JPH0148512B2 - - Google Patents

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JPH0148512B2
JPH0148512B2 JP9164182A JP9164182A JPH0148512B2 JP H0148512 B2 JPH0148512 B2 JP H0148512B2 JP 9164182 A JP9164182 A JP 9164182A JP 9164182 A JP9164182 A JP 9164182A JP H0148512 B2 JPH0148512 B2 JP H0148512B2
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JP
Japan
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speed
calculation means
sampling
change amount
output
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JP9164182A
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Hiroaki Ikeda
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2種類のサンプリング時間で測定した
移動物体の走行速度に加速、定速、減速等、走行
状態別に所定の制限値を設け、片方のサンプリン
グ時間で演算した値をもつて他方のサンプリング
時間に随時補正を施す方式のデイジタル速度演算
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a predetermined limit value for each running state such as acceleration, constant speed, deceleration, etc. for the running speed of a moving object measured at two types of sampling times, and the value calculated at one of the sampling times. The present invention relates to a digital speed calculation device that corrects the other sampling time as needed.

移動する物体の速度計測法として、移動距離を
パルスに変換し、一定のサンプリング周期で速度
を演算するデイジタル速度演算方式において、応
答時間の短い演算結果を得ようとした場合にはサ
ンプリング周期を短くする必要がある。しかし、
サンプリング周期が短くなると、当然1パルス当
りの走行速度の重みが大きくなり距離パルス上に
発生したノイズ等によりパルス計数に誤動作等が
発生すると高速度での速度演算は不可能となる。
In the digital speed calculation method used to measure the speed of a moving object, the distance traveled is converted into pulses and the speed is calculated at a constant sampling period.If you want to obtain calculation results with a short response time, the sampling period must be shortened. There is a need to. but,
As the sampling period becomes shorter, the weight of the traveling speed per pulse naturally increases, and if a malfunction occurs in pulse counting due to noise generated on the distance pulse, speed calculation at high speed becomes impossible.

また、従来のデイジタル速度演算方式では、主
に速度発電機からの距離パルスを用いていたた
め、そのパルス間距離は非常に小さく1パルス当
りの速度の重み、すなわち、1パルスの計算誤差
が発生したとしても速度精度への影響は非常に小
さかつた。そのためパルス計数演算回路は1回路
の構成で充分であつた。
In addition, in the conventional digital speed calculation method, since the distance pulse from the speed generator was mainly used, the distance between the pulses was very small, and a calculation error of the speed weight per pulse, that is, one pulse, occurred. However, the effect on speed accuracy was very small. Therefore, the configuration of one pulse counting calculation circuit was sufficient.

しかし、最近の磁気浮上式高速鉄道に見られる
如く等間隔で設置されている地上の構築物を車上
で検知し、パルス変換する、いわゆる地点信号式
の速度演算方式の場合には1パルスに対応する距
離は大きく、従つて1パルス当りの速度の重みも
大きくなる。この様な場合、演算回路を1回路分
しか持たない速度演算装置では電気的環境条件の
変化等によつてパルス計数に誤動作が生ずると極
めて大きな計数速度変動が生ずる。一例として、
距離パルスの値が0.7m、サンプリング周期が0.2
秒とすると、その速度演算の結果は(1)式で表わさ
れる。
However, in the case of the so-called point signal type speed calculation method, which detects structures on the ground installed at equal intervals on the train and converts them into pulses, as seen in recent magnetic levitation high-speed railways, it corresponds to one pulse. The distance to be traveled is large, and therefore the weight of velocity per pulse is also large. In such a case, in a speed computing device having only one computing circuit, if pulse counting malfunctions due to changes in electrical environmental conditions, extremely large fluctuations in counting speed occur. As an example,
Distance pulse value is 0.7m, sampling period is 0.2
Assuming seconds, the result of the speed calculation is expressed by equation (1).

V=0.7×3.6×1/0.2×n =12.6×n(Km/Hr) …(1) 但し、n:0.2秒間に計数した距離パルス数、
従つて、1パルス当りの速度重みは(2)式の如くな
る。
V = 0.7 x 3.6 x 1/0.2 x n = 12.6 x n (Km/Hr)...(1) However, n: number of distance pulses counted in 0.2 seconds,
Therefore, the velocity weight per pulse is as shown in equation (2).

V0=12.6(Km/Hr) …(2) すなわち、ノイズ等によつて1パルスの計数を
誤ると正常な値より12.6Km/Hrの演算誤差が発
生する欠点があつた。
V 0 =12.6 (Km/Hr) (2) That is, if one pulse is counted incorrectly due to noise or the like, there is a drawback that a calculation error of 12.6 Km/Hr from the normal value occurs.

本発明は上記の様な従来のものの欠点を除去す
るためになされたもので、ノイズ等によりパルス
の計数誤差が発生した場合の速度バラツキを最小
に抑えるためにサンプリング時間の異なる2つの
演算回路を設けサンプリング時間の長い方の演算
回路結果で短い方のサンプリングで得た演算速度
値に補正を施し高精度、高応答性の速度演算が可
能なデイジタル速度演算方式を提供することを目
的とする。
The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and in order to minimize speed variations when pulse counting errors occur due to noise etc., two arithmetic circuits with different sampling times are used. It is an object of the present invention to provide a digital speed calculation method capable of performing speed calculations with high precision and high responsiveness by correcting the calculation speed value obtained by sampling the shorter sampling time with the result of the calculation circuit having the longer sampling time.

以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。第1図はデイジタル速度演算の基本的な方式
を示したもので、Aに示した位置パルスをB図の
ある時間間隔Tのタイミングで計数し、その時の
パルス計数値がNiであれば速度ViはC図のV1
又はV2の如く速度演算結果として表わされる。
すなわち Vi=Ni×V0(Km/Hr) …(3) 但し、N1は時間T秒間にカウントされる位置
パルス数でV0は1パルス当りの速度の重みで(4)
式の如く与えられる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows the basic method of digital velocity calculation.The position pulse shown in A is counted at a certain time interval T timing in Figure B, and if the pulse count value at that time is Ni, the velocity Vi is V 1 in diagram C,
Or it is expressed as a speed calculation result like V2 .
That is, Vi=Ni×V 0 (Km/Hr)...(3) However, N 1 is the number of position pulses counted in time T seconds, and V 0 is the weight of the speed per pulse (4)
It is given as follows.

V6=3.6×l/T(Km/Hr) …(4) ここに、lは位置パルス間の距離、Tはサンプ
リング周期である。(4)式で示した様に1パルス当
りの重みV0はサンプリング周期Tが大きくなる
程小さくなり、速度の精度は向上する。そこで、
第2図に示す如く異るサンプリング周期TAとTB
で演算した場合には速度変化が一様な領域におい
ては(5)式が成立する。但し、第2図の例はTA
1/5・TBの場合である。
V 6 =3.6×l/T (Km/Hr) (4) where l is the distance between position pulses, and T is the sampling period. As shown in equation (4), the weight V 0 per pulse becomes smaller as the sampling period T becomes larger, and the speed accuracy improves. Therefore,
Different sampling periods T A and T B as shown in Figure 2
When calculated, equation (5) holds true in a region where the speed change is uniform. However, in the example in Figure 2, T A =
This is the case of 1/5・T B.

ΔVA=(TA/TB)・ΔVB …(5) (5)式を運転領域Iとする。また、実速度変化率
が一様でない領域においてはΔVBの結果が出るの
は必ずΔVAより遅れるため(5)式は成立しない。
すなわち、実速度変化率が小さくなる領域におい
ては ΔVA<(TA/TB)・ΔVB …(6) が成立し、これを運転領域とする。また、実速
度変化率が大きくなる領域においては TA・α>ΔVA>(TA/TB)・ΔVB …(7) の条件が成立し、これを運転領域とする。但
し、αは車両性能として考えられる最大の加速度
である。
ΔV A =(T A /T B )・ΔV B (5) Let equation (5) be operating region I. Furthermore, in a region where the actual speed change rate is not uniform, the result of ΔV B is always delayed from ΔV A , so equation (5) does not hold.
That is, in a region where the actual speed change rate is small, ΔV A <(T A /T B )·ΔV B (6) holds true, and this is defined as the operating region. Furthermore, in a region where the actual speed change rate is large, the following condition holds true: T A · α > ΔV A > (T A /T B ) · ΔV B (7), and this is defined as the operating region. However, α is the maximum acceleration considered as vehicle performance.

上記(5)、(6)、(7)式にて示された各式の運転領域
〜が実際の運転状態とどの様に対応するかを
第3図に示した。但し、第2図においてPは実速
度、Vは速度、tは時間、TAVはサンプリング周
期TAにおけるサンプリング速度、TBVはサンプリ
ング周期TBにおけるサンプリング速度、ΔVA
TAサンプリング速度の変化量、ΔVBはTBサンプ
リング速度の変化量、TA,TBはサンプリングタ
イムである。そこで第3図の運転特性図でV1
起動状態、V2=定加速状態、V3=定加速から定
速過渡状態、V4=定速状態、V5=定速から定減
速過渡状態、V6=定減速状態、V7=停止状態と
すると、各運転領域は下記で示される。
FIG. 3 shows how the operating ranges of the equations (5), (6), and (7) above correspond to the actual operating conditions. However, in Figure 2, P is the actual speed, V is the speed, t is the time, T AV is the sampling rate in the sampling period T A , T BV is the sampling rate in the sampling period T B , and ΔV A is
The amount of change in T A sampling speed, ΔV B is the amount of change in T B sampling speed, and T A and T B are sampling times. Therefore, in the operating characteristic diagram in Figure 3, V 1 =
Starting state, V 2 = constant acceleration state, V 3 = constant acceleration to constant speed transient state, V 4 = constant speed state, V 5 = constant speed to constant deceleration transient state, V 6 = constant deceleration state, V 7 = stop Each operating region is shown below.

運転領域;第3図のV2,V4,V6 運転領域;第3図のV3,V7 運転領域;第3図のV1,V5 運転領域は走行指令速度が変化したとき、つ
まりV1は起動、V5は停止(又は、減速)の指令
が出された直後の走行状態である。運転領域は
走行指令速度に列車が近づく時である。従つて、
各運転状態に応じて、ΔVAとΔVBの間に(8)式の制
限条件を設けΔVAのバラツキを減ずることがで
きる。
Operating region; V 2 , V 4 , V 6 operating region in Fig. 3; V 3 , V 7 operating region in Fig. 3; V 1 , V 5 operating region in Fig. 3 when the travel command speed changes; In other words, V1 is the starting state, and V5 is the running state immediately after a stop (or deceleration) command is issued. The operating region is when the train approaches the travel command speed. Therefore,
Depending on each operating state, the limiting condition of equation (8) can be set between ΔV A and ΔV B to reduce variations in ΔV A.

ΔVA=≦Δ …(8) 但し、Δは(9)、及び(10)式で与えられる。 ΔV A =≦Δ (8) However, Δ is given by equations (9) and (10).

(i) 運転領域,では Δ=(TA/TB)・ΔVB …(9) (ii) 運転領域では Δ=TA・α …(10) すなわち、第4図に示した如くΔVA≦Δのとき、
ΔVAはそのままΔVA>Δのとき、ΔVA=Δと定
め最終の演算速度は VA=(前回演算のVA)+ΔVA …(11) となる。
(i) In the operating region, Δ=(T A /T B )・ΔV B …(9) (ii) In the operating region, Δ=T A・α …(10) In other words, as shown in Fig. 4, ΔV A When ≦Δ,
When ΔV A > Δ, ΔV A =Δ is set, and the final calculation speed is V A =(V A of previous calculation) + ΔV A (11).

第5図は上述の速度演算方式を電気回路で構成
した本発明のデイジタル速度演算装置のブロツク
構成例である。図においては、1は外部入力位置
パルスに対するレベル変換とノイズ除去を施すレ
ベル変換、及びノイズフイルタ回路、2,3はサ
ンプリング周期TA、及びTBでの位置パルスカウ
ンタ、4,5はサンプリング周期TAとTBでの速
度演算回路、6BはサンプリングタイムTBでの
前回速度演算結果の記憶回路で演算結果23を出
力するシフトレジスターで構成され、6Aはサン
プリングタイムTAに対する同様のシフトレジス
ター、7Bは速度変化量ΔVBを演算する速度変化
量演算回路、7Aは同様に速度変化量ΔVAの演
算回路、8は運転領域,,に応じて設定さ
れる速度変化許容値ΔVを演算する変化量演算回
路、9は速度変化許容値Δを用いて速度VAを修
正する速度修正回路、10はサンプリング周期
TAの速度演算回路、11はサンプリング周期TB
の速度演算回路、12はサンプリング時間を与え
る発振回路、13,14は前記発振回路12のク
ロツクパルスを受けてサンプリング周期TA,TB
を発生するカウンタである。
FIG. 5 shows an example of a block configuration of a digital speed calculation device of the present invention in which the speed calculation method described above is implemented using an electric circuit. In the figure, 1 is a level conversion and noise filter circuit that performs level conversion and noise removal for external input position pulses, 2 and 3 are position pulse counters at the sampling period T A and T B , and 4 and 5 are sampling periods. Speed calculation circuit at T A and T B , 6B is a storage circuit for the previous speed calculation result at sampling time T B , which is composed of a shift register that outputs calculation result 23, and 6A is a similar shift register for sampling time T A. , 7B is a speed change amount calculation circuit that calculates the speed change amount ΔV B , 7A is a speed change amount calculation circuit that similarly calculates the speed change amount ΔV A , and 8 is a speed change amount calculation circuit that calculates the speed change allowable value ΔV set according to the operating range. A change calculation circuit, 9 a speed correction circuit that corrects the speed V A using the speed change allowable value Δ, 10 a sampling period
T A speed calculation circuit, 11 is sampling period T B
12 is an oscillation circuit that provides a sampling time; 13 and 14 receive the clock pulse of the oscillation circuit 12 to determine the sampling period T A , T B
This is a counter that generates

この様に構成された本発明のデイジタル速度演
算装置の動作について以下に述べる。先づ外部入
力位置パルス18が入力されるとレベル変換、及
びノイズフイルタ回路1によつて所定の電圧レベ
ルに変換され位置パルス19となつて2組の位置
カウンタ2及び3に入力される。そこで夫々の位
置カウンタ2及び3は夫々のサンプリング周期
TA及びTBで与えられた所定時間内の前記位置パ
ルス19を自動計数する。その計数された結果は
後段の速度演算回路4及び5に入力され、ここで
上述の(3)式及び(4)式の演算が実行される。演算さ
れた結果はTAサンプリング速度演算回路10の
場合にはTAサンプリング速度出力信号25とし
て、1つは記憶回路6Aに、又変化量演算回路7
A及び速度修正回路9に夫々入力され前記記憶回
路6Aに入力された信号は現在進行中のタイミン
グでのサンプリングデータより以前の前回TA
ンプリング速度29を出力し変化量演算回路7A
に入力する。そして変化量演算回路7Aで演算さ
れた結果は速度変化量30となつて速度修正回路
9に入力される。そこで(11)式で示される最終の演
算速度が決められるわけであるが、この演算内容
に速度誤差修正を施すための修正範囲設定値26
を与えるために、後述のTBサンプリング速度演
算回路11が演算を行う。前記の速度演算回路5
からの演算結果出力信号はTBサンプリング速度
22として記憶回路6B、及び変化量演算回路7
Bに入力される。それら一連の信号の流れはその
動作以前の記憶データである前回TBサンプリン
グ速度23を前記の変化量演算回路7Bに与え速
度変化量24を出力する。かくしてTAに対する
変化量演算回路8に入力された信号は移動物体の
運転領域がかか、若しくはかの走行速度指
令28の指示に従つて上述の(8)、(9)、(10)式の演算
をTAに対する変化量演算回路8によつて行い、
前記速度修正回路9に与えて最終のTAサンプリ
ング最終値27を得る。
The operation of the digital speed computing device of the present invention constructed in this manner will be described below. First, when the external input position pulse 18 is input, it is converted to a predetermined voltage level by the level conversion and noise filter circuit 1, and is input as a position pulse 19 to two sets of position counters 2 and 3. Therefore, each position counter 2 and 3 is set at each sampling period.
The position pulses 19 within a predetermined time given by T A and T B are automatically counted. The counted results are input to the subsequent speed calculation circuits 4 and 5, where the calculations of the above-mentioned equations (3) and (4) are executed. In the case of the T A sampling speed calculation circuit 10, the calculated result is sent as the T A sampling speed output signal 25, one to the storage circuit 6A, and one to the change amount calculation circuit 7.
The signals inputted to A and speed correction circuit 9 respectively and inputted to the storage circuit 6A output the previous T A sampling speed 29 which is earlier than the sampling data at the current timing and change amount calculation circuit 7A.
Enter. The result calculated by the change amount calculation circuit 7A becomes the speed change amount 30 and is input to the speed correction circuit 9. Therefore, the final calculation speed shown by equation (11) is determined, and the correction range setting value 26 is used to correct the speed error in this calculation content.
In order to give T B , a sampling rate calculation circuit 11 described later performs calculation. Said speed calculation circuit 5
The calculation result output signal from T B is sent to the storage circuit 6B as the sampling rate 22 and the change amount calculation circuit 7.
It is input to B. These series of signal flows provide the previous T B sampling rate 23, which is the stored data before the operation, to the change amount calculation circuit 7B, and output the speed change amount 24. In this way, the signal input to the change calculation circuit 8 for T A is calculated according to the above-mentioned equations (8), (9), and (10) according to the driving range of the moving object or the traveling speed command 28. is calculated by the change calculation circuit 8 for T A ,
It is applied to the speed correction circuit 9 to obtain the final T A sampling final value 27 .

従つて、本発明はサンプリング周期の異る2組
のTA,TBの速度演算回路をもつて構成し、サン
プリング周期の短い方TAを制御出力用とし他方
サンプリング周期の長い方TBを上記サンプリン
グ周期の短い方TAの制御出力での補正用とし、
短い方のサンプリングで得られた速度VAを前記
サンプリング周期TBで得た速度VBで補正して前
記速度VAのバラツキを抑え、更に走行速度指令
を用い加速、定速減速等の走行状態別に制限値を
外部から設定できるようにしたので高速の移動物
体の高精度速度検出が可能となり、かつ応答性の
優れた速度演算装置を確実、容易に得られる効果
がある。
Therefore, the present invention is configured with two sets of speed calculation circuits T A and T B with different sampling periods, the one with the shorter sampling period T A is used for control output, and the one with the longer sampling period T B is used for control output. For correction at the control output of T A with the shorter sampling period above,
The speed V A obtained in the shorter sampling period is corrected by the speed V B obtained in the sampling period T B to suppress the variation in the speed V A , and the traveling speed command is used to perform acceleration, constant speed deceleration, etc. Since the limit value can be set externally for each state, it is possible to detect the speed of a high-speed moving object with high precision, and a speed calculation device with excellent responsiveness can be reliably and easily obtained.

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

第1図はデイジタル速度演算方式の基本を示す
タイムチヤート図、第2図はサンプリング周期が
異る場合のデイジタル速度演算の結果を示す図、
第3図は運転の基本状態図、第4図は速度バラツ
キの速度修正図、第5図は本発明の一実施例を示
すデイジタル速度演算装置のブロツク構成図であ
る。 1…レベル変換とノイズフイルタ回路、2,3
…位置パルスカウント回路A及びB、4,5…速
度演算回路A及びB、6A,6B…記憶回路、7
A,7B…変化量演算回路、8…TAに対応する
変化量の演算回路、9…速度修正回路、10…
TAサンプリング速度演算回路、11…TBサンプ
リング速度演算回路、12…発振回路、13,1
4…TA及びTBカウンタ、15…クロツクパルス。
Figure 1 is a time chart showing the basics of the digital speed calculation method, Figure 2 is a diagram showing the results of digital speed calculation when the sampling period is different,
FIG. 3 is a diagram of the basic state of operation, FIG. 4 is a diagram of speed correction for speed variations, and FIG. 5 is a block diagram of a digital speed calculation device showing an embodiment of the present invention. 1... Level conversion and noise filter circuit, 2, 3
...Position pulse count circuits A and B, 4, 5...Speed calculation circuits A and B, 6A, 6B...Storage circuit, 7
A, 7B... Change amount calculation circuit, 8... Change amount calculation circuit corresponding to T A , 9... Speed correction circuit, 10...
T A sampling speed calculation circuit, 11... T B sampling speed calculation circuit, 12... Oscillation circuit, 13, 1
4...T A and T B counters, 15... Clock pulse.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 地上点に固定された被検出体を移動物体によ
り検出した外部入力信号を用いて速度制限信号を
演算し、該速度制限信号に基いて上記移動物体の
走行速度指令を行うデイジタル速度演算装置にお
いて、上記外部入力信号を取り込む位置パルス入
力手段、上記位置パルス入力手段の出力を一定の
サンプリング周期でサンプリングして速度を演算
する第1速度演算手段、該第1速度演算手段より
長いサンプリング周期でサンプリングして速度を
演算する第2速度演算手段、上記第1速度演算手
段及び第2速度演算手段で得られたそれぞれのサ
ンプリング速度の変化量を算出する第1、第2速
度変化量演算手段、定速変化が一様な領域及び実
速度変化率が小さくなる領域においては上記第1
速度演算手段及び第2速度演算手段のそれぞれの
サンプリング周期の比に第2速度変化量演算手段
の出力を乗じた値を上限として上記第1速度変化
量演算手段の出力を制限し、実速度変化率が大き
くなる領域においてはその領域内で発生すると考
えられる加速度に上記第1速度演算手段のサンプ
リング周期を乗じた値を上限として上記第1速度
変化量演算手段の出力を制限する速度制限手段を
備え、上記制限された第1速度変化量演算手段の
出力と前回演算済の速度制限信号とを加算して新
たな速度制限信号を設定、更新することを特徴と
するデイジタル速度演算装置。
1. In a digital speed calculation device that calculates a speed limit signal using an external input signal obtained by detecting a detected object fixed at a ground point by a moving object, and provides a running speed command for the moving object based on the speed limit signal. , position pulse input means for taking in the external input signal, first speed calculation means for calculating the speed by sampling the output of the position pulse input means at a constant sampling period, and sampling at a sampling period longer than the first speed calculation means. a second speed calculation means for calculating the speed, first and second speed change amount calculation means for calculating the amount of change in the respective sampling speeds obtained by the first speed calculation means and the second speed calculation means; In areas where the speed change is uniform and where the actual speed change rate is small, the first
The output of the first speed change amount calculation means is limited to a value obtained by multiplying the ratio of the sampling periods of the speed calculation means and the second speed calculation means by the output of the second speed change amount calculation means, and the actual speed change is speed limiting means for limiting the output of the first speed change amount calculating means to a value obtained by multiplying the acceleration considered to occur in that region by the sampling period of the first speed calculating means in a region where the rate increases; A digital speed calculation device, characterized in that the output of the limited first speed change amount calculation means is added to the previously calculated speed limit signal to set and update a new speed limit signal.
JP9164182A 1982-05-27 1982-05-27 Arithmetic device of digital speed Granted JPS58206969A (en)

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