JPS63111408A - デイジタル式位置検出装置 - Google Patents

デイジタル式位置検出装置

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JPS63111408A
JPS63111408A JP25589786A JP25589786A JPS63111408A JP S63111408 A JPS63111408 A JP S63111408A JP 25589786 A JP25589786 A JP 25589786A JP 25589786 A JP25589786 A JP 25589786A JP S63111408 A JPS63111408 A JP S63111408A
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JP
Japan
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memory
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digital
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JP25589786A
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Inventor
Hiroshi Osawa
博 大沢
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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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、回転体の回転角度に対応してディジタル信号
を発生する位置検出器の検出誤差を電気的に補正するこ
とにより、高精度な位置検出が可能なディジタル位置検
出装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、回転体の回転角度を検出する方法としては、第8
図の例に示す如く被測定回転体1の回転軸にシンクロ電
機あるいはレゾルバ2を直結し、これらの入出力信号か
らアナログ/ディジタル変換を行う例えばR/D変換器
4により、ディジタルの位置信号を得る方法などが知ら
れている。
〔発明が3決しようとする問題点〕 しかしながら、レゾルバの非直線性やレゾルバ取付の偏
心等の問題により、位置検出値は被測定回転体の真の位
置とは異なるのが普通でおる。第9図は真の位置に対し
、従来の位置検出装置での検出値の関係の一例を示す。
つまり、被測定回転体の1回転に対し1もしくは複般の
周期で検出誤差を発生する。この誤差はR/D変換器の
ピツト数を大きくしても除去することはできず、ピツト
数を大きくしても第9図の検出値をより小さな分解能で
出力するに過ぎない。回転体の回転速度は、単位時間当
りにおける位置の偏差を検出することにより求められる
。この場合の速度検出精度は位置検出精度に依存し、高
g度の速度検出のためには高精度な位置検出が必要とな
る。近年、一般工業や工作機械等における位置および回
転速度Qjj7制御精度の要求は増々昼まっており、そ
のために、これらの検出装置に対する高精度化のニーズ
は高い。しかし、レゾルバ等の電気機械に対する高精度
化は機械加工上等の限界があり、たとえ従来に比べ高精
度化が達成されても一般には非常に高価なものとなる。
したがって、本発明は従来の電気部品を用いながらも電
気的にレゾルバの非直線性や取付偏心等を補償すること
により、安価で高精度な位置検出装置を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
回転体の回転角度をディジタル匝として検出する位置検
出器と、この位置検出器のデータ長に対応するテーブル
長をもちその出力データ値の各々に対応する位置補正匝
を格納してなるメモリとを設け、位置検出器の出力デー
タとこのデータと対応するメモリの補正呟とを加算して
位置信号とする。
〔作用〕
使用するレゾルバやR/D変侠器等がきまり、かつレゾ
ルバが被測定回転体に取りつけられた時点では、その位
置検出特性は装置固有の特性をもつことに着目し、位置
検出値にこの装置固有の特性による補正を加えて正確に
位置を検出しようとしたものである。第7図に本発明の
基本概念を示す。同図(イ)は被測定回転体の真の位置
に対する位置検出値の関係を示したもので、第9図と同
じ特性である。位置検出装置は、組み上った時点でその
装置固有の誤差特性を有する。同図(ロ)は(イ)の位
置検出値に対する、真の位置と位置検出値との偏差の関
係を示したものである。任意の位置検出値に対して、そ
の位置検出値と同図(ロ)の偏差である補正を加えた8
!!2の位置検出値と、真の位置との関係は同図(ハ)
のヌロくなる。
真の位置に対して、第2の位置検出値は同図(ハ)に示
す如く比例関係が保たれ、高精度な位置検出が達成され
る。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明による位置検出装置の原理を説明するた
めの説明図である。なお、各々の直は一例を示すもので
ある。こへに、θはR/D変換器の出力で、時々刻々変
化する回転位置のディジタル値である。Δθはテーブル
で、そのテーブル長は例えばθのデータ長と等しく、任
意のθに対してΔθテーブルのθなる番地が選択される
。このθ番地には、位置信号θに対する位置の補正直Δ
θが記憶されている。θとΔθは図に示す如く、θの下
位のいくつかのピツトとΔθの上位の同じ数のピツトが
同じ重みを有して加算される。すなわち、Δθのθと重
ね合せられたピツトはθの検出誤差を補正し、Δθのそ
の他の下位のピツトは位置検出の分解能を高めるために
用いられる。この様にして得られた位置信号θは、元の
位置信号θに対して分解能が高められ、高精度となる。
なお、Δθのデータは符号付データである。
こ〜で、いかにしてΔθのテーブルをつくるかというこ
とが、1つの課題である。一つの方法はレゾルバ等の単
体の特性を測定し、これを補正する関数をもつテーブル
をつくることが考えられる。
この方法は同じ型式を有するも、製造上発生するレゾル
バの誤差を補正する場合、個々の誤差特性を測定するこ
とは非常に高価となり、実用的でない。しだがって、本
発明では下記の方法を提供する。すなわち、回転体が機
械損失のみにより徐々に回転速度が降下しているフリー
ラン中においては、たかだか回転体が数回転する短時間
では、単位時間における速度の降下率は一定とみなし得
る。
この条件において、回転体が2回転する期間において位
置信号θの推移を調べることにより、θに対する真値θ
が演算により求まることが判明した。
本発明では、回転体がフリーラン中における情報量をも
とに、θに対する真値θを求め、これより補正テーブル
Δθをつくる。このことによりレゾルバの誤差のみでは
なく、R/D変換器が有する非直線性やレゾルバの取付
偏心等に対する位置の検出誤差も補正することが可能と
なる。
次に、従来の位置検出装置によって得られた位置信号θ
に対し、より真値に近い位置信号θを得る原理を詳述す
る。
第2図は回転体がフリーラン中における速度変化の一例
を示すもので、横軸が時刻t、縦軸が回転速度ωで、こ
の期間においてdω/dtは一定であるとする。したが
って、ωは次式で与えられる。
・・・・・・(1) 1−0のときの位置を原点として、回転位置θは上式を
積分して次式の如く求められる。
いま、t=τ1の時刻は回転体が1回転して原点に戻っ
た時刻、を−τ2の時刻は回転体が更に1回転(2回転
)して原点に戻った時刻とする。このときの位置検出は
初めに定義した原点であるため、真直とみなすことがで
きる。したがって、(2)式にt−τ1のときθ−2π
、を−τ2のときθ−4πなる関係を代入して整理する
と、次式が得られる。
ここで、時刻tは1−0(θ−0)からの基準クロック
の計数[Kに比例するので、(6)式より次式が得られ
る。
・・・・・・(4) ここに、K+ * K2はそれぞれOくθ≦2π、2π
くされる様に、t−0(θ−0)からの基準クロックを
計数することによって位aθが求まる。(4)式で特徴
的なことは、θがクロックの計数直の比で与えられてい
ることであり、すなわちθの演算1iはクロックの計数
期間においてクロック周波数が一定であれば、クロック
周波数の絶対精度には尖)(関係となることである。ク
ロックの計数期間は例えば100m5ec程度であり、
クロック周波数の温度ドリフトの影響を受けることなく
高精度に位置θが演算できる。
次に回転位置θを求め、これよりΔθのテーブルを作成
する例を説明する。例えば、被制御対象が電動機で、そ
れを可変速制御する場合を想定しよう。制御装置は複雑
な演算を必要とすることから、マイクロコンピュータを
用いたディジタル装置とすると好都合である。初めに、
Δθのテーブルを全て10”にリセットして、所定の速
度まで回転数を上昇する。しかる後、電動機電流を零と
しフリージン状態とする。このとき制御装置は、通常の
制御から解放されて以下に述べるテストモードの動作を
行う。テストモードは大きく3つのモードに分けられる
。初めに第1モードについて説明する。
@1モードは、回転体が1回転する期間において、(4
)式の演算で必要となるKとに1を求めるためのデータ
を記憶するモードである。第3図はこれを説明するため
の説明図である。
こNでは、位置信号θの内容が1ビツト変化する期間に
おける基準クロックのパルス数(1ビツト変わるのにど
れくらいの時間が掛かるか)を計算するためにA、Bの
2つのカウンタが用いられる。カウンタAはθの最下位
ピツト(LSB)が“0″のときに計数動作をしく第3
図(ハ)参照入カウンタBはθのLSBが1”のときに
計数動作を行う(第3図(ニ)参照)。同図(ホ)のテ
ーブルはこの計数値を記憶するために用いられ、これは
先に述べたΔθのテーブルと共用できる。
マイクロコンピュータは7のLSBが1sのときはカウ
ンタAの計数値を、LSBが′0″のときはカウンタB
の計数値を入力し、それぞれのデータをΔθデープルの
θが指し示す番地に格納する。また、カウンタの計数値
を入力した後は、カウンタをそれぞれリセットする。Δ
θテーブルに全てのデータが入力され、位置検出値が原
点に戻ったとき本モードは終了する。
第2モードは第1モードに続き、回転体が更に1回転す
る期間において(4)式の演算で必委となるに2を求め
るモードである。マイクロコンピュータはθがul”か
ら始まり、1回転して原点”0″″に戻るまでのカウン
タAとカウンタBの計数値をつぎつぎと加算してに2を
求める。
第3モードは、最終的に目的とするΔθテーブルを作成
するモードでちる。(4)式の演算で、K1はΔθテー
ブルの全ての内容を加算すれば求まる。
K2は第2モードで求められている。KはΔθテーブル
の1番地からθが指し示す番地までの内容を加算するこ
とにより求まる。以上より、全ての′θ゛に対しより真
値に近いθが求まる。θが求まれば、Δθは次式で求ま
る。
Δθ=θ−θ          四・・(5)本モー
ドでΔθテーブルを作成するフローチャートを、第4図
に示す。θの内容が″1#になったとき(ステップ■参
照)第3モードは開始し、Δθテーブルに全てのデータ
を入力して、再びθの内容が”1”になったとき第3モ
ードは終了しくステップ■参照)、テストモードの全モ
ードが終了する。
以上、被測定回転体がフリーラン中における情報から、
Δθなる位置の補正テーブルを作成する方法を説明した
が、その他、被測定回転体を駆動装置で一定回転速度で
回転させ、このとき次の(6)式によってθを求めるこ
とも可能である。
θ−2π−・・・・・・(6) また、本発明では回転機がフリーラン中に位置検出器の
誤差特性を求めるようにしているが、他の原動機により
ほぼ一定の回転で回転させて求めることも可能であるこ
とは云う迄もない。
第5図は本発明の実施例を示すハード構成例である。1
〜4は第8図に示した従来の位置検出装置と同様であり
、カウンタ51.52はそれぞれ第3図におけるカウン
タA、Bに相肖するものである。6はΔθテーブルであ
り、書き込み自由な不揮発生メモリ、例えばEEPRO
MやバッチIJ−バックアップされたRAMで構成され
る。メモリ6のアドレスは、R/D変換器4の出力によ
ってアクセスされる。7は加算器でR/D変換器の出力
データθと、そのデータに対応しメモリ乙に記憶された
位置の補正値Δθを加算して、高精度な位置信号θを得
る。8はマイク胃コンピュータの如きデータ処理装置で
、図示していないバッファを介して4,51,52,6
.7と共通バス9で結ばれ、データの入出力と各種演算
等を行なう。
R/D変換器4の出力θに対しθは高精度化が達成され
、θは位置信号として目的とする通常の制御、例えば速
度検出、定位量停止、ベクトル制御におけるロータ位置
検出などに用いられる。また、Δθテーブルであるメモ
リ6には、R/D変侯器4の出力データに対し、代表的
に選ばれた代表データのみに対して位置の補正値を記憶
させてもよく、このときメモリ6の記憶容量を低減する
ことが可能となる。例えば、メモリ6はR/D変換器4
の出力データの上位の複数ピツトに対応したアドレスを
有し、そのアドレスにはR/D変換器4の出力データの
複数に対し、共通に1つの補正データが記憶されている
。
第3図は本発明の別の実施例を示すハード構成例である
。同図では、メモリ6のアドレスは処理装置(マイクロ
コンピュータ)8によってアクセスされる。メモリ6は
R/D変換器4の出力データに対し、代表的に選ばれた
代表データのみに対して位置の補正値が記憶されている
。処理装置8はR/D変換器4の出力データθに対し、
そのデータに最も近い複数の代表データを選択し、その
代表データに対する位置の補正値Δθをメモリ6から入
力する。処理装置は更にθ、θに対す複数の代表データ
、および代表データに対する位置の補正値Δθとから公
知の補間法により、θに対する位置の補正値を求め、こ
の補正1直にθを加えたデータを位置信号とする。
以上、原位置検出装置はR/D変換器とレゾルバの組合
せで説明をしたが、本発明は上記の位置検出装置に限ら
ず、シンクロ1!機やエンコーダ等の場合にも同様に適
用できるものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来の位置検出装置の出力に対応して
位置を補正する補正テーブルをrJGml、位置信号は
従来の原位置検出装置の出力に補正テーブルの補正値を
加えた値とすることにより、安価な方法で高精度な位置
検出を実現することができる。特に、マイクロコンピュ
ータの如きデータ処理装置を利用するものにおいては、
その初期状態で上記補正テーブルを処理装置自身が作成
することにより、補正テーブルに入力するデータを容易
かつ低コストに得ることが可能となる等の別府が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明するための原理説明図、第
2図は速度変化特性の一例を示す特性図、第3図は本発
明によるテストモードの第1ステツプを説明するための
説明図、第4図は同様にテストモードの第3ステツプを
説明するだめのフローチャート、第5図は本発明の一実
11例を示す構成図、第3図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第7図は本発明の基本概念を説明するための
説明図、第8図は位置検出装置の従来例を示す構成図、
第9図は従来の位置検出特性を示す特性図である。 符号説明 1・・・・・・回転体、2・・・・・・レゾルバ、6・
・1発振器、4・・−・・・R/D変換器、51 、5
2・・・・・・カウンタ、6・・・・・・メモリ、7・
・回加算器、8・・・・・・データ処理装置(マイクロ
コンピュータ)、9・・曲共通バス。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎    清 @IQ OΔθ千−フ)し 十匹エロ=r口ぐ===−=−m;′□=ロ■丁コ■■
エコ W 2 図 0  て   l:2 −χ 雪 3 ■ 第4図 lf’r6!1 (イ] 鼻ω偵!− 化1櫓巴lム − tU 轟ωal − 有 8 図 119  図 真(hイf4 −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1) 回転体の回転角度をデイジタル値として検出する
    位置検出器と、 該位置検出器の出力データ長に対応するテーブル長をも
    ち該出力データ値の各々に対応する位置補正値を格納し
    てなるメモリと、 を備え、 前記位置検出器の出力データと該データと対応する前記
    メモリの補正値とを加算して位置信号とすることを特徴
    とするデイジタル式位置検出装置。 2) 特許請求の範囲第1項に記載のデイジタル式位置
    検出装置において、前記メモリのデータ長を位置検出器
    の出力データ長よりも短くし、かつ該メモリには位置検
    出器の出力データから代表的に選ばれた代表データにの
    みそれと対応する位置補正値を記憶することを特徴とす
    るデイジタル式位置検出装置。 3) 特許請求の範囲第1項に記載のデイジタル式位置
    検出装置において、前記メモリのデータ長を位置検出器
    の出力データ長よりも短くし、かつ該メモリには位置検
    出器の出力データから代表的に選ばれた代表データにの
    みそれと対応する位置補正値を記憶し、該代表データ以
    外のデータについては前記メモリ内に記憶された位置補
    正値から補間して求めることを特徴とするデイジタル式
    位置検出装置。 4) 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
    記載のデイジタル式位置検出装置において、被測定体を
    所定の回転速度で回転させたときの前記位置検出器の出
    力データを求めるとゝもに、該データの任意ピツトが“
    0”または“1”の期間における基準クロツク数を計数
    して前記回転体の位置を演算し、該演算値と前記位置検
    出器出力との偏差を前記メモリのデータとすることを特
    徴とするデイジタル式位置検出装置。
JP25589786A 1986-10-29 1986-10-29 デイジタル式位置検出装置 Pending JPS63111408A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006224979A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Chuo Kagaku Co Ltd 包装用容器
US8204641B2 (en) 2009-07-31 2012-06-19 Denso Corporation Traction motor control apparatus for vehicle
US8487563B2 (en) 2009-11-27 2013-07-16 Denso Corporation Drive motor control apparatus for vehicle, motor control system, method for correcting rotation angle of motor, program for performing the same, rotation detecting apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59210313A (ja) * 1983-09-12 1984-11-29 Mutoh Ind Ltd デイジタル測定表示装置

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