JPH01224672A - 角加速度計 - Google Patents
角加速度計Info
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- JPH01224672A JPH01224672A JP5078888A JP5078888A JPH01224672A JP H01224672 A JPH01224672 A JP H01224672A JP 5078888 A JP5078888 A JP 5078888A JP 5078888 A JP5078888 A JP 5078888A JP H01224672 A JPH01224672 A JP H01224672A
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- angular
- voltages
- rotational
- angular velocity
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は、ロータの角加速度を検出する角加速度計に
関する。
関する。
［従来の技術］
従来より、回転機の制御として、角速度および角加速度
の制御がある。
の制御がある。
回転機の角速度を検出する角速度計としては、発電機式
、磁気式、光電式、遠心力式などの種々の形式のものが
ある。例えば、発電機式の場合は、磁極の間でコイルを
回転させたときに、コイルを貫通する磁束φの変化速度
に比例した電圧Ｅｌ：ｒ＜誘起されるという原理を利用
して、ロータの角速度を計測する。
、磁気式、光電式、遠心力式などの種々の形式のものが
ある。例えば、発電機式の場合は、磁極の間でコイルを
回転させたときに、コイルを貫通する磁束φの変化速度
に比例した電圧Ｅｌ：ｒ＜誘起されるという原理を利用
して、ロータの角速度を計測する。
Ｅ＝−ｄφ／ｄｔ
一方、回転機の角加速度を検出する角加速度計は、スト
レンゲージによって回転機のロータのねじれを測定し、
そのねじれからロータの角加速度を求める乙のであった
。
レンゲージによって回転機のロータのねじれを測定し、
そのねじれからロータの角加速度を求める乙のであった
。
［発明が解決しようとする課題］
従来における回転機の角加速度計は、ロータのねじれを
測定するストレンゲージのために、温度依存性が高いと
共に、ノイズの影響を受けやく、また低周波数での応答
性が悪かった。したがって、このような角加速度計によ
っては、回転機の角加速度を的確に制御することが難し
かった。
測定するストレンゲージのために、温度依存性が高いと
共に、ノイズの影響を受けやく、また低周波数での応答
性が悪かった。したがって、このような角加速度計によ
っては、回転機の角加速度を的確に制御することが難し
かった。
この発明は、このような課題を解決するものである。
５課厘を解決するための手段］
この発明の角加速度計は、
ロータの回転角度位置を検出する回転位置検出器と、
ロータの回転によって、ずれたタイミングで電圧が励起
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ、Ｖｂ
を ａ”ｃｏｓθ・ｄＶ ａ ／ｄｔ ＋ｓｉｎθ−ｄＶｂ
／ｄｔなる式に代入してロータの角加速度ａを求める演
算回路とからなることを特徴とする。
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ、Ｖｂ
を ａ”ｃｏｓθ・ｄＶ ａ ／ｄｔ ＋ｓｉｎθ−ｄＶｂ
／ｄｔなる式に代入してロータの角加速度ａを求める演
算回路とからなることを特徴とする。
また、この発明の角加速度計は、
ロータの回転角度位置を検出する回転位置検出器と、
ロータの回転によって、ずれたタイミングで電圧が励起
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ、Ｖｂ
を ａ ＝ｄ／ｄｔ （Ｖ ａ−ｃｏｓθ＋Ｖ ｂ −ｓｉ
ｎθ）なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演
算回路とからなることを特徴とする。
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ、Ｖｂ
を ａ ＝ｄ／ｄｔ （Ｖ ａ−ｃｏｓθ＋Ｖ ｂ −ｓｉ
ｎθ）なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演
算回路とからなることを特徴とする。
また、この発明の角加速度計は、
ロータの角速度を検出する角速度検出器と、前記角速度
検出器が検出するロータの角速度ωを ａ ＝ １ ／ ２ ω ・ｄ／ｄｔ （ω’
）なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演算回
路とからなることを特徴とする。
検出器が検出するロータの角速度ωを ａ ＝ １ ／ ２ ω ・ｄ／ｄｔ （ω’
）なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演算回
路とからなることを特徴とする。
［作用］
この発明の角加速度計は、ロータの回転角度位置θと、
ロータの回転によってずれたタイミングで誘起される２
つの発電コイルの電圧Ｖａ、Ｖｂを微分、積算処理する
ことによって正確な角加速度ａを求める。または、ロー
タの角速度ωを演算処理することによって正確な角加速
度ａを求める。
ロータの回転によってずれたタイミングで誘起される２
つの発電コイルの電圧Ｖａ、Ｖｂを微分、積算処理する
ことによって正確な角加速度ａを求める。または、ロー
タの角速度ωを演算処理することによって正確な角加速
度ａを求める。
［実施例］
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例の角加速度計は、ロータリーエンコーダ（回転
位置検出器）１、発電機２、および演算回路３によって
構成され、そして回転機（モータ）４の制御系に組み込
まれている（第１図参照）。
位置検出器）１、発電機２、および演算回路３によって
構成され、そして回転機（モータ）４の制御系に組み込
まれている（第１図参照）。
ロータリーエンコーダｌは、回転機４の駆動シャフト（
ロータ）４ａの回転角度位置θを検出するものである。
ロータ）４ａの回転角度位置θを検出するものである。
発電機２は、回転機４の駆動シャフト４ａの回転によっ
て電圧が励起される２つの発電コイル２ａ、２ｂを備え
ている。これらの発電コイル２ａ、２ｂは、ずれたタイ
ミングで電圧が励起されるように配備されている。本実
施例の場合は、第２図に示すように、駆動シャフト４ａ
側にマグネット２ｃを取り付け、このマグネット２Ｃと
対向する定位置に、マグネット２ｃの回転方向に９０°
ずれて配備されている。したがって、発電コイル２ａ、
２ｂに誘起される起電圧Ｖａ。
て電圧が励起される２つの発電コイル２ａ、２ｂを備え
ている。これらの発電コイル２ａ、２ｂは、ずれたタイ
ミングで電圧が励起されるように配備されている。本実
施例の場合は、第２図に示すように、駆動シャフト４ａ
側にマグネット２ｃを取り付け、このマグネット２Ｃと
対向する定位置に、マグネット２ｃの回転方向に９０°
ずれて配備されている。したがって、発電コイル２ａ、
２ｂに誘起される起電圧Ｖａ。
ｖｂは、下式（１）、（２）によって表される。
Ｖａ＝ωａｏｓθ ・・・・・・（１）Ｖｂ＝ω
ｓｉｎθ −・−・（２＞ω：駆動シャフト４ａ
の回転速度 θ：駆動シャフト４ａの回転角度位置 ロータリーエンコーダ！が検出した駆動シャフト３ａの
回転角度位置θと、発電コイル２ａ、２ｂの起電圧Ｖａ
、Ｖｂは、演算回路３に入力される。演算回路３は、回
転角度位置θと、起電圧Ｖユ、ｖｂを下式（３）、（４
）に代入して、駆動シャフト３ａの角速度ωと角加速度
ａを算出する。
ｓｉｎθ −・−・（２＞ω：駆動シャフト４ａ
の回転速度 θ：駆動シャフト４ａの回転角度位置 ロータリーエンコーダ！が検出した駆動シャフト３ａの
回転角度位置θと、発電コイル２ａ、２ｂの起電圧Ｖａ
、Ｖｂは、演算回路３に入力される。演算回路３は、回
転角度位置θと、起電圧Ｖユ、ｖｂを下式（３）、（４
）に代入して、駆動シャフト３ａの角速度ωと角加速度
ａを算出する。
ω＝ Ｖ ａ ｃｏｓθ＋Ｖｂｓｉｎθ ・・
・・・・（３）ａ＝ｃｏｓθ・ｄＶ ａ ／ｄｔ ＋ｓ
ｉｎθ−ｄＶｂ／ｄｔ・・・・・・（４） 「上式（３）の証明」 （１）式の両辺にｃｏｓθを掛けた下式（５）と、（２
）式の両辺にｓｉｎθを掛けた下式（６）を加えること
によって、上式（３）が求まる。
・・・・（３）ａ＝ｃｏｓθ・ｄＶ ａ ／ｄｔ ＋ｓ
ｉｎθ−ｄＶｂ／ｄｔ・・・・・・（４） 「上式（３）の証明」 （１）式の両辺にｃｏｓθを掛けた下式（５）と、（２
）式の両辺にｓｉｎθを掛けた下式（６）を加えること
によって、上式（３）が求まる。
Ｖ ａ ｃｏｓθ＝ωｃＯ３２θ 、・、・（５）Ｖ
ｂｓｉｎθ＝ ω５ｉｎ２θ −・・−（６）（５）
式＋（６）式 Ｖ ａ ｃｏｓθ＋Ｖｂｓｉｎθ−ω（ＣＯ５”θ＋ｓ
ｉｎ’θ）＝ ω 「上式（４）の証明」 （３）式を時間ｔで微分する。
ｂｓｉｎθ＝ ω５ｉｎ２θ −・・−（６）（５）
式＋（６）式 Ｖ ａ ｃｏｓθ＋Ｖｂｓｉｎθ−ω（ＣＯ５”θ＋ｓ
ｉｎ’θ）＝ ω 「上式（４）の証明」 （３）式を時間ｔで微分する。
ａ＝ｄω／ｄｔ
＝ｃｏｓθ・ｄＶ ａ ／ｄｔ−ｓｉｎθ・ｄθ／ｄｔ
−Ｖａ＋ｓｉｎ θ ・ｄＶ ｂ ／ｄｔ ＋ｃ
ｏｓ θ −ｄ θ ／ｄむ ・Ｖ ｂこの式のＶａ、
Ｖｂを上式（１）、（２）に置き換えることにより、第
２項と第４項が消えて、上式（４）が求まる。
−Ｖａ＋ｓｉｎ θ ・ｄＶ ｂ ／ｄｔ ＋ｃ
ｏｓ θ −ｄ θ ／ｄむ ・Ｖ ｂこの式のＶａ、
Ｖｂを上式（１）、（２）に置き換えることにより、第
２項と第４項が消えて、上式（４）が求まる。
演算回路３にて求められた駆動シャフト３ａの角速度ω
と角加速度ａは、モータードライブユニット５と表示部
６に人力される。モータードライブユニット５は、角速
度ωと角加速度ａに基づいて回転機３の角速度と角加速
度を制御し、また表示部６は角速度ωと角加速度ａをデ
ジタル、あるいは杆式にアナログ表示する。
と角加速度ａは、モータードライブユニット５と表示部
６に人力される。モータードライブユニット５は、角速
度ωと角加速度ａに基づいて回転機３の角速度と角加速
度を制御し、また表示部６は角速度ωと角加速度ａをデ
ジタル、あるいは杆式にアナログ表示する。
このようにして、角加速度ユは、回転位置検出器Ｉから
の回転角度位置θと、発電コイル２ａ。
の回転角度位置θと、発電コイル２ａ。
２ ｂ ＋、：誘起された電圧Ｖａ、Ｖｂを演算回路３
にて微分、積算処理することにより求められ、そして表
示部６がその角加速度ａを表示する。
にて微分、積算処理することにより求められ、そして表
示部６がその角加速度ａを表示する。
なお、演算回路３は、例えば半導体ＩＣ（ゲートアレー
ＩＣ）に組み込むことが可能であり、これにより、低コ
ストの１チツプ化を図って信頼性の高い角加速度計を実
現することができる。また、マグネット２ｃを定位置に
配備して、発電コイル２ａ、２ｂを回転させるようにし
てもよい。要は、駆動シャフト４ａの回転によって、発
電コイル２ａ、２ｂにずれたタイミングで電圧が誘起さ
れる構成であればよい。
ＩＣ）に組み込むことが可能であり、これにより、低コ
ストの１チツプ化を図って信頼性の高い角加速度計を実
現することができる。また、マグネット２ｃを定位置に
配備して、発電コイル２ａ、２ｂを回転させるようにし
てもよい。要は、駆動シャフト４ａの回転によって、発
電コイル２ａ、２ｂにずれたタイミングで電圧が誘起さ
れる構成であればよい。
また、この発明の他の実施例として、演算回路３は、上
式（４）に代えて下式（７）によって角加速度ａを求め
るものであってらよい。
式（４）に代えて下式（７）によって角加速度ａを求め
るものであってらよい。
ａ ＝ｄ／ｄｔ （Ｖ ａ ＩＩｃｏｓθ十Ｖｂ・Ｓｉ
ｎθ）・・・・・・（７） 上式（７）は、（４）式を変形したものであり、この（
７）式によって演算処理した場合には、単純な微分形式
となるため、演算処理が単純化、高速化し、また微分萌
の加算処理においてキャンセルされる部分が生じ、結果
的に桁落ちも少なくなる。
ｎθ）・・・・・・（７） 上式（７）は、（４）式を変形したものであり、この（
７）式によって演算処理した場合には、単純な微分形式
となるため、演算処理が単純化、高速化し、また微分萌
の加算処理においてキャンセルされる部分が生じ、結果
的に桁落ちも少なくなる。
更に、この発明の他の実施例としては、ロータの角速度
を２乗して微分処理する演算回路３を用いることも可能
である。
を２乗して微分処理する演算回路３を用いることも可能
である。
この場合には、ロータの角速度を検出する角速度検出器
と、その角速度検出器が検出するロータの角速度ωを下
式（８）に代入して角加速度ａを求める演算回路３を用
いる。角速度ωは、タコジェネレータ、またはロータリ
ーエンコーダから求める。
と、その角速度検出器が検出するロータの角速度ωを下
式（８）に代入して角加速度ａを求める演算回路３を用
いる。角速度ωは、タコジェネレータ、またはロータリ
ーエンコーダから求める。
ａ＝１／２ｃｃ＋・ｄ／ｄｔ （ω’） −−（
８）上式（８）によって演算処理した場合には、演算回
数が少なく、また三角関数がないために、演算処理が単
純化、高速化すると共に、メモリ容量を小さくすること
ができる。しかも、角速度ωを２乗して高周波分をフィ
ルターで除去できるためにノイズが少なくなる。
８）上式（８）によって演算処理した場合には、演算回
数が少なく、また三角関数がないために、演算処理が単
純化、高速化すると共に、メモリ容量を小さくすること
ができる。しかも、角速度ωを２乗して高周波分をフィ
ルターで除去できるためにノイズが少なくなる。
第３図は、この発明の具体的な実施結果を表す図である
。
。
この具体例では、７０Ｗのり、Ｃブランレスモータのシ
ャフトにタコジェネレータ（「発電機２」に相当）とロ
ータリーエンコーダ（「回転゛位置検出器！」に相当）
を接続した。モータの駆動ユニット（「モータドライブ
ユニット５」に相当）には、タコジェネレータとロータ
リーエンコーダの出力信号を演算処理する演算回路（「
演算回路３」に相当）を接続すると共に、この演算回路
にデジタル表示装置（「表示部６」に相当）を接続した
。
ャフトにタコジェネレータ（「発電機２」に相当）とロ
ータリーエンコーダ（「回転゛位置検出器！」に相当）
を接続した。モータの駆動ユニット（「モータドライブ
ユニット５」に相当）には、タコジェネレータとロータ
リーエンコーダの出力信号を演算処理する演算回路（「
演算回路３」に相当）を接続すると共に、この演算回路
にデジタル表示装置（「表示部６」に相当）を接続した
。
そして、演算回路にて求めた角速度ωと角加速度ａをモ
ータの駆動ユニットにフィードバックして、モータの角
速度と角加速度の制御システムを構成した。
ータの駆動ユニットにフィードバックして、モータの角
速度と角加速度の制御システムを構成した。
このようなシステムによってモータの角速度と角加速度
を制御し、図中のＡのように０ 、３ ｓｅｃで０．４
Ｎ、ｍに立ち上げるコントロールと、図中のＢのように
Ｉ ｓｅｃで０．５Ｎ、ｍに立ち上げるコントロールを
実施した。いずれの場合もスムーズなコントロールがで
きた。
を制御し、図中のＡのように０ 、３ ｓｅｃで０．４
Ｎ、ｍに立ち上げるコントロールと、図中のＢのように
Ｉ ｓｅｃで０．５Ｎ、ｍに立ち上げるコントロールを
実施した。いずれの場合もスムーズなコントロールがで
きた。
［効果コ
以上説明したように、この発明の角加速度計は、ロータ
の回転角度位置θと、ロータの回転によってずれたタイ
ミングで誘起される２つの発電コイルの電圧Ｖａ、Ｖｂ
を微分、積算処理して角加速度ａを求めるから、従来の
ストレンゲージを用いた角加速度計に比して、温度やノ
イズの影響を受けにくく、また周波数特性もよい。
の回転角度位置θと、ロータの回転によってずれたタイ
ミングで誘起される２つの発電コイルの電圧Ｖａ、Ｖｂ
を微分、積算処理して角加速度ａを求めるから、従来の
ストレンゲージを用いた角加速度計に比して、温度やノ
イズの影響を受けにくく、また周波数特性もよい。
また、角速度を２乗して微分する演算処理した場合には
、ノイズを少なくして正確な角加速度１を求めることが
できる。
、ノイズを少なくして正確な角加速度１を求めることが
できる。
また、この発明の角加速度計は、回転機を用いたロボッ
トの可動部のような種々の機械類の制御用としてｆｌ用
することができて、その適用範囲がきわめて広い。例え
ば、旋盤などにおける回転力の変化に対応して、その回
転力を追従制御することもできる。
トの可動部のような種々の機械類の制御用としてｆｌ用
することができて、その適用範囲がきわめて広い。例え
ば、旋盤などにおける回転力の変化に対応して、その回
転力を追従制御することもできる。
図面はこの発明の詳細な説明するための図であり、第１
図はブロック構成図、第２図は発電コイルの説明図、第
３図は具体的な実施結果を説明するための図である。 ！・・・・・・ロータリーエンコーダ（回転位置検出器
）、２・・・・・・発電機、 ２ａ、２ｂ・・・・・・
発電コイル、２ｃ・・・・・・マグネット、 ３・・
・・・・演算回路、４・・・・・回転機（モータ）、 ４ａ・・・・・・ＩＩシャフト（ロータ）、５・・・・
・・モータドライブユニット、６・・・・・・表示部。
図はブロック構成図、第２図は発電コイルの説明図、第
３図は具体的な実施結果を説明するための図である。 ！・・・・・・ロータリーエンコーダ（回転位置検出器
）、２・・・・・・発電機、 ２ａ、２ｂ・・・・・・
発電コイル、２ｃ・・・・・・マグネット、 ３・・
・・・・演算回路、４・・・・・回転機（モータ）、 ４ａ・・・・・・ＩＩシャフト（ロータ）、５・・・・
・・モータドライブユニット、６・・・・・・表示部。
Claims (1)
- （１）ロータの回転角度位置を検出する回転位置検出器
と、 ロータの回転によって、ずれたタイミングで電圧が励起
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ，Ｖｂ
を ａ＝ｃｏｓθ・ｄＶａ／ｄｔ＋ｓｉｎθ・ｄＶｂ／ｄｔ
なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演算回路
とからなることを特徴とする角加速度計（２）ロータの
回転角度位置を検出する回転位置検出器と、 ロータの回転によって、ずれたタイミングで電圧が励起
される２つの発電コイルと、 前記回転位置検出器が検出するロータの回転角度位置θ
と、前記２つの発電コイルに励起される電圧Ｖａ，Ｖｂ
を ａ＝ｄ／ｄｔ（Ｖａ・ｃｏｓθ＋Ｖｂ・ｓｉｎθ）なる
式に代入してロータの角加速度ａを求める演算回路とか
らなることを特徴とする角加速度計（３）ロータの角速
度を検出する角速度検出器と、前記角速度検出器が検出
するロータの角速度ωを ａ＝１／２ω・ｄ／ｄｔ（ω＾２） なる式に代入してロータの角加速度ａを求める演算回路
とからなることを特徴とする角加速度計
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63050788A JPH0820464B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 角加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63050788A JPH0820464B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 角加速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224672A true JPH01224672A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0820464B2 JPH0820464B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12868551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63050788A Expired - Lifetime JPH0820464B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 角加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820464B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112379117A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-19 | 北京理工大学 | 磁电式旋转角速度和角加速度一体化传感器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284214U (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-29 | ||
| JPS63209305A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発振器 |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63050788A patent/JPH0820464B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6284214U (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-29 | ||
| JPS63209305A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発振器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112379117A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-19 | 北京理工大学 | 磁电式旋转角速度和角加速度一体化传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0820464B2 (ja) | 1996-03-04 |
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