인트(joint)를 거쳐서 모터의 회전축에 결합되어 있다. 이로 인해서 사용시에 이들 회전축들간에 불가피하게 편심이 생긴다.

회전축들의 편심으로 인해서 위치검출기에 의해서 수신되는 위치신호는 항상 모터의 회전주파수와 동일하며 또한 소정진폭을 갖는 회전축 편심신호를 포함한다.

검출된 위치신호를 시간에 대해 미분하여 얻은 미분위치신호는 모터의 속도제어에 사용된다. 그러나 회전측 편심신호는 이 미분방법으로 제거하지 못한다. 만약 미분위치 신호를 사용하여 속도제어가 행해지면 외전축의 편심에 대응하는 리플(ripple) 성분이 발생되며, 그 리플성분은 모터 속도 제어성능을 현저히 저하시킨다.

본 발명의 목적은 결합된 회전축에 편심이 있더라도 위치검출기의 결합 회전축의 편심이 보정되어 위치검출신호가 편심의 영향을 벗어날 수 있는 위치검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 위치검출기의 결합된 회전축의 어떤 편심이 있더라도 전기적 및 자동적으로 보정되어 편심상태에 상관없이 위치검출신호가 결합된 회전축의 편심의 영향을 벗어날 수 있는 위치검출장치를 제공하는데 있다.

제1의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 위치검출장치에서는 결합회전축의 편심으로 인해서 생기는 리플성분을 포함한 위치검출신호(θA 또는 θB)와 편차가 없을 때 얻어진 소정신호(PGT)간의 편차(△θ)를 검출한다. 위치검출신호(θA 또는 θB)내의 리플성분은 이 편차(△θ)에 의해서 상쇄되므로 위치검출신호는 결합회전축의 편차의 영향으로부터 벗어날 수 있게 된다.

제2목적을 달성하기 위하여 본 발명의 위치검출장치에서는 회전축의 속도가 실제로 정속일 경우, 편차의 1주기간(또는 N주기들 N은 정임)의 리니어 개산(ilnerar-approximation)에 의해서 얻어지는 리니어 개산신호(ytn)는 결합회전축의 편심으로 인해서 생기는 리플성분을 포함하는 위치검출신호(θA 또는 θB)로부터 검출된다. 그 다음 리니어 계산신호(ytn)는 결합된 회전축의 편심이 없을 때 얻어지는 소정의 리니어 신호(PGT)로 보정된다. 리플성분을 포함하는 위치검출신호(θA 또는 θB)와 소정의 리니어 신호(PGT)간의 편차(△θ)가 검출된다. 위치검출신호(θA 또는 θB)내의 리플성분은 이 편차(△θ)에 의해서 상쇄되어 위치검출신호는 결합회전축의 편심의 영향으로부터 벗어날 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 부첨도면을 참조하는 다음 상세설명으로 더욱 충분히 이해할 수 있을 것이다.

이제 본 발명의 실시예는 부첨도면을 참조하여 설명하겠다. 간략히 하기 위해 동일부분들에 대해서는 다음 설명에서 동일부호로 나타낸다.

이제 위치검출수단으로서 리솔버를 사용한 위치검출장치를 제1도를 참조하여 설명하겠다.

본 위치검출장치에 있어서, 피검출체인 모터(10)는 회전위치를 검출하기 위하여 기계적인 조인트(12)를 거쳐서 리솔버(14)에 결합되어 있다. 리솔버(14)로부터의 검출신호(θA)는 변환기(16)에 의해서 회전각도 신호(θB)로 변환된다. 변환기(16)로부터의 회전각도 신호(θB)가 보정기(20)로 입력되면 보정기는 회전각도 신호(θB)에 1대 1로 대응하여 사전에 설정된 보정치신호(△θ)는 가산기(18)에 의해서 변환기(16)로부터의 회전각도 신호(θB)에 가산되어 회전각도 신호(θB)에 대한 보정을 한다.

이와 같은 방법으로 모터(10)의 실회전위치(θRT)가 가산기(18)로부터 얻어진다.

제2도는 제1도에 나타낸 상세구성을 나타낸 블록도이다. 제2도에 나타낸 위치검출장치에 있어서, 리솔버(14)로부터의 검출신호(θA)는 리솔버 출력-회전각 변환기(R/T변환기라 칭하겠다)(16)에 의해서 회전각도 신호(θB)로 변환된다.

실회전위치 추정기(200)는 라니어 함수(PGT)를 시뮤레이트하고 R/T 변환기(16)로부터의 회전각도 신호(θB)와 이 신호(θB)의 검출시간(t)에 준한 모터(10)의 추정된 실회전위치를 나타낸다. 추정기(200)의 출력신호(

)와 변환기(16)의 회전각도 신호(θB)간의 편차신호(△θ)는 보정치 신호로서 보정치 산출기(201)에 의해서 산출된다.

보정치 산출기(201)로부터의 보정치 신호(θA)는 가산기(15)에 의해서 변환기(16)로부터의 회전각 신호(θB)에 가산되어 모터(10)의 실회전위치함수(θRT)를 산출할 수 있게 한다.

상기 구성을 갖는 위치검출장치의 동작을 이제 제3도를 참조하여 설명하겠다.

첫째로 모터(10)의 회전위치검출신호(θA)는 기계적으로 모터에 결합된 리솔버(14)에 의해서 검출되어 변환기(16)에 의해서 회전각 신호(θB)로 변환된다.

모터(10)의 회전위치(ytn)는 실회전위치 추정기(200)내의 회전각도 신호(θB)와 모터(10)가 회전개시점(PS)의 회전위치에 있을때의 시각(t0), 이 시각(t0)에서 회전개시위치(θBS), 회전위치가 회전종료점(PE)에 있을때의 시각(t1) 그리고 이 시각(t1)에서의 회전종료위치(θBE)에 준하여 실회전위치 추정기(200)내의 회전각도 신호(θB)를 사용하여 다음식에 따라 시뮤레이트된다.

상기 식중, ytn은 추정된 회전위치이고, tn 은 검출시간(제3도에서 tn=tn1-tn9)이다. 시각(tn)에서의 추정된 회전위치(ytn)와 신호(θB)간의 편차(θtn-ytn)는 추정기(200)에 의해서 식(3)에 의해서 모터(10)의 1회전동안(주기 T)에 회전각도 신호(θB)가 검출되거나 샘플되는 시각(tn)에 준하여 얻어진다.

구해진 편차는 평균되어 추정된 실회전위치를 나타내는 1차식 PGT를 작성한다.

이 1차식은 다음과 같이 작성된다.

상기 식중, △P는 편차보정치, tn은 검출시각, t0는 모터(10)의 회전위치가 회전개시점(PS)에 있을때의 시각 t1은 모터(10)의 회전위치가 회전개시점(PS)으로부터 1회전후의 회전종료점에 있을때의 시각, θtn는 시각(tn)에서 검출된 회전각도 신호(θA 또는 θB), ytn는 시각(tn)에서 추정된 회전위치신호, n는 검출회수(또는 tn의 샘플링회수)를 나타낸다.

상기 식들(3) 및 (4)로부터 모터(10)의 추정된 실회전위치 함수(PGT)가 다음식에 따라 시뮤레이트된다.

식(5)로부터 모터(10)의 추정된 실회전위치 함수(PGT)가 추정기(200)에 의해서 산출될 수 있다. 추정기(200)는 상기 함수(PGT)에 대응하는 신호(

)를 보정 치산출기(201)에 공급한다.

산출기(201)은 추정기(200)의 출력신호(

)와 변환기(16)로부터의 회전각도신호(θB)간의 편차(△θ)를 산출하여 고정된 보정치를 얻는다.

편차(△θ)를 나타내는 보정치는 가산기(18)에 의해서 변환기(18)로부터의 회전각도 신호(θB)에 가산되므로 조인트(12)의 편심으로 인해서 생기는 리플의 영향에서 벗어난 모터(10)의 실회전위치(θRT)가 얻어진다

종래에는 리솔버의 설치에러(조인트(12)의 연결편심)가 가공정도 즉, 정밀도로 인해서 불가피하게 발생하므로 위치검출정도의 개선을 저해했다. 제2도에 나타낸 실시예에서는 에러에 대응하는 보정치가 자동적으로 발생되어 보정된다. 결과적으로 모터와 리솔버간의 조인트의 가공정밀도보다도 더 좋은 위치검출정도를 얻을 수 있는 것이다.

이 실시예에서는 리솔버가 위치검출수단으로서 역할한다.

본 발명은 광학위치 검출장치(예:광학엔코더)에 적용될 수 있다. 본 발명은 소정의 시간 간격으로 위치신호(θA 또는 θB)를 검출하기 위한 속도검출기에도 역시 적용될 수 있고 이 간격 기간동안에 피검출체의 이동량에 준하여 피검출체(모터등)의 운전속도를 조사하는데 적용될 수도 있다.

본 발명의 위치검출장치가 사용된 속도검출장치를 이제 제4도를 참조하여 설명하겠다.

제4도에 나타낸 바와 같이 검출될 모터(10)의 회전각도(θA)는 속도검출치의 리솔버(14)에 의해서 검출된다. 모터(10)의 회전축(12A)은 커플링(13)을 거쳐 리솔버(14)의 검출측(12B)에 동축으로 고정된다. 보정각도(△θ)는 출력신호인 회전각도(△θ)의 함수로서 리솔버(14)의 출력신호인 회전각도(△θ)에 준하여 보정함수 발생기(202)로부터 발생된다.

실제위치 산출기(162)는 리솔버(14)의 출력신호인 회전각도(△θ)로부터 발생기(202)의 출력신호인 보정각도(△θ)를 감산하여 모터(10)의 실제회전각도(θRT)를 구한다.

산출기(162)의 출력신호인 실제회전각도(θRT)는 실제속도 산출기(22)에 의해서 미분되어 모터(10)의 실제회전속도(△T)가 산출된다(제4도내의 부분들 162+ 02는 제2도내의 부분들 15+18+200+202에 상당하는 것임을 주기한다).

만약 상기 구성을 갖는 속도검출기에 있어서 모터(10)는 정속으로 회전하고 회전각도(θ)(또는 θA)는 리솔버(14)에 의해서 제5도내에 실선으로서 지시한 정현파로서 검출될 수 있다.

검출된 회전각도(θ)는 회전각도(θ)에 대응하는 보정 테이블을 갖고 있는 보정함수 발생기(202)내로 입력되어, 보정각도(△θ)가 산출된다.

산출된 보정각도(△θ)는 리솔버(14)에 의해서 검출된 회전각도(θA)로부터 감산되어 실제회전량에 대응하는 모터(10)의 실제회전각도(θRT)가 얻어진다.

실제 회전각도(θRT)는 산출기(22)에 의해서 시간에 대해서 미분되어 모터(10)의 실제회전속도(ωT)를 생성한다.

상기 속도검출기에 있어서 산출기(202)내의 보정테이블내에 보정각도를 사전 설정했을 때 만약에 모터(10)의 리솔버(14)를 동축상에 결합시키는 커플링(13)에 분리한 다음 재결합하면 문제가 생긴다.

특정적인 경우로 만약 커플링(13)의 취부위치가 재결합시에 변경되면 재결합 이전에 결정됐든 보정테이블내의 보정함수는 재설정되어야 한다.

그렇지 않으면 최종회전각(θRT)은 리플성분을 포함하게 된다. 모터(10)의 1회전시에 각도(θA)가 N회전(N은 자연정수)을 나타내는 위치검출기를 사용하면 제4도에 나타낸 장치의 전원의 ON/OFF시에 모터(10)의 회전위치를 검출할 수 없고 또한 보정테이블내에 설정된 보정함수를 사용할 수 없다.

제6 및 7도는 상술한 결함을 제거한 위치검출장치를 나타낸다. (제2도내에 나타낸 출력신호(θRT)를 시간에 대해서 미분함으로써 상기 결함들이 제거된 속도검출기를 실현할 수 있다 할지라도 새로운 실시예를 후술하겠다)

제6도에 나타낸 위치검출장치는 모터(10)의 회전각도(θA)를 검출하기 위한 리솔버(14)와 모터(10)의 회전축과 리솔버(14)의 검출축(12B)을 동축상에 결합시키는 커플링(13)을 갖고 있다. 리솔버(14)의 출력신호(θA)는 속도검출기(204)에 의해서 미분되어 속도신호(ωS)로서 출력된다. 밴드패스필터(205)는 리솔버(14)의 출력신호(θA)의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 에러신호(ωM)를 출력신호(ωS)로부터 추출한다.

리솔버(14)의 출력신호(θA)와 밴드패스필터(205)의 출력신호(ωM)간의 위상차(PD)는 위상차 검출기(206)에 의해서 검출된다. 검출기(206)의 출력신호(PD)의 저주파성분은 로패스필터(207)에 의해서 추출된 필터(205)의 출력신호(ωM)의 진폭은 진폭검출기(208)에 의해서 검출기(204)의 출력신호(ωS)로 제산된다. 검출기(208)의 출력신호a의 저주파 성분은 로패스필터(209)에 의해서 추출된다.

리솔버(14)의 출력신호(θA) 로패스필터(207)의 출력신호(POL) 및 로패스필터(209)의 출력신호(AL)는 정현파 발생기(210)로 입력되어, 리솔버(14)로의 출력신호에 내포된 에러각도(θM)를 산출한다. 발생기(210)의 출력신호(θA)는 실제 각도 산출기(164)에 의해서 리솔버(14)의 출력신호(θA)로부터 감산되어 모터(10)의 회전속도와 동일한 주파수를 갖고 있는 한편 각도에러를 포함하지 않는 실제 각도신호(θRT)를 산출한다. 산출기(164)의 출력신호(θRT)는 실제 속도산출기(22)에 의해서 시간에 대해서 미분되어 결국 모터(10)의 실제속도신호(ωT)가 산출된다.

상기 구성을 갖는 속도검출장치에 있어서 모터(10)의 속도는 다음과 같이 산출된다. 각도신호(θA)는 모터(10)의 실제회전각도(θRT)에 대해서 회전축(12A)의 중심에 대한 검출축(12B)의 편심으로 인한 각도에러(θM)을 포함하는 리솔버(14)의 출력에 의해서 검출된다.

각도에러(θM)는 각도신호(θA)와 동기되어 있으므로 다음 식이 성립될 수 있다(θ=θA의 경우 제1도에서 θ=θB를 체택할 수 있다)

상기 식중, AL은 각도에러(θM)의 진폭, PDL은 위상임.

각도신호 θ(=θA)가 시간에 대해서 미분될 때에 각도에러(θM)를 포함하는 속도신호(ωS)는 다음식으로 구할 수 있다.

따라서, 식(8)의 우측 제2항의 속도신호(속도에러성분)만이 검출되었을 때 속도에러(ωM)는 다음식에 의해서 구할 수 있다.

식(9)로부터 구해진 위상(PDL)과 진폭(AL)은 회전축(12A)에 대한 검출축(12B)의 편심에 의해서 결정되는 상수들이다. 따라서 직류신호들로 취급될 수 있다.

위상차(PD)와 진폭a은 로패스필터들(207, 209)을 거쳐서 여과되는 검출에러에 대응하는 불필요한 성분이 PDL과 AL로부터 제거될 수 있다. 더욱이 PDL 및 AL은 모터(10)의 회전중에서 서서히 검출될 수 있다.

로패스필터들(207, 209)을 거쳐서 여과된 위상(PDL) 및 진폭(AL)과 각도신호 θ(=θA)는 정현파 발생기(210)로 입력되어 각도에러(θM)가 다음식에 의해서 구해진다.

식(10)으로부터 구해진 각도에러(θM)는 보정신호로써 각도신호 θ(=θA)로부터 감산될 수 있어 모터(10)의 실제각도신호(θRT)를 얻는다.

최종적으로 각도신호(θRT)는 시간에 대해서 미분되어 회전축(12A)에 대한 검출축(12B)의 편심으로 인해서 생긴 회전속도의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 에러가 제거된 실제속도신호(ωT)를 다음식으로 구할 수 있다.

모터(10)이 저속으로 회전하고 있을 때 또 리솔버가 사용되고 그 각도신호(θ)가 모터(10)의 1회전마다 N회전을 나타낼때에 검출된 각도신호(θ)는 다음식을 사용하여 N으로 분주될 수 있어 상기 식들(7)-(11)에 의해 실제속도(ωT)가 검출될 수 있다.

(단, N은 2이상의 정수이다)

N으로 분주가 행해지는 본 발명의 다른 실시예를 이제 제7도를 참조하여 설명하겠다.

제7도에 나타낸 속도검출장치는 그 각도신호 θ(=θ1A)가 모터(10)의 1회전당 N회전을 나타내는 리솔버(14A)를 사용하고 있다. 모터(10)의 회전축(12A)은 커플링(13)을 거쳐서 리솔버(14A)의 검출축(12B)에 동축적으로 고정되어 있다. 리솔버(14A)의 출력신호(θ1A)는 분주기(212)에 의해서 N으로 분주되어 있다.

리솔버(14A)의 출력신호(θ1A)는 속도검출기(204A)에 의해서 미분되어 속도신호(ω1S)로 변환된다. 밴드패스필터(205A)는 출력신호(ω1S)로부터 분주기(212)의 출력신호(θ1N)의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 에러신호(ω1M)를 검출한다.

필터(205A)의 출력신호(ω1M)와 분주기(212)의 출력신호(θ1N)간의 위상차(PID)는 위상차검출기(206A)에 의해서 검출된다.

검출기(206A)의 출력신호(PID)의 저주파수 성분을 로패스필터(207A)에 의해서 추출된다. 밴드패스필터(205A)의 출력신호(ω1M)의 진폭은 검출기(204A)의 출력신호(ω1S)로 진폭검출기(208A)에 의해서 제산된다. 검출기(208A)의 출력신호(A1)의 저수파수 성분은 로패스필터(209A)에 의해서 추출된다.

여현파발생기(210A)는 로패스필터(209A)의 출력신호(AIL), 다른 로패스필터(207A)의 출력신호(PIDL) 및 분주기(212)의 출력신호(θIN)에 따른 진폭(AIL)을 갖고 있는 여현파신호(C)를 발생한다. 발생기(210A)의 여현파신호(C)와 검출기(204A)의 출력신호(ωIS)는 적산기(166)에 의해서 서로 적산된다.

적산기(166)의 출력신호(ωD)는 검출기(204A)의 출력신호(ωIS)로부터 실제속도 산출기(220)에 의해서 감산되어 모터(10)의 실제속도신호(ωIT)가 얻어진다.

상기 구성을 갖고 있는 속도검출장치에 있어서, 속도검출은 다음과 같이 행해진다. 리솔버(14A)에 의해서 검출되고 그로부터 출력되는 각도신호(θ1A)는 회전축(12A)과 검출축(12B)간의 편심결과로 모터(10)의 실제회전각도(θRT)에 대한 각도에러(θM)를 포함하고 있다. 각도에러(θM)는 각도 신호(θ1A)와 동기되어 있으므로 다음 식이 성립될 수 있다.

상기 식중, AL는 각도에러(θM)의 진폭, PDL는식(13)의 우측 제2항의 위상이다.

따라서, 각도신호(θ1A)가 시간에 대해서 미분될 때에 각도에러(θM)를 포함하는 속도신호(ω1S)는 다음식으로 구해진다.

속도에러(ωD)는 식(14)의 우측 제2항으로부터 다음 식에 의해서 산출될 수 있다.

이 실시예에서 ω1S는 우측 제2항의 ω1T대신에 사용될수 있어,

ωD²/ω1T는 무시할 수 있는 작은 값으로 된다.

따라서, 식(14) 및 (16)으로부터

보다 구체적으로 적산기(166)의 출력신호(ωD)는 검출기(204A)의 출력신호(ω1S)로부터 감신되어 모터(10)의 회전속도의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 각도에러(θM)로부터 생기는 속도에러(ωD)를 포함하지 않는 실제속도(ω1T)를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 속도검출장치는 모터의 회전속도의 주파수와 동일한 주파수로서 모터가 회전중에 모터와 리솔버간의 조인트의 편심으로 인해 생기는 에러를 하나 하나 서서히 검출할 수 있는 것이다.

따라서 보정함수를 설정할 필요가 없고 모터의 속도를 고정도로 검출할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 다음과 같은 미합중국 특허를 이용할 수 있다.

(1) USP4,527,120(1985.7.2)구로사와

(2) USP4,556,885(1985.12.3)구로사와

상기 미합중국 특허의 모든 개시내용은 본 출원과 관련되는 것이다.

제8도는 제1 또는 4도에 나타낸 구성에 있어서의 보정각도(편차 △θ)를 구하기 위한 순서를 나타내는 흐름도이다.

이 순서는 제1도나 제4도의 구성의 어느 것에도 적용될 수 있으므로 각도(θA)와 (θB)는 이 흐름도에서는 θ로 나타냈다.

이제 이 흐름도를 제5도를 참조하여 설명하겠다.(이 흐름의 순서는 종래의 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)에 의해서 행해짐을 주기한다). 이 마이크로컴퓨터는 제1도내에 나타낸 보정기(120 )또는 제4도내에 나타낸 함수발생기(202)와 관련된다.

제5도에 보인 바와 같이, 시각(t0)에서 각도신호(θ)가 영레벨을 교차하면 이 영레벨을 교차하는 타이밍이 검출된다(ST10, YES).

시각(t1)에서 시각(t9)까지의 어느 샘플링 타이밍들(tn1-tn9, 제3도)에서 각도신호들(θ)의 값들 θ(t)가 검출되고 시각(t0)에서 시각(t1)까지의 시간기간이 측정된다(SR11). 각도신호(θ)가 다시 영레벨을 교차하는 것을 검출할때까지 검출동작이 반복된다(ST12, NO).

각도신호(θ)가 다시 영레벨을 교차하는 것이 검출될 때(ST12, YES) 시간간격(T)동안의 샘플링 시각t(tn1-tn9, 제3도)은 다음 산출들을 위한 인자로서 한정지워진다(ST13).

그 다음 추정 실회전위치신호

(t)(제3도의 PGT에 상당)는 단계들(ST11, ST13)에서 얻은 시간간격(T)과 샘플링시각들(t)의 데이터와 각도신호(θ)의 최대치(θmax)에 준하여 산출된다. (ST14)에서

(t)=(θmax/Tㆍt) 그 다음 편차(△θt)는 단계들(ST11, ST14)에서 얻은 θ(t)와

(t)로부터 산출된다(ST15에서 △θt=θ(t)-

(t)).

최종적으로 새로운 보정각도 데이터 △θ(θ(t))는 단계(ST15)에서 얻은 소정의 가중 데이터 a1, a2, 편차(△θt) 및 이전의 보정각도 데이터로서 산출된다(ST15에서, △θ(θt)(a1△θ(t)+a2△θt→△θ(t)).

최종 보정각도 데이터 △θ(θ(t))는 제1 또는 4도에 나타낸 구성에서 보정각도(편차 △θ)로서 사용된다.

제9도는 제6도내의 검출기들(206, 208) 또는 제7도내의 검출기들(206A, 208A)의 상세구성을 나타내는 블록도이다.

제10a도 및 10b도는 제9도내에 나타낸 구성의 동작을 설명하기 위한 파형도들이다(제10a 및 10b도에서는 θA 및 θB를 θ로 나타냈다).

제9도에 있어서 리솔버 14(14A)로부터의 각 검출신호(θA)는 래치(206) 및 가산기(2063)로 입력된다.

밴드페스필터 205(205A)로부터의 속도에러ωM(ω1M)는 영횡단센서(206) 및 샘플 및 보지회로(2080)로 입력된다.

영횡단센서(2060)는 신호(ωM)가 영레벨을 교차할 때(t10, 제10도) 래치(2061)로 래치펄스(LP)를 공급한다. 그리하여 시각(t10)에서의 각 검출신호(θ)의 값(90°-PDL, 제10b도)이 래치(2061)에서 부가되게 된다.

PDL는 신호(ωM)의 최대진폭점과 신호(ωM)의 영횡단점간의 위상차를 나타냄을 주기한다. 시각(t10)은 신호(ωM)의 최대진폭점으로부터 90° 위상지연된 시각에 상당한다. 래치(2061)내에 부가된 각 검출신호의 값(90°-PDL)은 가산기(2062)로 입력된다.

가산기(2062)내에서 값(90°-PDL)은 -90°에 등가인 고정데이타에 가산되어 위상차신호(-PDL)가 구해진다.

위상차신호(-PDL)는 인버터증폭기(2064)에 의해서 위상이 반전되어 위상차신호 PD(PID)로 변환된다.

위상차신호(-PDL)는 가산기(2063)에 의해서 각도 검출신호 θA(θ1A)에 가산된다. 만약 신호 θA(θ1A)를 θ로 나타내면 가산기(2063)는 (θ-PDL)에 등가인 각도신호를 출력한다.

각도신호(θ-PDL)의 최상위 비트(MSB)는 샘플 및 보지회로(2080)로 샘플링 타이밍 펄스로서 공급된다. 샘플 및 보지회로(2080)는 각도신호(θ-PDL)의 최대점부터 PDL만큼 위상이 앞선 시각에서 속도에러신호 ωM(ω1M)를 샘플하고, 샘플한 결과를 보지한다.

이와 같이 하여 속도에러신호 ωM(ω1M)의 진폭(ωT.AL)(제10a도)을 나타내는 진폭신호 A(AL)를 샘플 및 보지회로(2080)로부터 얻을 수 있다.

래치(2061)가 신호 θA(θ1A)를 래치하고 샘플 및 보지회로(2080)가 속도에러신호 ωM(ω1M)를 보지하는 동안 위상차신호 PD(PID) 및 진폭신호 A(A1)는 일정한 직류값이 된다.

상술한 바와 같은 상기 실시예들에 의하면, 검출될 피검출체와 리솔버간에 편심이 생길 때 이 피검출체의 이동량과 동일한 주파수를 갖는 에러는 복잡한 보정함수를 새롭게 설정함이 없이 제거할 수 있다.

이동에러의 위상과 진폭이 피검출체의 운전중에 하나하나 서서히 검출될 수 있으므로 보정신호를 보정함수의 재설정없이 발생시킬 수 있다.

본 발명에 있어서는 보정값이 매예정된 주기(T)마다 자동적으로 산출되고, 고정도의 검출결과(θRT, θT)를 얻을 수 있으므로 전략적인 면에서 작업자의 부담(예, 보정치의 수동고정)을 제거해주는 것이다.

만약 검출신호(θ)가 제5도에 나타낸 바와 같은 반복특성을 갖고 있으면 본 발명은 피검출체의 이동속도가 처리기간(예, 제3도에서 위치(PS)부터 위치(PE)까지)동안에 일정 속도일때 모터(10)처럼 회전체가 아닌 피검출체의 위치와 속도를 검출하는 데에도 사용될 수 있다.

Claims

주기적으로 또 반복적으로 이동하는 피검출체(10)의 위치를 나타내는 위치검출신호(θ, θA, θB)를 검출하기 위한 위치검출수단(14, 16), 상기 피검출체(10)와 상기 위치검출수단(14, 16)을 편심으로 연결시키기 위한 커플링수단(12, 13), 상기 위치검출수단(14, 16)에 연결되며, 또한 상기 커플링수단(12, 13)의 연결로 인해 생기는 편심에 대응하는 편심신호(△θ, θM)를 위치검출신호(θ, θA, θB)로부터 검출하기 위한 커플링 편심검출수단(20, 200-210) 및 상기 위치검출수단(14, 16)과 상기 커플링 편심검출수단(20, 200-210)에 연결되며, 또한 위치검출신호(θ, θA, θB)를 편심신호(△θ, θM)에 조합시켜 상기 피검출체(10)의 실위치를 나타내며 상기 커플링 수단(12, 13)의 커플링 편심과는 무관한 실위치신호(θRT)를 제공하는 실위치신호 합성수단(18, 162, 164)를 포함하는 것이 특징인 고정도 위치검출장치.
제1항에 있어서, 상기 커플링 편심검출수단(20, 200-210)이 상기 피검출체(10)의 반복이동 주기(T)동안에 위치신호내의 변화를 리니어 개산함으로써 얻어지는 리니어 개산신호(ytn)를 검출하고 커플링 편심이 최소일 때 리니어 개산에 의해서 얻어지는 리니어 개산신호(ytn)를 리니어 함수신호(PGT 또는
)로 변환하기 위한 리니어 함수신호 발생수단(200) 및 상기 리니어 함수신호(PGT 또는
)에 대해 상기 위치검출수단(16)으로부터 위치검출신호(θB)의 편차를 검출하며, 편차신호(△θ, θM)를 출력하는 편차검출수단(201)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제2항에 있어서, 상기 리니어 개산신호(ytn)가 상기 피검출체(10)의 반복이동 주기(T)의 개시점(PS)에서의 위치검출신호(θB)의 신호레벨(θBS)과 반복이동 주기(T)의 종료점(PE)에서의 위치검출신호(θB)의 신호레벨(θBE)을 연결하는 선에 의해서 한정지워지는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제3항에 있어서, 리니어 함수신호(PGT)에 의해서 한정지워지는 선이 리니어 개산신호(ytn)에 의해서 한정지워지는 선과 평행하고 이들 선간 거리(△P)가 다음식에 의해서 구해지는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.

상기 식에서, △P는 두 평행선간의 거리, n는 반복이동 주기(T)내의 동일구간수, to는 개시점(PS)에서의 시각 t, t1은 종료점(PE)에서의 시각 t, θtn는 반복이동 주기(T)를 동구간으로 n구간으로 나눌 때 n번째 시각 tn에서의 위치검출신호(θB)의 신호레벨, ytn은 리니어 개산신호이다.
제1항에 있어서, 상기 실위치신호 합성수단(161)으로부터의 실위치(θRT)를 시간에 대해서 미분하고 상기 피검출체(10)의 반복 이동속도를 나타내는 속도신호(ωT)를 출력하기 위한 속도검출수단(22)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제5항에 있어서, 상기 커플링 편심검출수단(20, 200-210)이 상기 피검출체(10)의 반복이동 주기(T)동안에 위치검출신호(θA)내의 변화를 소정의 리니어 함수신호(
)로 변환하고, 상기 위치검출수단(16)으로 부터의 위치검출신호(θA)의 예정된 리니어 함수신호(
)에 대한 편차를 검출하여 편심신호(△θ, θM)를 출력하기 위한 함수발생수단(202)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제5항에 있어서, 상기 커플링 편심검출수단(20, 200-210)이 상기 피검출체(10)의 반복이동 주기(T)동안에 위치검출신호(θA)내의 변화를 시간에 대해서 미분하고 상기 피검출체(10)의 반복이동 속도를 나타내는 속도신호(ωS)를 발생하기 위한 제1수단(204)에서, 상기 제1수단(204)에 연결되며 또한 커플링 편심결과로 생기는 성분을 속도신호(ωS)로부터 추출하고 편심에러신호(ωM)를 발생하기 위한 제2수단(205), 상기 제2수단(205)에 결합되며 또한 상기 편심에러신호(ωM)와 상기 위치검출신호(θA)간의 위상차를 나타내는 위상차신호를 발생하기 위한 제3수단(206, 207), 상기 제2수단(205)에 결합되며 또한 편심에러신호(ωM)의 진폭을 나타내는 진폭신호(AL)를 발생하기 위한 제4수단(209) 및 상기 제3수단(207)과 상기 제4수단(209)에 결합되며 또한 위치검출신호(θA)와 동일한 주기(T)와, 진폭신호(AL)에 의해서 결정되는 진폭과 위상차신호(PDL)에 의해서 결정되는 위상을 갖는 AC신호(θM)를 발생하기 위한 제5수단(210)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제7항에 있어서, 상기 제3수단(206, 207)이 상기 편심에러신호(ωM)가 소정의 신호레벨(0레벨)에 도달했을 때 래치펄스(LP)를 발생하기 위한 래치펄스 발생수단(2060), 상기 래치펄스 발생수단(2060)에 연결되며 또한 래치펄스(LP)가 발생될 때 위치검출신호(θA)의 신호레벨을 래치시키고 제1위상신호(90°-PDL)를 출력하기 위한 래치수단(2061), 상기 래치수단(2061)에 연결되며 또한 소정의 보정신호(-90°)를 상기 제1위상신호(90°-PDL)에 가산하고 제2위상신호(-PDL)를 출력하기 위한 제1보정수단(2062), 상기 제1보정수단(2062)에 연결되며 또한 상기 제2위상신호(-PDL)는 상기 위치검출신호(θA)에 가산하고, 제3위상신호(θ-PDL)를 출력하기 위한 제2보정수단(2063) 및 상기 제1보정수단(2062)에 연결되며 또한 상기 제2위상신호(-PDL)를 상기 위상차신호(PDL)에 대응하여 신호(PD)로 변환하기 위한 반전증폭수단(2064)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제8항에 있어서, 상기 제4수단(208, 209)가 상기 제2보정수단(2063)에 연결되며 또한 상기 피검출체(10)의 반복이동 기간(T) 동안에 상기 제3위상신호(θ-PDL)가 특정시간(θ-PDL의 MSB)에 상당될 때 편심에러신호(ωM)의 신호레벨을 샘플하고 이 샘플된 신호레벨을 보지하고 진폭신호(AL)에 대응하는 신호a를 출력하기 위한 샘플 및 보지수단(2080)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제5항에 있어서, 상기 커플링 편심 검출수단(20, 200-210)이 상기 피검출체(10)의 복수회의 반복이동 기간(NXT) 동안에 위치검출신호(θ1A)내의 변화들을 시간에 대해서 미분하고 상기 피검출체(10)의 반복이동 속도를 나타내는 속도신호(ω1S)를 발생하기 위한 속도신호 발생수단(204A); 상기 위치검출신호(θ1A)를 복수회의 반복이동 주기수(N)로 분주시키고 분주된 신호(θ1N)를 발생하기 위한 분주신호 발생수단(212), 상기 속도신호 발생수단(204A)과, 상기 분주신호 발생수단(212)에 결합되며 또한 커플링 편심결과로 생기는 성분을 속도신호(ω1S)와 분주신호(θ1N)로부터 추출하고 편심에러신호(ω1M)를 발생하기 위한 편심에러신호 발생수단(205A), 상기 편심신호 발생수단(205A)과 상기 분주신호 발생수단(212)에 결합되며 또한 상기 편심에러신호(ω1M)와 상기 분주신호(θ1N)간의 위사차를 나타내는 위상차신호(PIDL)를 발생하기 위한 위상차신호 발생수단(206A, 207A), 상기 편심에러신호 발생수단(205A)에 결합되며 또한 편심에러신호(ω1M)의 진폭을 나타내는 진폭신호(AIL)를 발생하기 위한 진폭신호 발생수단(208A, 209A) 및 상기 분주신호 발생수단(212), 상기 위상차신호 발생수단(207A) 및 상기 진폭신호 발생수단(209A)와 동기된 주기(T)와 진폭신호(AIL)에 결합되며 또한 상기 분주신호(θ1N)에 의해서 결정되는 진폭과 위상차신호(PIDL)에 의해서 결정되는 위상을 갖는 AC신호(C)를 발생시키기 위한 AC신호 발생수단(210A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
제10항에 있어서, 상기 속도신호 발생수단(204A)과 상기 AC신호 발생수단(210A)에 연결되며 또한 상기 AC신호(C)와 상기 편심에러신호(ω1M)의 적에 일치되는 속도신호(ωT)를 발생시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정도 위치검출장치.
회전체(10)의 회전위치를 검출하기 위한 위치검출수단(14), 상기 위치검출수단으로부터의 위치검출수단(θA)를 임의의 변환신호(θB)로 변환하기 위한 신호변환수단(16), 상기 회전체(10)의 실회전위치를 상기 신호변환수단(16)으로부터의 변환신호(θB)에 준하여 산출하여 추정하기 위한 산출추정수단(200), 상기 신호변환수단(16)으로부터의 변환신호(θB)를 상기 산출추정수단(200)으로부터의 추정된 신호(
)와 상기 신호변환수단(16)으로부터의 변환신호(θB)에 준하여 보정하기 위한 보정신호(△θ)를 산출하기 위한 보정산출수단(201) 및 상기 보정산출수단(201)으로부터의 보정신호(△θ)와 상기 신호변환수단(16)으로부터의 변환신호(θB)를 조합하고 상기 회전체(10)의 실회전위치신호(θRT)를 산출하기 위한 보정수단(18)을 포함하는 것이 특징인 고정도 위치검출장치.
피검출체(10)의 이동량을 검출하기 위한 이동량 검출수단(13, 14), 상기 이동량 검출수단(13, 14)으로 부터 공급된 이동량 신호(θA)를 시간에 대해서 미분하고 속도신호(ωS)를 산출하기 위한 속도산출수단(204), 상기 이동량 신호(θA)내에 포함된 에러성분(ωM)을 상기 속도산출수단(204)과 상기 이동량 신호(θA)로부터 공급되는 속도신호(ωS)에 준하여 검출하기 위한 에러검출수단(205), 상기 에러검출수단(205)으로 공급되는 에러신호(ωM)와 상기 이동량 신호(θA)간의 위상차를 검출하기 위한 위상차 검출수단(206), 상기 위상차 검출수단으로부터 공급된 위상차신호(PD)의 소정 주파수 성분을 여파하기 위한 제1필터수단(207), 상기 에러검출수단(205)으로부터 공급된 에러신호(ωM)의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출수단(208), 상기 진폭검출수단(208)으로부터 공급된 진폭신호a의 다른 소정 주파수 성분을 여파하기 위한 제2필터수단(209), 상기 제1필터수단(207)으로부터 공급된 제1여파된 신호(PDL)와 제2필터수단(209)으로부터 공급된 제2여파된 신호(AL) 및 상기 이동량 검출수단(13, 14)으로부터의 이동량 신호(θA)에 준해서 정현파신호(θM)를 발생하기 위한 파형발생수단(210) 및 상기 피검출체(10)의 실제속도로서 에러성분(ωM)이 제거된 실속도신호(ωT)를 상기 파형발생수단(210)으로부터 정현파신호(θM)와 상기 이동량 검출수단(13, 14)으로부터의 이동량 신호(θA)에 준하여 검출하기 위한 실속도검출수단(164, 22)를 포함하는 것이 특징인 고정도 위치검출장치.
피검출체(10)의 이동량을 검출하기 위한 이동량 검출수단(13, 14A), 상기 이동량 검출수단(13, 14A)으로부터 공급된 이동량 신호(θ1A)를 시간에 대해서 미분하고 속도신호(ω1S)를 산출하기 위한 속도산출수단(204A), 상기 이동량 검출수단(913, 14A)으로부터의 이동량 신호(θ1A)를 분주하기 위한 분주수단(212), 속도신호내에 포함된 에러성분을 상기 속도산출수단(204A)으로부터의 속도신호(ω1S)와 상기 주파수 분주수단(212)으로부터의 분주신호에 준하여 산출하는 에러산출수단(205A), 상기 에러산출수단(205A)으로부터 공급된 에러신호(ω1M)와 상기 분주수단(212)으로부터 공급된 분주수단(θ1N)간의 위상차를 검출하기 위한 위상차 검출수단(206A), 상기 위상차 검출수단(206A)으로부터의 위상차신호의 소정 주파수 성분을 여파하기 위한 제1필터수단(207A), 상기 에러산출수단(205A)으로부터의 에러신호의 진폭을 산출하기 위한 진폭산출수단(208A), 상기 진폭산출수단(208A)으로부터 공급된 진폭신호(A1)의 다른 소정 주파수 성분을 여파하기 위한 제2필터수단(209A), 정현파 신호(C)를 상기 제1필터수단(207A)으로부터 공급된 제1여파된 신호(PIDL), 상기 제2필터수단(209A)으로부터 공급된 제2여파된 신호(AIL) 및 상기 분주수단(212)으로부터 출력된 분주수단(θ1N)에 준하여 발생시키기 위한 파형 발생수단(210A) 및 상기 피검출체(10)의 실속도로서 에러성분이 제거된 실속도 신호(ω1T)를 상기 파형발생수단(210A)과 상기 속도산출수단(204A)으로 부터의 속도신호(ω1S)에 준하여 산출하기 위한 실속도 산출수단(166, 220)을 포함하는 것이 특징인 고정도 속도검출장치.