JPH0475466B2

JPH0475466B2 -

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Publication number: JPH0475466B2
Application number: JP58188861A
Authority: JP
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1992-11-30
Also published as: JPS6080769A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、回転型パルス発振器を用いて電動機
等の速度を精度よく、かつ高応答で検出する速度
検出方法に関する。

〔発明の背景〕

電動機の速度を精度よく検出するために、速度
に比例した周波数のパルス列を出力するパルス発
振器を用いている。ところが、パルス列の各パル
スの周期は、電動機が一定の速度で回転していて
も、パルス発振器の製作誤差等により、スロツト
誤差がある。ここにスロツト誤差とは電動機の速
度が一定の場合にパルス発振器の各パルスのパル
ス幅が異なることをいう。そのため、入力パルス
の複数個の周期を測定、あるいは一定時間のパル
ス数を測定する等の方法により、スロツト誤差を
平均化し、影響を少なくしている。そのため、検
出時間がかかり、速度制御応答を高くできず、ま
た高応答にできないため、機械振動補正ができ
ず、更にはインパクトドロツプ補正ができない等
の問題、及び低速においては検出精度も悪化する
という問題がある。

以下、従来の実施例の問題点を詳細に説明す
る。第１図は代表的な一例であるサイリスタをグ
レーツ結線したサイリスタ変換器により直流電動
機を駆動する静止レオナード方式の制御装置の構
成図である。

第１図において、１は電源変圧器、２は交流電
流を検出する変流器、３は商用周波数の交流を可
変電圧の直流に変換するサイリスタ変換器、４は
直流電動機、５はパルス発振器（以下、PLGと
呼ぶ）、６は本発明の対象となる速度検出器、７
は速度検出器６からの速度帰還値S_Fと速度指令値
S_Rとの偏差に応じた電流指令値I_Rを発生する速度
制御回路、８は変流器２の出力を直流に変換する
電流検出器、９は電流指令値I_Rと電流検出器８か
らの電流期間値I_aとの偏差に応じ制御角指令V_Rを
発生する電流制御回路、１０は制御角指令V_Rに
従つた点弧制御角αで点弧パルスを発生しサイリ
スタ変換器３の点弧制御を行なう自動パルス移相
器である。

かかる構成からなる制御装置の動作は良く知ら
れており詳細説明は省略するが、要するに電動機
電流I_aが指令値I_Rになるような制御角指令V_Rに応
じた制御角αでサイリスタ変換器３の点弧制御を
行うことにより電動機速度S_Fを速度指令値S_Rとな
るように制御するものである。

このような速度制御系において、速度検出精度
及び速度応答は速度検出器６の検出精度と検出応
答に左右される。そのため、PLG５のようにパ
ルス列を発生する検出器により精度向上を図つて
いる。PLGを用いた速度検出方式は従来第２図
乃至第４図に示すような方式がとられている。す
なわち、第２図に示すように測定時間T_e内の入
力パルス数ｎを測定し、速度検出値ＮをＮ＝ｎ・60／Ｐ・T_e とする。ここでＰはPLGの１回転当りの、換言
すれば電動機１回転当りのパルス数である。この
方式は、測定開始と終了時点と入力パルスが同期
しないために生ずる時間ΔT₁，ΔT₂による誤差及
び、各パルス間のスロツト誤差により周期T₁〜_o
にバラツキがあり、その、加算値が０とならない
ために誤差が生じる。また、低速時には入力パル
ス数が少ないため誤差が大きくなり、また検出時
間が長く必要であるという問題がある。

第３図に示すようにPLGのパルス列周期（ｍ）
を各パルス毎に測定し、検出値ＮをＮ＝60・f_e／Ｐ・ｍとする方式がある。ここでf_cはクロツクパルスの
周波数である。この方式は応答は良いが、PLG
のスロツト誤差が検出値Ｎにそのまま反映される
という問題がある。

第４図は、第２図、第３図の方式の欠点を少な
くした方式で、図のように測定時間を入力パルス
に同期させ、測定時間（T_c＋ΔT）の間の入力パ
ルス数及び周期m₄を測定し、速度検出値ＮをＮ＝60・f_e・n₁／Ｐ・m₄ とする方式である。この方式はスロツト誤差の影
響を１／n1にできるが、検出時間を長く必要とするという問題、及び低速ではパルス数が少なくなり
n₁が小さくなりスロツト誤差の影響が大きくなる
という問題が残つている。

すなわち、PLGの出力パルスを取り込む検出
時間を長くすれば速度検出精度は向上する。しか
し、検出時間が長くなると応答性が悪化するとい
う問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的はスロツト誤差の影響をなくし、
速度を高速で且つ高精度に検出することが可能な
速度検出方法を提供することにある。

［発明の概要］本発明は、上記目的を達成するため、回転体に
等間隔で配列されたスロツトを検知して得られる
パルス列信号に基づいて当該回転体の速度を検出
する速度検出方法において、前記回転体を一定速
度で回転させた状態で、該回転体１回転当りの時
間を計測し、該計測値を１回転当りのスロツト数
で除算して前記パルス列信号の１パルス間隔当り
の理論間隔値を求めるとともに、前記パルス列信
号の各パルス間隔を順次計測し、該各計測値と前
記論理間隔値との比をそれぞれ求めて各パルス間
隔ごとの補正値として対応づけるチユーニングを
し、実測される前記パルス列信号のパルス間隔の
計測値を当該パルス間隔に対応する前記補正値に
基づいて補正するようにしたことを特徴とする。

このように構成したことから、本発明によれ
ば、次の作用により、上記目的が達成される。

すなわち、チユーニングにおいて、まず実際の
パルス列信号（望ましくは、１回転ごとに得られ
る周期パルス）に基づいて、１パルス間隔当りの
理論間隔値（以下、理論値という）を求め、この
理論値と各パルス間隔の計測値との比を補正値と
する。この補正値は各パルス間隔の計測値に含ま
れるスロツト誤差の割合いを示すものであり、か
つ回転速度に対して普遍な値である。

そして、実測にあたつて、各パルス間隔の計測
値に対応する前記補正値を乗算（又は除算）する
と、理論値に相当する補正された計測値が、各パ
ルス間隔の計測と同時に得られる。これにより、
スロツト誤差の除去されたパルス間隔値が直ちに
得られるということになり、上記目的が達成され
る。

なお、上記の補正値は普遍値であることから、
任意の一の速度でチユーニングを行なうことによ
り、拘束を含めた全速度範囲に亘つて同一の補正
値で補正を行なうことができ、かつ高い精度で速
度を検出することができる。

［発明の実施例］第５図に本発明の速度検出方式の一実施例を示
す。図において、１１はPLG位置カウンタの初
期設定を行う初期設定器、１２はPLGの出力パ
ルス列の各パルスの周期パルスからの位置を検出
するPLG位置カウンタ、１３はパルス列の周期
を測定するパルス間隔測定カウンタ、１４は電動
機１回転毎に発生する周期パルスの間隔を測定す
る一周期パルス間隔測定カウンタ１５はクロツク
パルス発生器、１６はパルス列信号のパルス入力
時にタイミングパルスを発生するタイミングパル
ス発生器、１７は周期パルス入力時にタイミング
パルスを発生するタイミングパルス発生器１８
は、PLGのパルス列信号の周期パルスからの位
置に対応した補正値を記憶するメモリ、１９はパ
ルス列信号の測定した周期を一時記憶するレジス
タ、２０は周期パルスの間隔の測定値を一時記憶
するレジスタ、２１は補正演算パルス列周期演算
値を一時記憶するレジスタ、２２は補正初期値を
設定する設定器、２５はチユーニング時、補正値
を初期値に切換える切換器、２４はチユーニング
時オンするスイツチ、２３はチユーニング時検出
補正値をメモリ１８に入力するための書込み指令
に切換える切換器、２６はパルス列周期の測定値
を補正演算する割算器、２７はチユーニング時
PLGの周期パルスの間隔より基パルス列間隔を
演算する割算器、２８はチユーニング時、補正値
を演算する割算器、２９は速度に換算する割算
器、より構成される。

上記構成において初期設定器１１はカウンタ１
２の初期値を設定するものである。なお、初期値
は２種類設定されている。すなわち、電動機の回
転方向によりPLGから出力されるパルス列信号
の各パルスの周期パルスからの位置が反転するた
め、正回転時は０、逆回転時は電動機１回転あた
りのパルス数Ｐを測定するようになつている。そ
して、この初期値のカウンタ１２へのロードは、
周期パルスの入力タイミングごとに、正／逆信号
の内容にあわせて行われる。これにより、PLG
から出力されるパルス列信号の各パルスの周期パ
ルスからの位置カウンタ１２により検出すること
ができる。すなわちカウンタには、正転時には周
期パルス入力で０にされ、PLGのパルス列信号
の各パルス入力毎にカウントアツプする。逆転時
は周期パルス入力時、Ｐに設定され、PLGのパ
ルス列信号の各パルス入力毎にカウントダウンす
る。したがつてPLGのパルス列信号の各パルス
の周期パルスからの位置を検出することができ
る。この検出信号は補正値を記憶するメモリ１８
のアドレスとなり、パルス列信号の各パルスの周
期パルスからの位置に応じた補正値の書込み（チ
ユーニング時）、読出しができる。

一方、パルス列の周期及び周期パルスの間隔は
各々の入力パルスが入つてからの次のパルスが入
るまでをクロツク発生器１５のクロツクパルスで
カウンタ１３及び１４をカウントアツプすること
により測定できる。ここで測定値を一時保持する
ためレジスタ１９，２０を使用する。カウンタ１
３，１４のカウンタスタート（クリア）タイミン
グ及びレジスタ１９，２０への入力タイミング
は、第６図に示すようにPLG出力パルスの一周
期パルスを含む入力パルスの立上りにて発生する
タイミングパルスT_Rによりレジスタ１９，２０
にカウンタ値を記憶し、次に時間t₁後発生するタ
イミングパルスT_Aによりカウンタ１３，１４を
クリアする。更に時間t₂後及びt₃後に発生するタ
イミングパルスは、レジスタ２１及びメモリ１８
の書込みタイミングに使用する。

まずチユーニング時には電動機を一定速度で回
転させておき、チユーニングモードとする。切換
器２５は初期測定側となり、係数１の固定値が補
正値のかわりに出されている。また２４，２５は
チユーニングモード側に切換つている。カウンタ
１４及びレジスタ２０により第７図に示す周期パ
ルス間隔m_Rを検出し、割算器２７により、PLG
のスロツト誤差がないとした時に検出できるパル
ス列の周期の理論値m₀を m₀＝m_R／Ｐにより演算する。一方カウンタ１３及びレジスタ
１９により、PLGのパルス列信号の各パルス位
置に対応したパルス列周期m_Xを、すなわち、第
７図に示すようにPLGのパルス列信号の各パル
ス間隔位置A₁に対応したm₁、A₂に対応したm₂の
ように補正前の周期を検出する。この検出値m_X
は割算器２６で補正値K_Xで割るがチユーニング
時はK_X＝１に固定されているため、レジスタ２
１からはm_Xが出力される。

次に、割算器２８ではm_X÷m₀の演算をし補正
値K_Xを作成する。この値K_Xはスイツチ２４を通
してメモリ１８に入力される。ここでｘは１から
Ｐまで次々と行われ、チユーニングを終了する。
チユーニング後の通常時には、切換器２３，２
４，２５が通常運転側となつているため、すなわ
ち切換器２３は読出し信号Ｒ側に、切換器２４は
オフ側に、更に切換器２５は補正値側に切換えら
れている。

そのため、割算器２６の出力M_Xは、 M_X＝m_X′／K_X＝m_X′・m₀／m_x となる。これは例えばチユーニング時と同じ速度
で回転したとするとm_X′＝m_Xとなるため M_X＝m_X・m₀／m_x＝m₀ となり、理論値となることがわかる。

また割算器２９により速度検出値はPLG５の
パルス列入力毎にＮ＝60・f_c・K_X／Ｐ・m_Xとなる。

本発明の実施例によれば、PLGのスロツト誤
差を補正することができ、パルス列入力毎に精度
よく速度を検出できるという効果がある。

次に第８図は本発明の他の実施例の構成を示し
たもので、プロセツサを用いプログラム処理する
例である。同図において、３１は電流をアナログ
からデイジタルに変換して検出する電流検出器、
３２はゲートパルス発生器、３３は速度制御演
算、電流制御演算、速度検出演算等を行うプロセ
ツサ、３４はプログラム、データを記憶するメモ
リ、３５は速度指令等を入力コントローラから入
力、あるいは実電流、速度等を上位コントローラ
にアンサーバツクするインターフエース回路、３
６は速度検出回路、３７は正逆検出器、３８は
PLG位置検出カウンタC_A、３９はPLGパルス列
周期を測定するカウンタC_B、４０はPLGの周期
パルスの間隔を測定するカウンタC_C、４１はク
ロツクパルス発生回路より構成される。検出動作
を第９図及び第１０図により説明する。まずチユ
ーニング後の動作を第９図のフローチヤートにて
説明する。同図においてステツプ10にて周期パル
スが入力したかを判定し、入力したならステツプ
15で正逆判定に行き、PLG、すなわち電動機が
正転ならステツプ20でPLG位置カウンタ１２の
内容を初期値０に設定値、逆転ならステツプ25で
カウンタ１２の内容をＰに設定し、ステツプ30に
移行する。またステツプ10に周期パルスが入力さ
れなければステツプ30にジヤンプする。ステツプ
30ではPLGのパルス列のカウントパルスが入力
したかを判定する。入力したならステツプ35でカ
ウンタC_Bの値m_Xを読み、その後ステツプ40にて
カウンタC_Bをクリアする。その後ステツプ45で
カウンタC_Aの値A_Xを読み、ステツプ50にてA_Xに
対する補正値K_Xに読み出す。次にステツプ55に
てパルス列間隔補正演算を行ないM_X＝m_X÷K_X
を得る。次にステツプ60にて速度に換算し、検出
値Ｎ＝60・f_e／M_X・Ｐを得る。以上の一連の処理を速度測定サブルーチンとして、チユーニング時の処理
を第１０図にて説明する。チユーニング時はステ
ツプ２よりステツプ100に移行し、該ステツプ100
でイニシヤライズをする。ステツプ100のイニシ
ヤライズは補正値K_Xを１（ｘは１〜Ｐ）にする等
の処理である。次に周期パルスが入つたかをステ
ツプ110にて判定し、入力した場合はステツプ115
いてカウンタC_Cの値M_Rを読み出し、そのステツ
プ120でカウンタC_Cをクリアする。次にステツプ
125でPLGのその速度における理論間隔値m₀＝
M_R÷Ｐを演算し、速度サブルーチン５Ａを実行
する。この速度測定サブルーチン５Ａでは、補正
値を１としたときのPLG値A_Xに対するM_Xすなわ
ちm_Xを検出する。この値によりステツプ130にて
補正値K_X＝m_K／m₀を演算する。ステツプ135にてチユーニングが終了したか否かを判定し、終了した
らチユーニング完了フラグをたてる。

このようにプログラム処理によつても第５図に
示した実施例と同様な検出を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の問題点であつたRLG
のスロツト誤差の影響による検出精度の低下及び
検出時間が長くかかるという問題を解決し、高速
でかつ高精度で速度検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動機の速度制御装置の構成を示すブ
ロツク図、第２図乃至第４図はそれぞれ、従来の
速度検出方式を説明するためのタイミングチヤー
ト、第５図は本発明が適用された速度検出器の一
実施例の構成を示すブロツク図、第６図及び第７
図はそれぞれ、第５図に示した速度検出器の動作
を説明するためのタイミングチヤート、第８図は
本発明が適用された電動機の速度制御装置の構成
を示すブロツク図、第９図は第８図におけるプロ
セツサ３３により実行される測定実行サブルーチ
ンの内容を示すフローチヤート、第１０図はチユ
ーニング時のプロセツサ３３の処理内容を示すフ
ローチヤートである。１１……初期値設定器、１２，１３，１４……
カウンタ、１５……クロツク発生器、１６，１７
……タイミングパルス発生器、１８……メモリ、
１９，２０，２１……レジスタ、２２……補正初
期値設定器、２３，２４，２５……切換器、２
６，２７，２８，２９……割算器、３１……電流
検出器、３２……ゲートパルス発生器（GPG）、
３３……プロセツサ、３４……メモリ、３５……
インタフエース回路、３６……速度検出回路、３
７……正逆検出回路、４１……クロツクパルス発
生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１回転体に等間隔で配列されたスロツトを検知
して得られるパルス列信号に基づいて当該回転体
の速度を検出する速度検出方法において、前記回
転体を一定速度で回転させた状態で、該回転体１
回転当りの時間を計測し、該計測値を１回転当り
のスロツト数で除算して前記パルス列信号の１パ
ルス間隔当りの理論間隔値を求めるとともに、前
記パルス列信号の各パルス間隔を順次計測し、該
各計測値と前記理論間隔値との比をそれぞれ求め
て各パルス間隔ごとの補正値として対応づけるチ
ユーニングをし、実測される前記パルス列信号の
パルス間隔の計測値を当該パルス間隔に対応する
前記補正値に基づいて補正することを特徴とする
速度検出方法。