JP2015021729A - Resolver signal processing device - Google Patents
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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.
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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 |
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