JPH03185357A - 速度検出方法 - Google Patents

速度検出方法

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JPH03185357A
JPH03185357A JP1325053A JP32505389A JPH03185357A JP H03185357 A JPH03185357 A JP H03185357A JP 1325053 A JP1325053 A JP 1325053A JP 32505389 A JP32505389 A JP 32505389A JP H03185357 A JPH03185357 A JP H03185357A
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JP
Japan
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output
signal
speed
processing circuit
square
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Pending
Application number
JP1325053A
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English (en)
Inventor
Keiji Kubo
圭司 久保
Hiroyuki Nagano
寛之 長野
Saburo Kubota
三郎 久保田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は速度検出装置に関し、モーターの同転速度ある
いはステージの移動速度を検出する速度検出器に関する
ものである。
従来の技術 位置決め、あるいは軌跡制御をおこなうフィードバック
制御においては、安定な制御を行うためには位置のフィ
ードバックのみならず、速度信号のフィードバックが必
要であり、これらの速度検出にはロータリーエンコーダ
、リニアエンコーダ等の位置検出装置の信号を用いて行
うことにより速度信号を得ている。また近年、より高精
度な位置決め、軌跡制御を行う上にも高精度な速度検出
装置の必要性が高まっている。
以下図面を参照しながら、上述した従来の速度検出装置
の一例について説明する。
第4図は従来の速度検出装置の構成を示すものである。
第4図において、100,101は位置の変化により正
弦波を出力するエンコーダ(図示せず)からの信号を増
幅する変換器、102.104は波形整形回路、103
.105は微分器、106゜107は乗算器、108は
乗算器106.107からの信号を加算して出力する増
幅器である。
以Eのように構成された速度検出装置について、以下そ
の動作について説明する。
エンコーダ(図示せず〉より得られた90°位相の異な
る正弦波信号は変換3100,101により増幅された
のちそれぞれ2系統に分けられ、■系統は波形整形器1
03,105を通してそれぞれ乗II器100.107
に人力される、他の1系統は微分器103.105によ
りエンコーダからの位置信号を微分することにより近似
的な速度信号として得る。この微分器103.105に
より微分し微分信号として得られた速度信号は、非直線
性の影響の少ない部分を用いるために、入力信号とはそ
れぞれ逆の乗算器106.1071:入力され、乗算器
106,107において先に入力された波形整形器10
2.104の出力から移動方向により極性を変化させ、
乗算器106.107の出力を108の増幅器により加
算して速度信号として出力される。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、位置信号の微分
信号により近似的に速度信号を得、スイッチングしてい
ることから位置信号の振幅により速度信号が変化し、高
速移動時には速度信号にリップル成分を含むことになる
。また、位置検出器の正弦波のピッチ以内での短い時間
領域、あるいは、低速の速度検出に於いても位置信号の
振幅の影響を受け、検出速度の誤差の原因となるという
問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、低速での速度検出誤差が少
なく、高速での速度検出においてもリップル成分を生じ
ない速度検出方法を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明による速度検出方法
は、90°位相の異なる2つの正弦波を位置の変位によ
り出力する付置検出装置からの出力を2つの微分器それ
ぞれに入力し、前記2つの微分器のそれぞれの出力の2
乗を求める2つの2乗器に人力し、前記2つの2乗容出
力を加算器に人力し、前記加算器の出力の平方根を求め
る平方根器を通し、前記位置検出装置の信号と前記位置
検出装置の信号の微分信号を用いて移動方向を弁別する
信号処理回路の出力により前記平方根器の出力極性を切
り替える極性反転器により速度信号を得るよう構成した
ものである。
また、前記位置検出装置の出力を分岐して、それぞれ2
乗器に人力し、その出力を加算した出力により、前記加
算器出力を除算して、前記平方根器に人力したものであ
る。また、前記信号処理回路の出力により前記平方根器
の出力極性を切り替える極性反転器と、前記信号処理回
路の出力を増幅する増幅器と、前記極性反転器からの出
力と前記増幅器からの出力を前記信号処理回路の出力の
特定のレベルによりスイッチするスイッチとを備えたも
のである。
作   用 本発明は、上記構成を有するので、位置検出器より得ら
れた位置信号の微分信号の2乗と加算器と平方根器と極
性反転器の演算により速度信号を求めているので、速度
検出においてリップル成分を生じない高精度な速度検出
を行うことが可能となる。また、位置検出器より得られ
た位置信号の微分信号の2乗と加算器と平方根器と極性
反転器と位置の変化により得られる正弦波信号の演算に
より速度信号を求めているので、位置の変化等により得
られる正弦波信号の振幅の影響を取り除くことができ、
高精度な速度検出を行うことが可能となる。また、位置
検出器より得られた位置信号の微分信号の2乗と加算器
と平方根器と極性反転器と位置の変化により得られる正
弦波信号の演算と信号処理回路の疑似速度信号とのスイ
ッチにより速度信号を求めているので、位置の変化等に
より得られる正弦波信号の振幅の影響と除算器の分子O
近辺で除算器の分母入力のみが変化する場合の除算誤差
(フィードスルー〉の影響を取り除くことができ、高精
度な速度検出を行うことが可能となる。
実施例 以下本発明による実施例の速度検出方法について、図面
を参照しながら説明する。
第1図は本発明の第1の実施例における速度検出装置の
全体構成を示すものである。第1図において、1.2は
位置の変化に伴い90°位相の異なる2つの正弦波を位
置の変位により出力する位置検出装置(図示せず〉から
の信号を微分する微分器、3.4は2乗器、5は加算器
、6は平方根器、7は補性反転器、8は信号処理回路で
ある。
以上のように構成された速度検出装置について、以下第
1図を用いてその動作を説明する。
位置検出装置(図示せず)より得られた90゜位相の異
なるサイ・ン信号は、位置をX、位置検出装置の1周期
をλとし、位置の変化によるサイン波の振幅をAとして
、A*s in (2*π*X/λ〉と、A*cos 
(2*π*X/λ)を出力する様に構成されている。A
*s i n (2*π*x/λ〉の信号は微分器1と
信号処理回路8に、A*CO8〈2*π*X/λ〉の信
号は微分器2と信号処理回路8に入力される。
微分i?J1.2では位置検出器より人力した位置信号
の時間微分の信号が得られ、時間をTとした位置をX=
X (T)とすると、速度VはV=dX(T)/dTと
なる、以上の表記法を用いると、微分器lの出力と微分
器2の出力は次の様になる。
0−AT梁f3) 微分器lの出力は、 T rJ−を下牢白ノ 微分器2の出力は、 ==−v、A−2°π λ 微分器lの出力は2乗器3と信号処理回路8に、微分器
2の出力は2乗器4と信号処理回路8に人力される。
2乗容3,4で微分器1.2の信号が2乗されそれぞれ (J−1”’F孕白〕 となり、 この出力が加算器5に入力され、 加算器 5の出力は となり、平方根器6に入力される。
平方根器6では加算器5の出力が入力され出力はI V
 l *A*2*π/λとなる。
信号処理回路8は位置検出装置より得られた90’位相
の異なるサイン信号と、このサイン信号の微分信号によ
り図示しない移動体に取り付けられた位置検出装置の移
動方向を検出し、この移動方向により1,0を出力する
構成となっている、なおこの信号処理回路には従来の実
施例で説明した速度検出方法を用いてその出力を波形整
形することにより出力を得ている。
次に、平方根器6の出力は極性反転器7に入力され、信
号処理回路8が1の出力の場合入力信号に1を乗じた信
号を出力し、信号処理回路8がOの出力の場合入力信号
に−lを乗じた信号を出力する。前記の結果よりv*A
*2*π/λの速度に比例した信号を検出する。
以上の様に本実施例によれば、速度に比例した信号を検
出することができるので速度検出においてリップル酸分
を生じない高精度な速度検出を行うことか可能となる1
゜ 第2図は本発明の第2の実施例における速度検出装置a
の全体構成を示すものである。第2図において、1.2
は位置の変化に伴い90”位相の興なる2つの正弦波を
位置の変位により出力する位置検出装置ff (図示せ
ず)からの信号を微分する微分器、3.4.10.11
は2乗器、5,12は加r1器、6は平方根器、7は極
性反転器、8は信号処理回路、9は除算器である。
以上のように構成された速度検出装置について、以下第
2図を用いてその動作を説明する。
位置検出装置(図示せず)より得られた90゜位相の異
なるサイン信号は、t装置をX、位置検出器の1周期を
λとすると位置の変化により、Aをサイン波の振幅とし
て、A*s in (2*π*X/λ)と、A * c
 o s (2* yr * X /′λ〉を出力する
様に構成されている。A*s in (2*π*X/λ
〉の信号は微分器1.2重器10と信号処理回路8に、
A*cos (2*π木X/′λ)の信号は微分器2.
2重器11と信号処理回路8に入力される。
微分器1.2では位置検出装置より得られた位置信号の
時間微分の信号が得られ、時間をTでの位tyをX=X
 (T)とすると速JIVItV=dX(T)/dTと
なる、以上の表記法を用いると、微分器1の出力と微分
器2の出力は次の様になる。
微分器2の出力は、 dT 微分器lの出力は2重器3と信号処理回路8に、微分器
2の出力は2乗容4と信号処理回路8に入力される。
2乗33.4で微分器1.2の信号が2乗されそれぞれ (ノーL″F′孕1:l) となり、 この出力が加算器5に入力され、 加算器 5の出力は となり除算器9の分子に人力される。
一方、2乗容10.11で位置検出器からの信号が2乗
されそれぞれlA*s in (2*π*X(T)/λ
)l  lA*cos (2*π*X〈T〉/λ))、
となりこの出力が加算器12に入力され、加算器12の
出力はlA*5in(2*π本X(T)/λ)l”+ 
lA*cos(2*π*X(T)/λ)) −A とな
り除算器9の分母に人力される。
除算器9で、加算器12の出力と加算器5の出力の商が
求められ、(V*A*2*π/λ)2/A’=(V*2
*π/λ)となり平方根器6に入力される。
平方根器6では除算器9の出力が入力され出力はl V
 l *2*π/λとなる。
信号処理回路8は位置検出装置より得られた90’位相
の興なるサイン信号と、このサイン信号の微分信号によ
り図示しない移動体に取り付けられた位置検出装置の移
動方向を検出し、この移動方向により1.0を出力する
構成となっている、なお、この信号処理回路には従来の
実施例で説明した速度検出方法を用いてその出力を波形
整形することにより出力を得ている。
次に、平方根器6の出力は極性反転器7に入力され、信
号処理回路8が1の出力の場合入力信号にlを乗じた信
号を出力し、信号処理回路8がOの出力の場合人力信号
に−1を乗じた信号を出力する。前記の結果よりV*2
*π/λの速度に比例した信号を検出する。
以上の様に本実施例によれば、速度に比例した信号を検
出することができるので速度検出においてリップル成分
を生じない高精度な速度検出を行うことが可能となる。
また、位置検出器より得られた位置信号の微分信号の2
乗と加算器と平方根器と極性反転器と位置の変化により
得られる正弦波信号のri4Nにより速度信号を求めて
いるので、位置の変化等により得られる正弦波信号の振
幅の影響を取り除くことができ、高精度な速度検出を行
うことが可能となる。
第3図は本発明の第3の実施例における速度検出装置の
全体構成を示すものである。第3図において、増幅器1
5は信号処理回路8の疑似速度信号出力をA倍に増幅し
、極性反転器7の出力する速度信号に近いレベル、極性
に信号処理回路8の疑似速度信号出力を増幅する。
ウィンドーコンパレータ14では信号処理回路8の出力
の絶対値がある特定のレベル以−Eの場合にはスイッチ
16を切り替えて極性反転器7の出力を選択し、信号処
理回路8の出力の絶対値がある特定のレベル以下の場合
にはスイッチ16を切り替えて増幅器15の出力を選択
する。
前記の結果によりある一定の速度以上で移動している場
合にはV*2*π/λの速度に比例した信号を検出し、
ある一定の速度以下のほとんど静止状態に近い場合には
信号処理回路8の疑似速度信号を検出する。
なお、¥N、第2.第3の実施例において、エンコーダ
は正弦波出力のものを用いたが、近似正弦波あるいは近
似三角波出力のものを用いて構成してちよい。
発明の効果 以上のように本発明によれば、位置検出器より得られた
位置信号の微分信号の2乗と加算器と平方根器と極性反
転器の演算により速度信号を求めているので、速度検出
においてリップル成分を生じない高精度な速度検出を行
うことが可能となる。また、位置検出器より得られた位
置信号の微分信号2乗と加算器と平方根器と極性反転器
と位置の変化により得られる正弦波信号の演算により速
度信号を求めているので、位置の変化等により得られる
正弦波信号の振幅の影響を取り除くことができ、高精度
な速度検出を行うことが可能となる。また、位置検出器
より得られた位置信号の微分信号の2乗と加算器と平方
根器と極性反転器と位置の変化により得られる正弦波信
号の演算と信号処理回路の疑似速度信号とのスイッチに
より速度信号を求めているので、位置の変化等により得
られる正弦信号の振幅の影響と除算器の分子O近辺で除
算器の分母入力のみが変化する場合の除算誤差(フィー
ドスルー)の影響を取り除くことができ、高精度な速度
検出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例における速度検出装置の
動作原理を示す構成図、第2図は本発明の第2の実施例
における速度検出装置の動作原理を示す構成図、第3図
は本発明の第3の実施例にむける速度検出装置の動作原
理を示す構成図、第4図は従来の速度検出装置の構成図
である。 1.2・・・・・・微分器、3.4.10.11・・・
・・・2Jl!器、5.12・・・・・・加算器、6・
・・・・・平方根器、7・・・・・・極性反転器、8・
・・・・・信号処理回路、9・・・・・・除算器、13
・・・・・・波形整形器、14・・・・・・ウィンドー
コンパレータ、15・・・・・・増幅器、16・・・・
・・スイッチ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)90°位相の異なる2つの正弦波を位置の変位に
    より出力する位置検出装置からの出力を、2つの微分器
    それぞれに入力し、前記2つの微分器それぞれの出力の
    2乗を求める2つの2乗器に入力し、前記2つの2乗器
    出力を加算器に入力し、前記加算器の出力の平方根を求
    める平方根器を通し、前記位置検出器の信号と前記位置
    検出器の信号の微分信号を用いて移動方向を弁別する信
    号処理回路の出力により、前記平方根器の出力極性を切
    り替える極性反転器により速度信号を得るよう構成した
    ことを特徴とする速度検出方法。
  2. (2)位置検出装置の出力を分岐して、それぞれ2乗器
    に入力し、その出力を加算した出力で、請求項1記載の
    加算器出力を除算して、前記平方根器に入力するように
    構成した請求項1記載の速度検出方法。
  3. (3)信号処理回路の出力を増幅する増幅器と、極性反
    転器からの出力と前記増幅器からの出力を前記信号処理
    回路の出力の特定のレベルによりスイッチするスイッチ
    とを備えた請求項2記載の速度検出方法。
JP1325053A 1989-12-14 1989-12-14 速度検出方法 Pending JPH03185357A (ja)

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