JP7165691B2 - Angle detector - Google Patents

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Description

本発明は、角度検出装置に関する。 The present invention relates to an angle detection device.

下記特許文献１には、レゾルバの検出誤差を補正する角度検出装置が開示されている。具体的には、上記角度検出装置は、レゾルバからの検出信号によって検出された角度信号から速度信号を求め、モータの一回転分の速度信号に対して周波数解析を行うことで周波数成分毎の検出誤差を算出する。そして、上記角度検出装置は、その検出誤差を合成して得られる推定角度誤差信号を用いて上記角度信号を補正する。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200003 discloses an angle detection device that corrects detection errors of a resolver. Specifically, the angle detection device obtains a speed signal from the angle signal detected by the detection signal from the resolver, and performs frequency analysis on the speed signal for one rotation of the motor to detect each frequency component. Calculate the error. Then, the angle detection device corrects the angle signal using an estimated angle error signal obtained by synthesizing the detection errors.

特開２００９－１５６８５２号公報JP 2009-156852 A

ところで、モータが低回転状態である場合には、モータの回転方向の切り替わりの箇所でモータが共振する場合がある。したがって、上記共振によって速度信号が変動してしまい、検出誤差の算出精度が低下する。その結果、角度信号の補正精度が低下する。 By the way, when the motor is in a low rotation state, the motor may resonate at the point where the rotation direction of the motor is switched. Therefore, the velocity signal fluctuates due to the resonance, and the accuracy of detection error calculation decreases. As a result, the correction accuracy of the angle signal is lowered.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、角度信号の補正精度の低下を抑制する角度検出装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an angle detection device that suppresses deterioration in correction accuracy of an angle signal.

（１）本発明の一態様は、回転センサから出力された、回転機の回転に応じた検出信号に基づいて前記回転機の回転角度を検出し、前記検出した回転角度を示す角度信号を出力する信号出力部と、前記回転機の角速度を算出し、算出した前記角速度を周波数解析することによって前記検出信号に含まれる検出誤差を算出し、算出した前記検出誤差を用いて前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正する誤差補正部と、前記回転機の回転数に基づいて前記回転機が停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定する回転状態判定部と、を備え、前記誤差補正部は、前記回転機が低回転状態である場合には、前記角速度に対する前記周波数解析を行わずに、前回算出した検出誤差を用いて、前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正することを特徴とする角度検出装置である。 (1) One aspect of the present invention detects the rotation angle of the rotating machine based on a detection signal according to the rotation of the rotating machine, which is output from a rotation sensor, and outputs an angle signal indicating the detected rotation angle. a signal output unit that calculates the angular velocity of the rotating machine, calculates the detection error contained in the detection signal by frequency-analyzing the calculated angular velocity, and uses the calculated detection error from the signal output unit an error correction unit that corrects the output angle signal; and a rotation state determination unit that determines whether the rotating machine is in a predetermined low rotation state including a stopped state based on the rotation speed of the rotating machine. , the error correction unit corrects the angle output from the signal output unit using the previously calculated detection error without performing the frequency analysis for the angular velocity when the rotating machine is in a low rotation state. An angle detection device characterized by correcting a signal.

（２）上記（１）の角度検出装置であって、前記信号出力部は、前記回転機が所定の角度だけ回転するごとに割込み信号を生成し、前記誤差補正部は、前記割込み信号が出力される時間間隔によって前記角速度を算出してもよい。 (2) In the angle detection device of (1) above, the signal output unit generates an interrupt signal each time the rotating machine rotates by a predetermined angle, and the error correction unit outputs the interrupt signal. The angular velocity may be calculated according to the time interval between the time intervals.

（３）上記（２）の角度検出装置であって、前記誤差補正部は、前記角速度に対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求めるフーリエ変換部と、前記フーリエ係数を用いて前記検出誤差を算出し、算出した検出誤差に基づいて前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正する補正処理部と、を備え、前記フーリエ変換部は、前記回転状態判定部により前記回転機が低回転状態であると判定された場合には、前記フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出した前記フーリエ係数を前記補正処理部に出力してもよい。 (3) In the angle detection device of (2) above, the error correction unit includes a Fourier transform unit that obtains Fourier coefficients by performing a discrete Fourier transform on the angular velocity, and the detection using the Fourier coefficients. a correction processing unit that calculates an error and corrects the angle signal output from the signal output unit based on the calculated detection error; When it is determined that the rotation speed is low, the previously calculated Fourier coefficient may be output to the correction processing unit without calculating the Fourier coefficient.

（４）上記（１）から（３）のいずれかの角度検出装置であって、前記回転状態判定部は、前記回転機の回転数が所定の範囲以内である場合は、前記回転機が低回転状態であると判定してもよい。 (4) In the angle detection device according to any one of (1) to (3) above, the rotation state determination unit detects that the rotation speed of the rotating machine is within a predetermined range. You may determine with it being a rotation state.

以上説明したように、本発明によれば、角度信号の補正精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress deterioration in the correction accuracy of the angle signal.

本実施形態に係る角度検出装置１の概略構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a schematic structure of angle detecting device 1 concerning this embodiment. 本実施形態に係る角度検出装置１の低回転状態を説明する図である。It is a figure explaining the low rotation state of the angle detection apparatus 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る角度検出装置１の低回転状態での補正処理を説明する図である。It is a figure explaining the correction|amendment process in the low rotation state of the angle detection apparatus 1 which concerns on this embodiment.

以下、本実施形態に係る角度検出装置を、図面を用いて説明する。 An angle detection device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る角度検出装置１の概略構成の一例を示す図である。本実施形態に係る角度検出装置１は、レゾルバＲ（回転センサ）から出力される検出信号Ｓｄに基づいて回転機Ｍの回転角度θを検出する。なお、回転機Ｍの回転角度θは、回転機Ｍの回転位置と同義である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an angle detection device 1 according to this embodiment. The angle detection device 1 according to this embodiment detects the rotation angle θ of the rotating machine M based on the detection signal Sd output from the resolver R (rotation sensor). The rotation angle θ of the rotating machine M is synonymous with the rotational position of the rotating machine M.

レゾルバＲは、回転機Ｍの回転を検出し、その回転に応じたアナログ信号である検出信号Ｓｄを出力する。ここで、レゾルバＲは、機械的に堅牢であり、耐環境性に優れるため、例えば車両駆動用のモータやパワーステアリング用のモータ等の回転機Ｍの回転角度の検出に広く用いられている。ただし、通常、レゾルバＲにより得られる回転機Ｍの回転角度θには、レゾルバＲ内の巻線のアンバランスや巻線の相互干渉によって検出誤差ＤＥが含まれる。検出誤差ＤＥは、レゾルバＲの固有の交流成分であり、限られた成分（主要次数ｎ）に集中する。したがって、主要次数ｎで復元した信号波形は殆ど、検出誤差ＤＥの実波形と一致する。すなわち、誤差波形ＤＥは、レゾルバＲ固有の決められたｎ次成分から構成されており、再現性がある。検出誤差ＤＥが現れる上記主要次数ｎは既知である。なお、レゾルバＲの構成は公知であるので、詳細な図示や説明を省略する。 The resolver R detects the rotation of the rotary machine M and outputs a detection signal Sd, which is an analog signal corresponding to the rotation. Here, the resolver R is mechanically robust and has excellent environmental resistance, and is therefore widely used for detecting the rotation angle of a rotating machine M such as a motor for driving a vehicle or a motor for power steering. However, the rotation angle θ of the rotating machine M obtained by the resolver R usually includes a detection error DE due to unbalance of windings in the resolver R and mutual interference of windings. The detection error DE is an AC component inherent in the resolver R and concentrated in a limited component (dominant order n). Therefore, the reconstructed signal waveform at the dominant order n almost matches the actual waveform of the detection error DE. In other words, the error waveform DE is composed of predetermined n-order components unique to the resolver R, and has reproducibility. The principal order n at which the detection error DE appears is known. Since the configuration of the resolver R is well known, detailed illustration and description thereof will be omitted.

角度検出装置１は、例えば、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成される。角度検出装置１は、例えば、回転機Ｍを制御するＥＣＵ（モータＥＣＵ）である。 The angle detection device 1 is composed of, for example, a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, and the like. The angle detection device 1 is an ECU (motor ECU) that controls the rotating machine M, for example.

図１に示すように、角度検出装置１は、信号出力部２、タイマ３、時刻情報生成部４、回転数演算部５、回転状態判定部６及び誤差補正部７を備える。 As shown in FIG. 1, the angle detection device 1 includes a signal output section 2, a timer 3, a time information generation section 4, a rotation number calculation section 5, a rotation state determination section 6, and an error correction section 7.

信号出力部２は、レゾルバ・デジタル・コンバータ（ＲＤＣ）１０及び割込み信号生成部１１を備える。 The signal output unit 2 includes a resolver-to-digital converter (RDC) 10 and an interrupt signal generator 11 .

ＲＤＣ１０は、レゾルバＲから検出信号Ｓｄを取得し、その取得した検出信号Ｓｄに基づいて回転機Ｍの回転角度θを検出する。そして、ＲＤＣ１０は、その検出した回転角度θを示す角度信号Ｓａを誤差補正部７に出力する。この角度信号Ｓａは、デジタル信号である。 The RDC 10 acquires the detection signal Sd from the resolver R, and detects the rotation angle θ of the rotating machine M based on the acquired detection signal Sd. Then, the RDC 10 outputs an angle signal Sa indicating the detected rotation angle θ to the error correction section 7 . This angle signal Sa is a digital signal.

割込み信号生成部１１は、回転機Ｍが所定の角度θｔｈだけ回転するごとに割込み信号Ｗｓを時刻情報生成部４に出力する。所定の角度θｔｈは、０度から３６０度の間であればいくつでもよいが、例えば９０度である。
例えば、割込み信号生成部１１は、検出信号Ｓｄから得られた回転角度θに基づいて、回転機Ｍが所定の角度θｔｈだけ回転したか否かを判定して、回転機Ｍが所定の角度θｔｈだけ回転したと判定した場合には、割込み信号Ｗｓを時刻情報生成部４に出力する。したがって、所定の角度θｔｈが９０度である場合には、割込み信号生成部１１は、回転機Ｍが一回転する間に４つの割込み信号Ｗｓを時刻情報生成部４に出力する。 The interrupt signal generator 11 outputs an interrupt signal Ws to the time information generator 4 each time the rotating machine M rotates by a predetermined angle θth . The predetermined angle θ th may be any angle between 0 degrees and 360 degrees, and is, for example, 90 degrees.
For example, the interrupt signal generator 11 determines whether or not the rotating machine M has rotated by a predetermined angle θ th based on the rotation angle θ obtained from the detection signal Sd. If it is determined that the rotation has occurred by θ th , an interrupt signal Ws is output to the time information generator 4 . Therefore, when the predetermined angle θ th is 90 degrees, the interrupt signal generator 11 outputs four interrupt signals Ws to the time information generator 4 while the rotating machine M rotates once.

タイマ３は、角度検出装置１の駆動中に計時する。
時刻情報生成部４は、タイマ３を用いて、割込み信号生成部１１から割込み信号Ｗｓが出力される時間間隔ΔＴを計測する。例えば、時刻情報生成部４は、割込み信号生成部１１から割込み信号Ｗｓが入力されると、その割込み信号Ｗｓが入力されたときのタイマ３の計測値（以下、「タイマ情報」という。）をタイマ３から取得する。そして、時刻情報生成部４は、前回の割込み信号Ｗｓが入力されたときのタイマ情報と、今回の割込み信号Ｗｓが入力されたときのタイマ情報と、の差を求めることで時間間隔ΔＴを計測する。したがって、所定の角度θｔｈが９０度である場合には、時刻情報生成部４は、回転機Ｍが一回転する間に４つの時間間隔ΔＴを計測することになる。
時刻情報生成部４は、時間間隔ΔＴを誤差補正部７に出力する。 The timer 3 keeps time while the angle detection device 1 is being driven.
The time information generator 4 uses the timer 3 to measure the time interval ΔT between the interrupt signal generator 11 and the interrupt signal Ws. For example, when the interrupt signal Ws is input from the interrupt signal generator 11, the time information generator 4 generates the measurement value of the timer 3 when the interrupt signal Ws is input (hereinafter referred to as "timer information"). Acquired from timer 3. Then, the time information generator 4 measures the time interval ΔT by obtaining the difference between the timer information when the previous interrupt signal Ws is input and the timer information when the current interrupt signal Ws is input. do. Therefore, when the predetermined angle θ th is 90 degrees, the time information generator 4 measures four time intervals ΔT during one rotation of the rotary machine M.
The time information generator 4 outputs the time interval ΔT to the error corrector 7 .

回転数演算部５は、レゾルバＲから出力される検出信号Ｓｄに基づいて、回転機Ｍの回転数ＮＥを求める。ただし、回転数演算部５は、回転機Ｍの回転数ＮＥを求めることができれば、その回転機Ｍの回転数を算出する方法には特に限定されない。例えば、回転数演算部５は、回転機Ｍに流れる電流値に基づいて回転数ＮＥを求めてもよい。回転数演算部５は、算出した回転数ＮＥを回転状態判定部６に出力する。 The rotational speed calculator 5 obtains the rotational speed NE of the rotating machine M based on the detection signal Sd output from the resolver R. FIG. However, the rotation speed calculation unit 5 is not particularly limited to a method for calculating the rotation speed of the rotating machine M as long as the rotation speed NE of the rotating machine M can be obtained. For example, the rotational speed calculator 5 may obtain the rotational speed NE based on the current value flowing through the rotating machine M. The rotation speed calculation unit 5 outputs the calculated rotation speed NE to the rotation state determination unit 6 .

回転状態判定部６は、回転数演算部５が求めた回転数ＮＥに基づいて回転機Ｍが停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定する。例えば、回転状態判定部６は、図２に示すように、回転数ＮＥが所定の範囲Ｈ以内であると判定した場合は、回転機Ｍが低回転状態であると判定する。この所定の範囲Ｈは、第１の閾値ＮＥｔｈ１と第２の閾値ＮＥｔｈ２との間の範囲である。第１の閾値ＮＥｔｈ１が低回転状態での回転数ＮＥの上限値であり、第２の閾値ＮＥｔｈ２が低回転状態での回転数ＮＥの下限値である。ここで、例えば、回転機Ｍが正回転したときには回転数ＮＥは正の値となり、回転機Ｍが逆回転したときには回転数ＮＥは負の値となる。したがって、第１の閾値ＮＥｔｈ１は、回転機Ｍの正回転方向における、低回転状態と判定される回転数ＮＥの最大値である。また、第２の閾値ＮＥｔｈ２は、回転機Ｍの逆回転方向における、低回転状態と判定される回転数ＮＥの最大値である。 The rotation state determination unit 6 determines whether or not the rotating machine M is in a predetermined low rotation state including a stop state based on the rotation speed NE obtained by the rotation speed calculation unit 5 . For example, as shown in FIG. 2, the rotation state determination unit 6 determines that the rotating machine M is in the low rotation state when it determines that the rotation speed NE is within a predetermined range H. This predetermined range H is a range between the first threshold NEth1 and the second threshold NEth2. The first threshold NEth1 is the upper limit of the rotation speed NE in the low rotation state, and the second threshold NEth2 is the lower limit of the rotation speed NE in the low rotation state. Here, for example, the rotational speed NE takes a positive value when the rotating machine M rotates in the forward direction, and the rotational speed NE takes a negative value when the rotating machine M rotates in the reverse direction. Therefore, the first threshold NEth1 is the maximum value of the rotation speed NE in the forward rotation direction of the rotating machine M at which the rotation speed is determined to be low. The second threshold NEth2 is the maximum value of the rotation speed NE in the reverse rotation direction of the rotating machine M at which the rotation speed is determined to be low.

回転状態判定部６は、回転機Ｍが低回転状態であると判定した場合には、誤差補正部７に通知する。例えば、回転状態判定部６は、回転機Ｍが低回転状態であると判定した場合には、回転機Ｍが低回転状態であることを示す信号（以下、「低回転信号」という。）ＳＬを誤差補正部７に出力する。 The rotation state determination unit 6 notifies the error correction unit 7 when determining that the rotating machine M is in the low rotation state. For example, when the rotation state determination unit 6 determines that the rotating machine M is in the low rotation state, a signal (hereinafter referred to as "low rotation signal") S indicating that the rotating machine M is in the low rotation state. L is output to the error corrector 7 .

誤差補正部７は、時間間隔ΔＴに基づいて回転機Ｍの角速度ωを算出し、その算出した角速度ωを周波数解析することによって検出信号Ｓａに含まれる検出誤差ＤＥを算出する。そして、誤差補正部７は、算出した検出誤差ＤＥを用いて信号出力部２から出力される角度信号Ｓａを補正する。この角度信号Ｓａの補正後の信号を「角度信号Ｓａ´」と称する。
ただし、誤差補正部７は、回転機Ｍが低回転状態である場合には、角速度ωに対する周波数解析を行わずに、前回算出した検出誤差ＤＥを用いて、信号出力部２から出力される角度信号Ｓを補正する。 The error correction unit 7 calculates the angular velocity ω of the rotating machine M based on the time interval ΔT, and frequency-analyzes the calculated angular velocity ω to calculate the detection error DE included in the detection signal Sa. Then, the error correction section 7 corrects the angle signal Sa output from the signal output section 2 using the calculated detection error DE. A signal after the correction of the angle signal Sa is referred to as an "angle signal Sa'".
However, when the rotating machine M is in a low rotation state, the error correction unit 7 does not perform frequency analysis for the angular velocity ω, and uses the previously calculated detection error DE to calculate the angle output from the signal output unit 2. Correct the signal S.

以下に、本実施形態に係る誤差補正部７の概略構成について説明する。
誤差補正部７は、フーリエ係数算出部１２及び補正処理部１３を備える。 A schematic configuration of the error correction unit 7 according to this embodiment will be described below.
The error corrector 7 includes a Fourier coefficient calculator 12 and a correction processor 13 .

フーリエ係数算出部１２は、回転機Ｍの角速度ωに対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求める。
具体的には、フーリエ係数算出部１２は、角速度算出部２０、フーリエ変換部２１及び記憶部２２を備える。 The Fourier coefficient calculator 12 obtains a Fourier coefficient by performing a discrete Fourier transform on the angular velocity ω of the rotating machine M. FIG.
Specifically, the Fourier coefficient calculator 12 includes an angular velocity calculator 20 , a Fourier transform unit 21 and a storage unit 22 .

角速度算出部２０は、時刻情報生成部４から出力される時間間隔ΔＴに基づいて、回転機Ｍの角速度ωを求める。 The angular velocity calculator 20 obtains the angular velocity ω of the rotating machine M based on the time interval ΔT output from the time information generator 4 .

フーリエ変換部２１は、角速度算出部２０が求めた角速度ωのデータ（角速度信号）に対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求める。そして、フーリエ変換部２１は、求めたフーリエ係数を誤差補正部７に出力するとともに、当該フーリエ係数を記憶部２２に格納する。例えば、フーリエ変換部２１は、角速度算出部２０が求めた角速度ωのデータ（角速度信号）に対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求める。そして、フーリエ変換部２１は、求めたフーリエ係数を誤差補正部７に出力するとともに、当該フーリエ係数を記憶部２２に上書きする。したがって、記憶部２２には、前回のフーリエ係数が常に格納される。
ここで、フーリエ変換部２１は、回転状態判定部６から低回転信号ＳＬを受け取った場合、すなわち回転機Ｍが低回転状態であると判定された場合には、フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数を記憶部２２から読み出して、その読み出したフーリエ係数を補正処理部１３に出力する。 The Fourier transform unit 21 obtains a Fourier coefficient by performing a discrete Fourier transform on the data of the angular velocity ω (angular velocity signal) obtained by the angular velocity calculator 20 . The Fourier transform unit 21 then outputs the obtained Fourier coefficients to the error correction unit 7 and stores the Fourier coefficients in the storage unit 22 . For example, the Fourier transform unit 21 obtains Fourier coefficients by performing a discrete Fourier transform on the data of the angular velocity ω (angular velocity signal) obtained by the angular velocity calculator 20 . Then, the Fourier transform unit 21 outputs the obtained Fourier coefficients to the error correction unit 7 and overwrites the storage unit 22 with the Fourier coefficients. Therefore, the storage unit 22 always stores the previous Fourier coefficients.
Here, when the Fourier transform unit 21 receives the low rotation signal SL from the rotation state determination unit 6, that is, when it is determined that the rotating machine M is in the low rotation state, the Fourier transform unit 21 does not calculate the Fourier coefficient. Then, the Fourier coefficients calculated last time are read from the storage unit 22 and the read Fourier coefficients are output to the correction processing unit 13 .

フーリエ変換部２１は、角速度信号に対して離散フーリエ変換を行うことにより、積分範囲を回転機Ｍの一周期分（０から２π）として、主要次数ｎにおけるフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を求める。例えば、フーリエ変換部２１は、所定の角度θｔｈが９０度である場合には、９０度ごとに角速度ωが得られるため、その９０度ごとに求めた４つの主要次数ｎのフーリエ係数を加算することでフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を求める。 The Fourier transform unit 21 performs a discrete Fourier transform on the angular velocity signal to obtain Fourier coefficients (a n , b n ) at the main order n with the integration range set to one cycle (0 to 2π) of the rotating machine M as Ask. For example, when the predetermined angle θ th is 90 degrees, the Fourier transform unit 21 obtains the angular velocity ω every 90 degrees, so four Fourier coefficients of the major order n obtained every 90 degrees are added. By doing so, the Fourier coefficients (a n , b n ) are obtained.

フーリエ変換部２１は、フーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を補正処理部１３に出力するとともに、記憶部２２に格納する。フーリエ変換部２１は、回転状態判定部６から通知を受け取った場合、すなわち回転機Ｍが低回転状態であると判定された場合には、離散フーリエ変換によるフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を記憶部２２から読み出して、その読み出した前回のフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を補正処理部１３に出力する。 The Fourier transform unit 21 outputs the Fourier coefficients (a n , b n ) to the correction processing unit 13 and stores them in the storage unit 22 . When the Fourier transform unit 21 receives the notification from the rotation state determination unit 6, that is, when it determines that the rotating machine M is in the low rotation state, the Fourier transform unit 21 calculates Fourier coefficients (a n , b n ) by discrete Fourier transform. The previously calculated Fourier coefficients (a n , b n ) are read from the storage unit 22 without performing the calculation, and the read previous Fourier coefficients (a n , b n ) are output to the correction processing unit 13 .

記憶部２２には、フーリエ変換部２１により算出されたフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）を格納される。 The storage unit 22 stores the Fourier coefficients (a n , b n ) calculated by the Fourier transform unit 21 .

補正処理部１３は、フーリエ変換部２１により出力されたフーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）と、信号出力部２から得られた角度信号Ｓａとに基づいて検出誤差ＤＥを算出する。例えば、次数ｎの検出誤差ＤＥは、以下の式（１）で求められる。したがって、補正処理部１３は、フーリエ係数（ａｎ,ｂｎ）に基づいて、αｎ及びβｎを求めることで、次数ｎの検出誤差ＤＥを求めることができる。 The correction processing unit 13 calculates the detection error DE based on the Fourier coefficients (a n , b n ) output from the Fourier transform unit 21 and the angle signal Sa obtained from the signal output unit 2 . For example, the detection error DE of order n is obtained by the following equation (1). Therefore, the correction processing unit 13 can obtain the detection error DE of order n by obtaining α n and β n based on the Fourier coefficients (a n , b n ).

検出誤差ＤＥ＝αｎｓｉｎ（ｎθ＋βｎ）…（１） Detection error DE=α n sin(nθ+β n ) (1)

ここで、検査誤差ＤＥが現れる主要次数ｎが１からＮである場合には、補正処理部１３は、１からＮの各次数の検出誤差ＤＥの波形を生成し、その生成した各検出誤差ＤＥの波形を合成することにより推定角度誤差信号を生成する。
そして、補正処理部１３は、信号出力部２から出力された角度信号Ｓａに対して、推定角度誤差信号を差し引くことで角度信号Ｓａを補正して角度信号Ｓａ´を生成する。 Here, when the main order n in which the inspection error DE appears is from 1 to N, the correction processing unit 13 generates a waveform of the detection error DE of each order from 1 to N, and generates each detection error DE to generate an estimated angle error signal by synthesizing the waveforms of
Then, the correction processing unit 13 subtracts the estimated angle error signal from the angle signal Sa output from the signal output unit 2 to correct the angle signal Sa and generate the angle signal Sa'.

次に、本実施形態に係る角度検出装置１の動作の流れについて説明する。
角度検出装置１は、レゾルバＲからの検出信号Ｓｄに基づいて、回転機Ｍの回転角度θを示す角度信号Ｓａを求める。ただし、角度信号Ｓａには、レゾルバＲ固有の検出誤差ＤＥが含まれるため、角度検出装置１は、検出誤差ＤＥをなくすように角度信号Ｓａを補正して、その補正した角度信号Ｓａ´を生成する。例えば、誤差補正部７は、回転機Ｍの角速度ωを算出し、その算出した角速度角速度ωを周波数解析することによって検出信号に含まれる検出誤差ＤＥを算出することで復元する。そして、誤差補正部７は、その復元した検出誤差ＤＥを用いて角度信号Ｓａを補正する。ただし、誤差補正部７は、回転機Ｍが低回転状態である場合には、角速度ωに対する周波数解析を行わずに、前回算出した検出誤差ＤＥを用いて角度信号Ｓａを補正する。例えば、前回算出した検出誤差ＤＥとは、回転機Ｍが低回転状態ではないときの検出誤差であって、回転機Ｍが低回転状態であると判定される直前の検出誤差である。 Next, the operation flow of the angle detection device 1 according to this embodiment will be described.
Based on the detection signal Sd from the resolver R, the angle detection device 1 obtains an angle signal Sa indicating the rotation angle θ of the rotating machine M. As shown in FIG. However, since the angle signal Sa includes a detection error DE specific to the resolver R, the angle detection device 1 corrects the angle signal Sa so as to eliminate the detection error DE, and generates the corrected angle signal Sa'. do. For example, the error correction unit 7 calculates the angular velocity ω of the rotating machine M, and performs frequency analysis on the calculated angular velocity angular velocity ω to calculate the detection error DE included in the detection signal for restoration. Then, the error correction unit 7 corrects the angle signal Sa using the restored detection error DE. However, when the rotating machine M is in a low rotation state, the error correction unit 7 corrects the angle signal Sa using the previously calculated detection error DE without performing frequency analysis on the angular velocity ω. For example, the previously calculated detection error DE is the detection error when the rotating machine M is not in the low rotation state, and is the detection error immediately before it is determined that the rotating machine M is in the low rotation state.

具体的には、誤差補正部７は、角速度ωに対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求め、そのフーリエ係数を用いて検出誤差ＤＥを算出する。そして、誤差補正部７は、その算出した検出誤差ＤＥに基づいて角度信号Ｓａを補正する補正処理を実行する。ただし、誤差補正部７は、図３に示すように、回転状態判定部６により回転機Ｍが停止状態を含む所定の低回転状態であると判定された場合には（例えば、低回転信号ＳＬを取得した場合には）、フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数を用いて検出誤差ＤＥを算出して、当該検出誤差ＤＥにより補正処理を実行する。例えば、前回算出したフーリエ係数とは、回転機Ｍが低回転状態ではないときのフーリエ係数であって、回転機Ｍが低回転状態であると判定される直前のフーリエ係数である。 Specifically, the error correction unit 7 obtains a Fourier coefficient by performing a discrete Fourier transform on the angular velocity ω, and calculates the detection error DE using the Fourier coefficient. Then, the error correction unit 7 executes correction processing for correcting the angle signal Sa based on the calculated detection error DE. However, as shown in FIG. 3, the error correcting unit 7 is provided when the rotation state determination unit 6 determines that the rotating machine M is in a predetermined low rotation state including a stopped state (for example, the low rotation signal S L is obtained), the detection error DE is calculated using the previously calculated Fourier coefficient without calculating the Fourier coefficient, and the correction process is executed using the detection error DE. For example, the previously calculated Fourier coefficient is the Fourier coefficient when the rotating machine M is not in the low rotation state, and is the Fourier coefficient immediately before it is determined that the rotating machine M is in the low rotation state.

これにより、角度検出装置１は、回転機Ｍが低回転状態となり回転機Ｍの回転方向の切り替わりの箇所で回転機Ｍが共振した場合に、その共振により発生する成分を検出誤差の算出に用いない。したがって、角度検出装置１は、上記共振が発生した場合であっても、検出誤差の算出精度の低下を抑制することができ、その結果、角度信号Ｓａの補正精度の低下を抑制することができる。 As a result, when the rotating machine M is in a low rotation state and the rotating machine M resonates at the point where the rotation direction of the rotating machine M is switched, the angle detection device 1 uses the component generated by the resonance to calculate the detection error. Not in. Therefore, even when the resonance occurs, the angle detection device 1 can suppress a decrease in the calculation accuracy of the detection error, and as a result, can suppress a decrease in the correction accuracy of the angle signal Sa. .

ここで、従来の角度検出装置は、回転機Ｍが停止している場合には、角速度が０であるため、フーリエ係数の算出を行うことができず、角度信号Ｓａの補正を実施できない。
ただし、本実施形態に係る角度検出装置１は、回転機Ｍが停止状態である場合には、フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数を用いて検出誤差ＤＥを算出する。したがって、角度検出装置１は、回転機Ｍが停止している場合であっても角度信号Ｓａを補正することができる。 Here, in the conventional angle detection device, when the rotating machine M is stopped, the angular velocity is 0, so the Fourier coefficient cannot be calculated and the angle signal Sa cannot be corrected.
However, the angle detection device 1 according to the present embodiment calculates the detection error DE using the previously calculated Fourier coefficients without calculating the Fourier coefficients when the rotating machine M is in a stopped state. Therefore, the angle detection device 1 can correct the angle signal Sa even when the rotating machine M is stopped.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design and the like are included within the scope of the gist of the present invention.

上記実施形態では、回転状態判定部６は、回転数演算部５が求めた回転数ＮＥに基づいて回転機Ｍが停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定したが、これに限定されない。回転状態判定部６は、回転機Ｍが停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定できればよく、その低回転状態か否かを判定する方法には特に限定されない。例えば、回転状態判定部６は、回転機Ｍに流れる電流に基づいて回転機Ｍが停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定してもよい。 In the above embodiment, the rotation state determination unit 6 determines whether or not the rotating machine M is in a predetermined low rotation state including a stopped state based on the rotation speed NE obtained by the rotation speed calculation unit 5. However, the present invention is limited to this. not. The rotation state determination unit 6 only needs to be able to determine whether or not the rotating machine M is in a predetermined low rotation state including a stopped state, and the method of determining whether or not it is in the low rotation state is not particularly limited. For example, the rotation state determination unit 6 may determine whether or not the rotating machine M is in a predetermined low rotation state including a stopped state based on the current flowing through the rotating machine M.

上記実施形態では、誤差補正部７は、回転機Ｍの回転方向の切り替わりが行われる場合に、フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数を用いて検出誤差ＤＥを算出して、当該検出誤差ＤＥにより補正処理を実行してもよい。例えば、回転状態判定部６は、検出信号Ｓａに基づいて回転機Ｍの回転方向を識別して、その識別結果を誤差補正部７に出力する。誤差補正部７は、前記識別結果に基づいて、回転機Ｍの回転方向が正転から逆転、又は逆転から正転への切り替わりを検出した場合には、フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出したフーリエ係数を用いて検出誤差ＤＥを算出して、当該検出誤差ＤＥにより補正処理を実行してもよい。 In the above embodiment, the error correction unit 7 calculates the detection error DE using the previously calculated Fourier coefficient without calculating the Fourier coefficient when the rotation direction of the rotating machine M is switched. A correction process may be executed based on the detected error DE. For example, the rotation state determination unit 6 identifies the rotation direction of the rotating machine M based on the detection signal Sa, and outputs the identification result to the error correction unit 7 . When the error correction unit 7 detects that the rotation direction of the rotating machine M is switched from forward rotation to reverse rotation or from reverse rotation to forward rotation based on the identification result, the error correction unit 7 does not calculate the Fourier coefficient, The calculated Fourier coefficient may be used to calculate the detection error DE, and the correction process may be executed using the detection error DE.

なお、上述した角度検出装置１の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記角度検出装置１の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 All or part of the angle detection device 1 described above may be realized by a computer. In this case, the computer may include a processor such as a CPU or GPU and a computer-readable recording medium. Then, a program for realizing all or part of the functions of the angle detection device 1 by a computer is recorded on the computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by the processor, It may be realized by executing The term "computer-readable recording medium" as used herein refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks incorporated in computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" means a medium that dynamically retains a program for a short period of time, like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include something that holds the program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client in that case. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system. It may be implemented using a programmable logic device such as FPGA.

１ 角度検出装置
２ 信号出力部
４ 時刻情報生成部
５ 回転数演算部
６ 回転状態判定部
７ 誤差補正部
１２ フーリエ係数算出部
１３ 補正処理部 1 Angle detection device 2 Signal output unit 4 Time information generation unit 5 Rotation speed calculation unit 6 Rotation state determination unit 7 Error correction unit 12 Fourier coefficient calculation unit 13 Correction processing unit

Claims (4)

回転センサから出力された、回転機の回転に応じた検出信号に基づいて前記回転機の回転角度を検出し、前記検出した回転角度を示す角度信号を出力する信号出力部と、
前記回転機の角速度を算出し、算出した前記角速度を周波数解析することによって前記検出信号に含まれる検出誤差を算出し、算出した前記検出誤差を用いて前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正する誤差補正部と、
前記回転機の回転数に基づいて前記回転機が停止状態を含む所定の低回転状態か否かを判定する回転状態判定部と、
を備え、
前記誤差補正部は、前記回転機が低回転状態である場合には、前記角速度に対する前記周波数解析を行わずに、前回算出した検出誤差を用いて、前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正することを特徴とする角度検出装置。 a signal output unit that detects a rotation angle of the rotating machine based on a detection signal corresponding to the rotation of the rotating machine output from a rotation sensor and outputs an angle signal indicating the detected rotation angle;
calculating the angular velocity of the rotating machine, frequency-analyzing the calculated angular velocity to calculate a detection error contained in the detection signal, and using the calculated detection error, the angle signal output from the signal output unit; an error correction unit that corrects the
a rotation state determination unit that determines whether the rotating machine is in a predetermined low rotation state including a stopped state based on the number of rotations of the rotating machine;
with
When the rotating machine is in a low rotation state, the error correction unit does not perform the frequency analysis for the angular velocity, and uses the previously calculated detection error to adjust the angle signal output from the signal output unit. An angle detection device characterized by correcting the 前記信号出力部は、前記回転機が所定の角度だけ回転するごとに割込み信号を生成し、
前記誤差補正部は、前記割込み信号が出力される時間間隔によって前記角速度を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。 The signal output unit generates an interrupt signal each time the rotating machine rotates by a predetermined angle,
The error correction unit calculates the angular velocity based on the time interval at which the interrupt signal is output.
The angle detection device according to claim 1, characterized in that: 前記誤差補正部は、
前記角速度に対して離散フーリエ変換を行うことによりフーリエ係数を求めるフーリエ変換部と、
前記フーリエ係数を用いて前記検出誤差を算出し、算出した検出誤差に基づいて前記信号出力部から出力される前記角度信号を補正する補正処理部と、
を備え、
前記フーリエ変換部は、前記回転状態判定部により前記回転機が低回転状態であると判定された場合には、前記フーリエ係数の算出を行わずに、前回算出した前記フーリエ係数を前記補正処理部に出力することを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。 The error correction unit is
a Fourier transform unit that obtains a Fourier coefficient by performing a discrete Fourier transform on the angular velocity;
a correction processing unit that calculates the detection error using the Fourier coefficient and corrects the angle signal output from the signal output unit based on the calculated detection error;
with
The Fourier transform unit does not calculate the Fourier coefficients when the rotation state determination unit determines that the rotating machine is in the low rotation state, and applies the previously calculated Fourier coefficients to the correction processing unit. 3. The angle detection device according to claim 2, wherein the output is to . 前記回転状態判定部は、前記回転機の回転数が所定の範囲以内である場合は、前記回転機が低回転状態であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の角度検出装置。 4. The rotating state determining unit determines that the rotating machine is in the low rotating state when the number of revolutions of the rotating machine is within a predetermined range. The angle detection device according to .
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