JP2015021729A - Resolver signal processing device - Google Patents
Resolver signal processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015021729A JP2015021729A JP2013147346A JP2013147346A JP2015021729A JP 2015021729 A JP2015021729 A JP 2015021729A JP 2013147346 A JP2013147346 A JP 2013147346A JP 2013147346 A JP2013147346 A JP 2013147346A JP 2015021729 A JP2015021729 A JP 2015021729A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sampling
- time
- signal
- resolver
- random
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レゾルバ信号処理装置に関するものである。 The present invention relates to a resolver signal processing apparatus.
従来、１相励磁２相出力のレゾルバ信号処理装置においては、レゾルバ励磁信号（入力信号）の周期に同期して、レゾルバ出力信号を励磁１周期以内に複数点取り込んで、回転角度を演算する方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a resolver signal processing apparatus with one-phase excitation and two-phase output, a method for calculating a rotation angle by acquiring a plurality of resolver output signals within one excitation period in synchronization with the period of a resolver excitation signal (input signal). It has been known.
例えば、特許文献１に記載のレゾルバ信号処理装置では、参照信号（例えば、励磁信号）の生成とサンプリング起動信号の生成とが共に同一のクロックに基づいて行われる。また、レゾルバ出力信号のサンプリングがそのピーク位置で行われるように設定される。その結果、レゾルバ出力信号のサンプリング値が、クロックの変動等の影響を受けないようになっている。
For example, in the resolver signal processing device described in
しかし、上記制御方法では、レゾルバ出力信号に、レゾルバ出力信号のサンプリング周期と同じ周期のノイズが乗った場合には、回転角度が正確に検出できないという問題があった。 However, the above control method has a problem that the rotation angle cannot be accurately detected when noise having the same period as the sampling period of the resolver output signal is added to the resolver output signal.
本発明の目的は、ノイズの影響の小さい、より正確な回転角度を出力するレゾルバ信号処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resolver signal processing apparatus that outputs a more accurate rotation angle that is less affected by noise.
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、サイン波形状の入力信号と出力信号を有するレゾルバ信号処理装置であって、前記サイン波形状の入力信号の整数倍の周波数で基準サンプリング時間を生成する基準サンプリング時間生成手段と、前記各基準サンプリング時間に対してランダムな進み時間、またはランダムな遅れ時間を生成するランダム時間生成手段と、前記各基準サンプリング時間に前記ランダム時間生成手段で生成した各ランダム時間を加算したサンプリング時間で出力信号をサンプリングする第１のサンプリング手段と、前記第１のサンプリング手段からサンプリングしたサンプリング時間に対して９０度の位相差を有するサンプリング時間で出力信号をサンプリングする第２のサンプリング手段と、前記第１、及び第２のサンプリング手段により、前記出力信号よりサンプリングされたサンプリング値に基づいて、回転角度を演算する回転角度演算手段とを備えることを、要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
本請求項のレゾルバ信号処理装置は、サイン波形状の入力信号の整数倍の周波数でサンプリングする基準サンプリング時間を有する。また、各基準サンプリング時間に対して、ランダムな進み時間、または、ランダムな遅れ時間を生成するランダム時間生成手段を有している。そして、各基準サンプリング時間に、ランダム時間生成手段で生成した各ランダム時間を加算した第１のサンプリング時間でサンプリングされるサンプリング手段と、第１のサンプリング時間に対し９０度の位相差をもつ第２のサンプリング時間でサンプリングされるサンプリング手段を有している。そして、第１、及び第２のサンプリング手段により、出力信号よりサンプリングされたサンプリング値に基づいて、回転角度を演算する回転角度演算手段とを備える構成とした。 The resolver signal processing apparatus according to the present invention has a reference sampling time for sampling at a frequency that is an integral multiple of a sine wave shaped input signal. Further, for each reference sampling time, random time generation means for generating a random advance time or random delay time is provided. Then, sampling means for sampling at a first sampling time obtained by adding each random time generated by the random time generating means to each reference sampling time, and a second having a phase difference of 90 degrees with respect to the first sampling time. Sampling means for sampling at a sampling time of. And it was set as the structure provided with the rotation angle calculating means which calculates a rotation angle based on the sampling value sampled from the output signal by the 1st and 2nd sampling means.
即ち、サンプリング周期を各サンプリング点２点の組に応じてランダムになるようにしたので、周期性のあるノイズが出力信号に乗っても、検出される回転角度は影響を受けにくい。
その結果、ノイズの影響の小さい、より正確な回転角度を出力するレゾルバ信号処理装置を提供することができる。
In other words, since the sampling period is made random according to the set of two sampling points, the detected rotation angle is hardly affected even if periodic noise is added to the output signal.
As a result, it is possible to provide a resolver signal processing device that outputs a more accurate rotation angle that is less affected by noise.
本発明によれば、ノイズの影響の小さい、より正確な回転角度を出力するレゾルバ信号処理装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resolver signal processing apparatus which outputs the more exact rotation angle with little influence of noise can be provided.
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角が変更されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention embodied in a column-type electric power steering apparatus (hereinafter referred to as EPS) will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＣＵ２７とを備えている。
The
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、ＥＣＵ２７には、車速センサ２５、トルクセンサ２６、及びモータ回転角センサ２２（レゾルバ）が接続されており、ＥＣＵ２７は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及びモータ回転角θｍを検出する。
On the other hand, a
次に、本実施形態のＥＰＳ１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳ１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ２７は、モータ制御信号を出力するマイコン２９と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１に三相の駆動電力を供給するモータ駆動回路４０、及びモータ２１に通電される各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出するための電流センサ３０ｕ、３０ｖ、３０ｗとを備えている。
Next, an electrical configuration in the
FIG. 2 is a control block diagram of the
モータ駆動回路４０は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータ（図示せず）である。また、マイコン２９の出力するモータ制御信号は、モータ駆動回路４０を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ２８の電源電圧に基づく三相のモータ駆動電力を生成して、モータ２１へと出力する構成になっている。
The
ＥＣＵ２７には、モータ２１のモータ回転角θｍを検出するためのモータ回転角センサ２２（レゾルバ）が接続されている。そして、マイコン２９は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ２１の各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ及びモータ回転角θｍ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、モータ駆動回路４０にモータ制御信号を出力する。
A motor rotation angle sensor 22 (resolver) for detecting the motor rotation angle θm of the
以下に示す各制御ブロックは、マイコン２９が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン２９は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
Each control block shown below is realized by a computer program executed by the
図２に示すように、マイコン２９は、モータ２１を制御する電流指令値を演算する電流指令値演算部３１と、上記モータ駆動回路４０を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４４と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
マイコン２９は、各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ／ｑ座標系に写像することにより（ｄ／ｑ変換）、同ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行する。そして、モータ駆動回路４０を構成するＦＥＴのオン/オフタイミングを決定するＤＵＴＹ指令値をＰＷＭ変換部３６で生成し、そのＤＵＴＹ指令値に基づいてゲートオン/オフ信号の出力を実行する。
The
詳述すると、トルクセンサ２６により検出された操舵トルクτ、及び車速センサ２５により検出された車速Ｖは、電流指令値演算部３１内のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊生成部３１aに入力される。そして、電流センサ３０ｕ、３０ｖ、３０ｗにより検出された各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、Ａ／Ｄ変換器４１を介して、ｄ／ｑ変換演算部３２へ入力される。
More specifically, the steering torque τ detected by the
また、レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７で生成されたレゾルバ入力信号は、Ｄ／Ａ変換器４２を介して、モータ回転角センサ（レゾルバ）２２に入力される。そして、モータ回転角センサ（レゾルバ）２２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４３を介して、レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７に入力され、レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７において、モータ回転角θｍが生成される。
The resolver input signal generated by the resolver signal (input / output signal)
次に、レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７において、生成されたモータ回転角θｍは、ｄ／ｑ変換演算部３２へ入力される。そして、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊生成部３１aは、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、アシストトルクの制御目標であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算し、ｄ／ｑ変換演算部３２は、入力されたモータ回転角θｍに基づいて、各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ／ｑ座標系のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する。
Next, in the resolver signal (input / output signal)
ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊生成部３１aにより生成されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、並びにｄ／ｑ変換演算部３２により演算されたｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑは、それぞれｄ／ｑ各軸に対応するｄ軸電流制御演算部３３、ｑ軸電流制御演算部３４に入力される。
The q-axis current command value Iq * generated by the q-axis current command value Iq * generating
尚、本実施形態では、電流指令値演算部３１では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロ（Ｉｄ＊＝０）が生成される。そして、ｄ軸電流制御演算部３３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流値Ｉｄとの偏差に基づくフィードバック制御（比例器＋積分器＋微分器）によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。同様に、ｑ軸電流制御演算部３４は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流値Ｉｑとの偏差に基づくフィードバック制御（比例器＋積分器＋微分器）によりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。
In the present embodiment, the current command
ｄ軸電流制御演算部３３、ｑ軸電流制御演算部３４により演算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、モータ回転角θｍとともにｄ／ｑ逆変換演算部３５に入力される。ｄ／ｑ逆変換演算部３５は、入力されたモータ回転角θｍに基づきｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を三相の各相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。そして、ＰＷＭ変換部３６は、この各相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、及びバッテリ２８の電源電圧をＡ／Ｄ変換器４５を介して得られたバッテリ電圧値ＶＢに基づいて、各相のＤＵＴＹ指令値を生成し、モータ制御信号として、モータ駆動回路４０に出力される。
The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * calculated by the d-axis current
次に、ｄ軸電流制御演算部３３、ｑ軸電流制御演算部３４の詳細を図２に基づいて説明する。
ｄ軸電流制御演算部３３には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロ（Ｉｄ＊＝０）が入力される。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、ｄ／ｑ変換演算部３２により演算されたｄ軸電流値Ｉｄと減算器３３Ｊ１で減算され、ｄ軸偏差電流値ΔＩｄを生成する。生成されたｄ軸偏差電流値ΔＩｄは、ｄ軸電流制御演算部３３内の記載されていない比例器、積分器、及び微分器に入力される。そして、比例器、積分器、及び微分器の出力は加算器で加算され、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊としてｄ／ｑ逆変換演算部３５に入力される。
Next, details of the d-axis current
Zero (Id * = 0) is input to the d-axis current
更に、ｑ軸電流制御演算部３４には、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊生成部３１aより演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力される。ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ｄ／ｑ変換演算部３２により演算されたｑ軸電流値Ｉｑと減算器３４Ｊ１で減算され、ｑ軸偏差電流値ΔＩｑを生成する。生成されたｑ軸偏差電流値ΔＩｑは、ｑ軸電流制御演算部３４内の記載されていない比例器、積分器、及び微分器に入力される。そして、比例器、積分器、及び微分器の出力は加算され、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊としてｄ／ｑ逆変換演算部３５に入力される。
Further, the q-axis current command value Iq * calculated by the q-axis current command value Iq *
次に、本実施形態のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７、について説明する前に、図５の従来のレゾルバ信号生成部３７aのブロック図の機能を説明する。
従来のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７aは、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）を生成するための、基準クロックを生成する基本クロック生成部５０を、有している。基本クロック生成部５０で生成された基本クロックは、入力信号生成用カウンタ部５１に入力されて、カウントされる。
Next, before describing the resolver signal (input / output signal)
The conventional resolver signal (input / output signal)
そして、所定のカウンタ値が後段のＳＩＮテーブル５２に入力される。ＳＩＮテーブル５２は、所定のカウンタ値に対応したＳＩＮの値がテーブル形式で記憶されている。そして、上記所定のカウンタ値に対応したＳＩＮの値がテーブルから読み出され、後段のＤ／Ａ変換器４２に出力される。
Then, a predetermined counter value is input to the subsequent SIN table 52. The SIN table 52 stores SIN values corresponding to predetermined counter values in a table format. Then, the SIN value corresponding to the predetermined counter value is read from the table and output to the D /
Ｄ／Ａ変換器４２に入力されたＳＩＮの値は、デジタル値からアナログ値に変換され、後段のアンプ部６０で増幅された後、レゾルバ２２に入力信号（励磁信号）として入力される。尚、本実施形態のレゾルバは、１相入力、２相出力であり、入力部及び出力部共、ステータに巻線があるリラクタンスレゾルバ（図示せず）について記載されている。
The SIN value input to the D /
一方、レゾルバ２２からは、２相の出力信号（誘起信号）が出力される。２相の出力信号のうち、一方は、ＳＩＮ波信号であり、他方は、ＣＯＳ波信号である。２相の出力信号は、差動アンプ部６１でそれぞれ増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４３から所定のサンプリング周期にてサンプリングされ、マイコン２９に、サンプリング値が取り込まれる。Ａ／Ｄ変換器４３から、所定のサンプリング周期でマイコン２９に、取り込まれたＳＩＮ波信号、及び、ＣＯＳ波信号は、出力信号振幅演算部５６で、ＳＩＮ波信号、及び、ＣＯＳ波信号のそれぞれの振幅値が、最小２乗演算法により算出される。
On the other hand, the
そして、出力信号振幅演算部５６で演算された、ＳＩＮ波信号、及び、ＣＯＳ波信号のそれぞれの振幅値は、回転角度演算部（回転角度演算手段）５７に入力され、回転角度演算部５７でモータ回転角θｍが演算される。一方、基本クロック生成部５０で生成された基本クロックは、基準サンプリング時間カウンタ部（基準サンプリング時間生成手段）５３に入力される。そして、基準サンプリング時間カウンタ部５３がカウントした所定のサンプリング周期で、Ａ／Ｄ変換器４３から、ＳＩＮ波信号、及び、ＣＯＳ波信号をサンプリングし、デジタル値をマイコン２９に取り込む。
The amplitude values of the SIN wave signal and the COS wave signal calculated by the output signal
次に、従来のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７aで生成した波形を図６を用いて説明する。図６は、従来のレゾルバ信号生成部の正常時（サンプリング値にノイズが乗っていない場合）の、入出力信号と基準サンプリング点、及びサンプリング値の説明図である。図６の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。曲線Ｌ１１は、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）である。
Next, waveforms generated by the conventional resolver signal (input / output signal)
また、曲線Ｌ１２は、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＳＩＮ波である。同じく、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＣＯＳ波は図示していない。図６では、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）の一周期を４等分した時間を、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のＡ／Ｄ変換器４３の基準サンプリング時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）としている。即ち、本実施形態では、基準サンプリング点は、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４の一周期の４点となる。
A curve L12 is a SIN wave in the output signal (induced signal) of the
そして、基準サンプリング点でサンプリングしたレゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）のサンプリング値は、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４となる。この場合は、サンプリング値にノイズが乗っていないので、サンプリング値は、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）の近傍の値となっている。
The sampling values of the output signal (induced signal: SIN wave) of the
次に、従来のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７aで生成した波形の異常時（サンプリング値にノイズが乗っている）の、入出力信号と基準サンプリング点、及びサンプリング値の説明を図７で行う。図７の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。曲線Ｌ２１は、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）である。また、曲線Ｌ２２は、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＳＩＮ波である。同じく、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＣＯＳ波は図示していない。
Next, a description of the input / output signal, the reference sampling point, and the sampling value when the waveform generated by the conventional resolver signal (input / output signal)
図７では、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）の一周期を４等分した時間を、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のＡ／Ｄ変換器４３の基準サンプリング時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）としている。即ち、基準サンプリング点は、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４の４点となる。ここまでの記述は、図６と同じである。
In FIG. 7, the time obtained by dividing one period of the input signal (excitation signal) of the
図７でわかるように、基準サンプリング点Ｐ１１でサンプリングしたレゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）のサンプリング値は、ノイズが乗っているので、ノイズの乗ったサンプリング値（誘起信号）Ｑ１１となり、ノイズが乗っていないサンプリング値Ｓ１１より小さい値となる。
次に、基準サンプリング点Ｐ１２でサンプリングしたレゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）のサンプリング値は、ノイズが乗っていないので、サンプリング値Ｓ１２となる。
As can be seen from FIG. 7, since the sampling value of the output signal (induced signal: SIN wave) of the
Next, the sampling value of the output signal (induced signal: SIN wave) of the
更に、基準サンプリング点Ｐ１３でサンプリングしたレゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）のサンプリング値は、ノイズが乗っているので、ノイズの乗ったサンプリング値Ｑ１３となり、ノイズが乗っていないサンプリング値Ｓ１３より小さい値となる。そして、基準サンプリング点Ｐ１４でサンプリングしたレゾルバ２２の出力信号（誘起信号：ＳＩＮ波）のサンプリング値は、ノイズが乗っていないので、サンプリング値Ｓ１４となる。即ち、図７で示すように、サンプリング周期（ｔ３−ｔ１）でノイズが乗ると、モータ回転角θｍとして、正確な値を得ることができない。
Furthermore, since the sampling value of the output signal (induced signal: SIN wave) of the
次に、本実施形態のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７のブロック図を、図３に基づいて、説明する。従来のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７aのブロック図である図５と、本実施形態のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７のブロック図との相違点は、本実施形態のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７のブロック図が、ランダム時間生成部（ランダム時間生成手段）５４、９０度位相差カウンタ部（第２のサンプリング手段）５５、及び加算部（第１のサンプリング手段）５８、及び加算部５９を有する点のみである。
Next, a block diagram of the resolver signal (input / output signal)
即ち、レゾルバ２２から出力された、２相の出力信号は、差動アンプ部６１でそれぞれ増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４３から所定のサンプリング周期にてサンプリングされ、マイコン２９に、サンプリング値が取り込まれる。従来は、基準サンプリング時間カウンタ部（基準サンプリング時間生成手段）５３で生成されたサンプリング周期のみでサンプリングされていた。
That is, the two-phase output signal output from the
それに対して、本実施形態では、基準サンプリング時間カウンタ部（基準サンプリング時間生成手段）５３以外に、ランダム時間生成部（ランダム時間生成手段）５４が構成されている。即ち、基準サンプリング時間カウンタ部（基準サンプリング時間生成手段）５３から出力された基準サンプリング周期に、ランダム時間生成部（ランダム時間生成手段）５４から出力されたランダムサンプリング周期が加算部（第１のサンプリング手段）５８で加算される。更に、加算部（第１のサンプリング手段）５８から出力された新たなサンプリング周期と、新たなサンプリング周期と９０度位相差を有したサンプリング周期が、９０度位相差カウンタ部（第２のサンプリング手段）５５で生成された後、加算部５９で加算され、更に新たなサンプリング周期でＡ／Ｄ変換器４３からデータが取り込まれる。その結果、周期的なノイズがサンプリングデータに乗ることは少なくなるので、より正確なモータ回転角を得ることができる。
On the other hand, in this embodiment, in addition to the reference sampling time counter unit (reference sampling time generation unit) 53, a random time generation unit (random time generation unit) 54 is configured. That is, the random sampling period output from the random time generating part (random time generating part) 54 is added to the reference sampling period output from the reference sampling time counter part (reference sampling time generating part) 53. Means) 58 is added. Further, a new sampling period output from the adding unit (first sampling unit) 58 and a sampling period having a 90-degree phase difference from the new sampling period are converted into a 90-degree phase difference counter unit (second sampling unit). ) 55 and then added by the
更に、本実施形態の基準サンプリング時間カウンタ部５３を詳述する。モータ回転角を得るためには、電気角差がπ／２のサンプリング点２点でサンプリングしたサンプリング値の組が１組以上必要である。当然、サンプリング値が多くなれば、モータ回転角の精度は向上するが、マイコンに負荷がかかるので、サンプリング数はトレードオフで決定する。本実施形態では、入力信号（励磁信号）の一周期中に４点のサンプリングを行うこととしている。
Further, the reference sampling
次に、本実施形態のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７のブロック図に基づいて生成した波形を、図４を用いて説明する。図４は、レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部３７のブロック図に基づいて生成した、入出力信号と基準サンプリング点、及びサンプリング値の説明図である。
図４の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。曲線Ｌ３１は、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）である。また、曲線Ｌ３２は、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＳＩＮ波である。同じく、レゾルバ２２の出力信号（誘起信号）のうちの、ＣＯＳ波は図示していない。
Next, waveforms generated based on the block diagram of the resolver signal (input / output signal)
The horizontal axis in FIG. 4 is time, and the vertical axis is voltage. A curve L31 is an input signal (excitation signal) of the
図４では、レゾルバ２２の入力信号（励磁信号）の正側ピーク点と負側ピーク点の時間を、基準サンプリング時間（ｔ１、ｔ３）とすると、基準サンプリング点は、Ｐ１１、Ｐ１３の２点となる。
In FIG. 4, when the time of the positive side peak point and the negative side peak point of the input signal (excitation signal) of the
そして、基準サンプリング時間ｔ１でのランダム時間をΔｔ１とすると、第１のランダムサンプリング時間は、ｔ１＋Δｔ１となり、ランダムサンプリング点は、ＰＳ３１となる。更に、ランダムサンプリング点ＰＳ３１でサンプリングしたランダムサンプリング値は、Ｓ３１となる。 When the random time at the reference sampling time t1 is Δt1, the first random sampling time is t1 + Δt1, and the random sampling point is PS31. Further, the random sampling value sampled at the random sampling point PS31 is S31.
また、第１のランダムサンプリング時間に対して対となる第２のサンプリング時間は、ランダムサンプリング点ＰＳ３１から電気角でπ／２の時点である。この時点は、ｔ１＋Δｔ１＋π／（２・ω）となる。そして、サンプリング点ＰＳ３２でサンプリングしたサンプリング値は、Ｓ３２となる。ここで、ωはレゾルバ２２の励磁信号の励磁周波数である。
Further, the second sampling time paired with the first random sampling time is a time point of π / 2 in electrical angle from the random sampling point PS31. This time point is t1 + Δt1 + π / (2 · ω). The sampling value sampled at the sampling point PS32 is S32. Here, ω is the excitation frequency of the excitation signal of the
次に、基準サンプリング時間ｔ３でのランダム時間をΔｔ３とすると、第３のランダムサンプリング時間は、ｔ３＋Δｔ３となり、ランダムサンプリング点は、ＰＳ３３となる。更に、ランダムサンプリング点ＰＳ３３でサンプリングしたランダムサンプリング値は、Ｓ３３となる。 Next, if the random time at the reference sampling time t3 is Δt3, the third random sampling time is t3 + Δt3, and the random sampling point is PS33. Further, the random sampling value sampled at the random sampling point PS33 is S33.
また、第３のランダムサンプリング時間に対して対となる第４のサンプリング時間は、ランダムサンプリング点ＰＳ３３から電気角でπ／２の時点である。この時点は、ｔ３＋Δｔ３＋π／（２・ω）となる。そして、サンプリング点ＰＳ３４でサンプリングしたランダムサンプリング値は、Ｓ３４となる。 Also, the fourth sampling time paired with the third random sampling time is a time point π / 2 in electrical angle from the random sampling point PS33. This time point is t3 + Δt3 + π / (2 · ω). The random sampling value sampled at the sampling point PS34 is S34.
以下、同様な方法でサンプリングを実施するので、レゾルバ２２の出力信号のサンプリング値は、各基準サンプリング時間に、各ランダム時間を加算した時間でサンプリングされるので、基準サンプリング周期に同期したノイズが出力信号（誘起信号）に乗っても、全てのサンプリング値にノイズが乗ることはなく、モータ回転角の精度が向上する。
Hereinafter, since sampling is performed in the same manner, the sampling value of the output signal of the
次に、上記のように構成された本実施形態のレゾルバ信号処理装置の作用及び効果について説明する。
本実施形態では、サイン波形状の入力信号の正側ピーク点と負側ピーク点をサンプリングする基準サンプリング時間と、各基準サンプリング時間に対して、ランダムな進み時間、または、ランダムな遅れ時間を生成するランダム時間生成手段と、各基準サンプリング時間に、ランダム時間生成手段で生成した各ランダム時間を加算した第１のサンプリング時間でサンプリングされるサンプリング手段と、第１のサンプリング時間に対して９０度の位相差を有する第２のサンプリング時間でサンプリングされるサンプリング手段と、第１、及び第２のサンプリング手段により、出力信号よりサンプリングされたサンプリング値に基づいて、回転角度を演算する回転角度演算手段とを備える構成とした。
Next, the operation and effect of the resolver signal processing device of the present embodiment configured as described above will be described.
In this embodiment, a reference sampling time for sampling a positive peak point and a negative peak point of a sine wave shaped input signal, and a random advance time or random delay time for each reference sampling time are generated. A random time generating means, a sampling means for sampling at a first sampling time obtained by adding each random time generated by the random time generating means to each reference sampling time, and 90 degrees with respect to the first sampling time. A sampling means for sampling at a second sampling time having a phase difference; and a rotation angle calculating means for calculating a rotation angle based on sampling values sampled from the output signal by the first and second sampling means. It was set as the structure provided with.
即ち、サンプリング周期を各サンプリング点２点の組に応じてランダムになるようにしたので、周期性のあるノイズが出力信号に乗っても、サンプリング値は影響を受けにくい。その結果、ノイズの影響の小さい、より正確な回転角度を出力するレゾルバ信号処理装置を提供することができる。 That is, since the sampling cycle is random according to the set of two sampling points, the sampling value is not easily affected even if periodic noise is applied to the output signal. As a result, it is possible to provide a resolver signal processing device that outputs a more accurate rotation angle that is less affected by noise.
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、出力信号（誘起信号）の１周期中に４点のサンプリングを行ったが、９０度の位相差を有するサンプリング点２点でサンプリングするサンプリングデータの組は出力信号（誘起信号）の１周期中に何組あってもよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In this embodiment, four points are sampled during one cycle of the output signal (induced signal). However, a set of sampling data sampled at two sampling points having a phase difference of 90 degrees is an output signal (induced signal). ) Any number of sets may be included in one cycle.
・本実施形態では、一相入力、二相出力のレゾルバの構成としたが、これに限定することはなく、多相入力、多相出力のレゾルバに適用してもよい。 In the present embodiment, a single-phase input / two-phase output resolver is used. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a multi-phase input / multi-phase output resolver.
・本実施形態では、モータ回転角を検出するセンサとしてレゾルバを使用したが、これに限定することはなく、位置検出器としてのレゾルバに適用してもよい。 In the present embodiment, the resolver is used as a sensor for detecting the motor rotation angle, but the present invention is not limited to this, and may be applied to a resolver as a position detector.
・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳ、または、ＥＰＳ以外のレゾルバを用いる任意のシステムに適用してもよい。 In the present embodiment, the present invention is embodied in the column assist EPS, but the present invention may be applied to any system using a rack assist EPS, a pinion assist EPS, or a resolver other than EPS.
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
８：コラムシャフト、９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２１：モータ、
２２：モータ回転角センサ（レゾルバ）、２３：減速機構、
２４：ＥＰＳアクチュエータ、２５：車速センサ、
２６：トルクセンサ、２７：ＥＣＵ、２８：バッテリ、２９：マイコン、
３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ：電流センサ、
３１：電流指令値演算部、３１a：ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊生成部、
３２：ｄ／ｑ変換演算部、３３：ｄ軸電流制御演算部、３４：ｑ軸電流制御演算部、３３Ｊ１、３４Ｊ１：減算器、３５：ｄ／ｑ逆変換演算部、３６：ＰＷＭ変換部、
３７：レゾルバ信号（入力・出力信号）生成部、
３７a：従来のレゾルバ信号（入力・出力信号）生成部、
４０：モータ駆動回路、４１、４３、４５：Ａ／Ｄ変換器、４２：Ｄ／Ａ変換器、
４４：モータ制御信号生成部、
５０：基本クロック生成部、５１：入力信号生成用カウンタ部、
５２：ＳＩＮテーブル、
５３：基準サンプリング時間カウンタ部（基準サンプリング時間生成手段）、
５４：ランダム時間生成部（ランダム時間生成手段）、
５５：９０度位相差カウンタ部（第２のサンプリング手段）、
５６：出力信号振幅演算部、５７：回転角度演算部（回転角度演算手段）、
５８：加算部（第１のサンプリング手段）、５９：加算部、
６０：アンプ部、６１：差動アンプ部、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、θｍ：モータ回転角、ＶＢ：バッテリ電圧値、
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ：各相電流値、
Ｉｑ＊：ｑ軸電流指令値、Ｉｄ＊：ｄ軸電流指令値、
Ｉｄ：ｄ軸電流値、ΔＩｄ：ｄ軸偏差電流値、ΔＩｑ：ｑ軸偏差電流値、
Ｉｑ：ｑ軸電流値、Ｖｄ＊：ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ＊：ｑ軸電圧指令値、
Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊：各相電圧指令値、
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５：基準サンプリング時間、
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５：基準サンプリング点（励磁信号）、
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５：サンプリング値（誘起信号）、
Ｑ１１、Ｑ１３、Ｑ１５：ノイズの乗ったサンプリング値（誘起信号）、
Δｔ１：基準サンプリング時間ｔ１でのランダム時間、
Δｔ３：基準サンプリング時間ｔ３でのランダム時間、
ＰＳ３１、ＰＳ３２、ＰＳ３３、ＰＳ３４、ＰＳ３５：ランダムサンプリング点（励磁信号）、
Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５：ランダムサンプリング値（誘起信号）、
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１：入力信号（励磁信号）、
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２：出力信号（誘起信号）、
ω：レゾルバ２２の励磁信号の励磁周波数
1: Electric power steering device (EPS), 2: Steering,
3: Steering shaft, 4: Rack and pinion mechanism, 5: Rack shaft,
8: column shaft, 9: intermediate shaft, 10: pinion shaft, 11: tie rod, 12: steered wheel, 21: motor,
22: Motor rotation angle sensor (resolver), 23: Deceleration mechanism,
24: EPS actuator, 25: Vehicle speed sensor,
26: torque sensor, 27: ECU, 28: battery, 29: microcomputer,
30u, 30v, 30w: current sensor,
31: current command value calculation unit, 31a: q-axis current command value Iq * generation unit,
32: d / q conversion calculation unit, 33: d-axis current control calculation unit, 34: q-axis current control calculation unit, 33J1, 34J1: subtractor, 35: d / q reverse conversion calculation unit, 36: PWM conversion unit,
37: Resolver signal (input / output signal) generator,
37a: a conventional resolver signal (input / output signal) generator,
40: Motor drive circuit, 41, 43, 45: A / D converter, 42: D / A converter,
44: Motor control signal generator,
50: Basic clock generation unit, 51: Input signal generation counter unit,
52: SIN table
53: Reference sampling time counter (reference sampling time generating means),
54: Random time generator (random time generator),
55: 90 degree phase difference counter unit (second sampling means),
56: output signal amplitude calculation unit, 57: rotation angle calculation unit (rotation angle calculation means),
58: Adder (first sampling means), 59: Adder,
60: Amplifier section, 61: Differential amplifier section,
V: vehicle speed, τ: steering torque, θm: motor rotation angle, VB: battery voltage value,
Iu, Iv, Iw: current value of each phase,
Iq *: q-axis current command value, Id *: d-axis current command value,
Id: d-axis current value, ΔId: d-axis deviation current value, ΔIq: q-axis deviation current value,
Iq: q-axis current value, Vd *: d-axis voltage command value, Vq *: q-axis voltage command value,
Vu *, Vv *, Vw *: Voltage command values for each phase,
t1, t2, t3, t4, t5: reference sampling time,
P11, P12, P13, P14, P15: Reference sampling points (excitation signals),
S11, S12, S13, S14, S15: Sampling value (induced signal),
Q11, Q13, Q15: sampling values with noise (induced signals),
Δt1: random time at the reference sampling time t1,
Δt3: random time at the reference sampling time t3,
PS31, PS32, PS33, PS34, PS35: random sampling points (excitation signals),
S31, S32, S33, S34, S35: Random sampling value (induced signal),
L11, L21, L31: input signal (excitation signal),
L12, L22, L32: output signal (induced signal),
ω: excitation frequency of excitation signal of
Claims (1)
前記サイン波形状の入力信号の整数倍の周波数で基準サンプリング時間を生成する基準サンプリング時間生成手段と、
前記各基準サンプリング時間に対してランダムな進み時間、またはランダムな遅れ時間を生成するランダム時間生成手段と、
前記各基準サンプリング時間に前記ランダム時間生成手段で生成した各ランダム時間を加算したサンプリング時間で出力信号をサンプリングする第１のサンプリング手段と、
前記第１のサンプリング手段からサンプリングしたサンプリング時間に対して９０度の位相差を有するサンプリング時間で出力信号をサンプリングする第２のサンプリング手段と、
前記第１、及び第２のサンプリング手段により、前記出力信号よりサンプリングされたサンプリング値に基づいて、回転角度を演算する回転角度演算手段とを備えることを、
特徴とするレゾルバ信号処理装置。 A resolver signal processing device having a sine wave shaped input signal and an output signal,
Reference sampling time generating means for generating a reference sampling time at a frequency that is an integral multiple of the sine wave shaped input signal;
Random time generation means for generating a random advance time or random delay time for each reference sampling time;
First sampling means for sampling an output signal at a sampling time obtained by adding each random time generated by the random time generating means to each reference sampling time;
Second sampling means for sampling the output signal at a sampling time having a phase difference of 90 degrees with respect to the sampling time sampled from the first sampling means;
A rotation angle calculating means for calculating a rotation angle based on a sampling value sampled from the output signal by the first and second sampling means;
A resolver signal processing device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013147346A JP2015021729A (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Resolver signal processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013147346A JP2015021729A (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Resolver signal processing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015021729A true JP2015021729A (en) | 2015-02-02 |
Family
ID=52486330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013147346A Pending JP2015021729A (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Resolver signal processing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015021729A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111902702A (en) * | 2019-03-01 | 2020-11-06 | 东芝三菱电机产业***株式会社 | Resolver signal processing device, driving device, resolver signal processing method, and program |
-
2013
- 2013-07-16 JP JP2013147346A patent/JP2015021729A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111902702A (en) * | 2019-03-01 | 2020-11-06 | 东芝三菱电机产业***株式会社 | Resolver signal processing device, driving device, resolver signal processing method, and program |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9112436B2 (en) | System for controlling controlled variable of rotary machine | |
| US8504242B2 (en) | Motor controller and electronic power steering apparatus | |
| JP5082719B2 (en) | Motor control device and electric power steering device | |
| JP6238264B2 (en) | AC rotating machine control device | |
| JP2015220884A (en) | Controller of rotary machine | |
| JP2013046436A (en) | Motor control device and electrically driven power steering device | |
| JP2011097679A (en) | Manufacturing method of rotation angle detection device, rotation angle detection device, motor control device and electric power steering device | |
| CN109451782B (en) | Electric power steering apparatus | |
| CN111010057B (en) | Inverter commutation technique for five-step motor drive | |
| JP2012147532A (en) | Electric power steering apparatus | |
| JP6237255B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2014139039A (en) | Electric power steering device | |
| JP2015021729A (en) | Resolver signal processing device | |
| JP2014209064A (en) | Resolver signal processor | |
| JP2013005624A (en) | Vehicle steering device | |
| JP2001037282A (en) | Electric controller for multiphase ac motor | |
| JP2008062711A (en) | Motor control device | |
| JP2013159240A (en) | Electric power steering device | |
| JP2013243832A (en) | Electrically-driven power steering device | |
| JP6256080B2 (en) | Resolver abnormality detection device | |
| JP2014100981A (en) | Electric power steering device | |
| JP5641189B2 (en) | Motor control device, electric power steering device, and motor impedance optimization method | |
| JP2014046881A (en) | Electric power steering device | |
| JP3771509B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2013189123A (en) | Electric power steering device |