JPH028748A - Position detector for rotor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To achieve a reduction in position detecting errors at a high speed area of a rotor by adding an output signal of a detecting circuit to an output signal of a phase comparison circuit in a PLL circuit to accomplish an operation of advancing a phase corresponding to a speed of the rotor with respect to an angle of rotation detection signal of a resolver. CONSTITUTION:A motor 1 or a rotational speed detection circuit 11 of a resolver 2 interlocking it is arranged and by an output signal thereof, a value kdthetaE/dt proportional to a time differentiated value of an angle of rotation of the resolver 2 is added to an output signal DELTAtheta(DELTAtheta=thetaO+thetaE-theta) of a phase comparison circuit 5 to generate a new deviation signal DELTAtheta1(DELTAtheta1=thetaO+thetaE+kdthetaE/dt-theta) to produce an input signal of a PI adjuster 6 for adjusting the signal DELTAtheta1 in comparison with a zero value. Thus, a counter 8 outputs a phase angle signal theta(theta thetaO+thetaE+ kdthetaE/dt) by adding a correction value kdthetaE/dt to an angle sum thetaO+thetaE as results of a control computation by a PLL circuit made up of a closed circuit comprising elements to a sine wave generator 9 from the circuit 5 with DELTAtheta1 0. Thus, a phase advancing operation is performed corresponding to a speed of a rotor with respect to an angle of rotation detection signal of the resolver.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＡＣサーボモータ等による電動サーボ系制御
用のフェーズロックドループ回路を用いた回転体の位置
検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a position detection device for a rotating body using a phase-locked loop circuit for controlling an electric servo system using an AC servo motor or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の回転体の位置検出装置としては第３図に
示すブロック回路図に例示するものが知られている。As a conventional position detecting device for a rotating body of this type, one illustrated in the block circuit diagram shown in FIG. 3 is known.

第３図において、レゾルバ２はモータ１に連動し、その
２相巻線は励磁回路３からの２相正弦波交流電圧により
それぞれ励磁され、その出力は該交流励磁電圧の位相角
θ。と前記レゾルバ２の電気角表示の回転角θ、との和
をその位相角とする２相正弦波交流電圧となる。また前
記交流励磁電圧は前記励磁回路３に入力されるＯＳＣ＜
基準発振器）４からのクロック信号に対応する角速度と
前記位相角θ。とを有する。なお前記角度θ、は前記モ
ータ１の位置信号として用いるものである。In FIG. 3, the resolver 2 is interlocked with the motor 1, its two-phase windings are each excited by a two-phase sinusoidal AC voltage from the excitation circuit 3, and its output is at a phase angle θ of the AC excitation voltage. A two-phase sine wave alternating current voltage whose phase angle is the sum of the rotation angle θ expressed in electrical angle of the resolver 2 is obtained. Further, the AC excitation voltage is inputted to the excitation circuit 3 from OSC<
the angular velocity and the phase angle θ corresponding to the clock signal from the reference oscillator) 4; and has. Note that the angle θ is used as a position signal of the motor 1.

次に位相比較回路５は正弦波発生回路９により作成され
る位相角θの２相正弦波交流電圧と前記レゾルバ２より
出力される２相正弦波交流電圧との位相比較を行なうと
共に低域ろ波機能を有し、その出力はΔθをΔθ＝θ。Next, the phase comparator circuit 5 performs a phase comparison between the two-phase sinusoidal AC voltage of phase angle θ generated by the sine wave generating circuit 9 and the two-phase sinusoidal AC voltage output from the resolver 2, and also performs a low-frequency filter. It has a wave function, and its output is Δθ = θ.

＋θ、−θとしてｓｉｎΔθに比例した値となる。なお
前記Δθが零に近い場合はｓｉｎΔθ−Δθである。+θ and -θ are values proportional to sinΔθ. Note that when Δθ is close to zero, sin Δθ−Δθ.

また前記位相比較回路５の出力はＰＩ調節器の如き調節
器６によって零値と比較調整され、更に該調節器の出力
はＶＣＯ（電圧制御発振器）７に入力される。該ＶＣＯ
はその人力信号に略比例した周波数のパルス信号を出力
し、該パルス信号はカウンタ８に人力され、更に該カウ
ンタ出力は前記正弦波発生回路９に入力される。Further, the output of the phase comparison circuit 5 is compared and adjusted with a zero value by a regulator 6 such as a PI regulator, and the output of the regulator is further input to a VCO (voltage controlled oscillator) 7. The VCO
outputs a pulse signal with a frequency approximately proportional to the human input signal, the pulse signal is input to the counter 8, and the counter output is further input to the sine wave generation circuit 9.

前記の位相比較回路５より正弦波発生回路９に至る各要
素により構成される閉回路はフェーズロックドループ回
路（以下ＰＬＬ回路と称す）を形成し、前記位相差Δθ
を零となすような制御を行ない、定常状態にてΔθ＝０
すなわち θ−００＋θ、となす。A closed circuit constituted by each element from the phase comparison circuit 5 to the sine wave generation circuit 9 forms a phase-locked loop circuit (hereinafter referred to as a PLL circuit), and the phase difference Δθ
is controlled so that Δθ=0 in steady state.
That is, θ-00+θ.

従って前記カウンタ８の出力信号をランチ回路ＩＯに入
力し、前記関係式により示される角θをθ。−〇の瞬間
時毎にサンプル・ホールドすなわちラッチすることによ
りθ鴇θ２として所要の回転角θ、の検出を行なうこと
ができる。Therefore, the output signal of the counter 8 is input to the launch circuit IO, and the angle θ shown by the above relational expression is set to θ. By sampling and holding, that is, latching, at every instant of -0, the required rotation angle θ can be detected as θ θ2.

なお上記の場合、前記角θ。は基準発振器である前記０
３Ｃ４のクロック信号を受けて作成される前記レゾルバ
２の励磁用正弦波電圧の位相角であり該励磁電圧が零す
なわち前記関係式にてθ。＝０となる時点の周期は一定
となり、従って前記ラッチ動作の周期も一定となる。更
に前記ラッチ動作により正弦波状の角度入力信号をサン
プル・ホールドして得る角度出力信号は段階状のものと
なる。In the above case, the angle θ. is the reference oscillator.
It is the phase angle of the excitation sine wave voltage of the resolver 2 created in response to the clock signal of 3C4, and the excitation voltage is zero, that is, θ in the above relational expression. The cycle at the time when =0 is constant, and therefore the cycle of the latch operation is also constant. Furthermore, the angular output signal obtained by sampling and holding the sinusoidal angular input signal by the latching operation becomes stepwise.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら上記従来方式による回転体の位置検出装置
においては、前記の如くラッチ動作周期が一定であるた
めに、前記回転体が高速となり前記ランチ動作の一定周
期に対する前記レゾルバの出力正弦波交流の周期の比が
小となるに従い前記所要角θ、の段階状検出信号の平均
値波形の位相遅れすなわち位置検出誤差は増す。However, in the conventional rotary body position detection device, since the latch operation period is constant as described above, the rotor moves at high speed, and the period of the output sine wave alternating current of the resolver with respect to the constant period of the launch operation increases. As the ratio becomes smaller, the phase delay of the average value waveform of the stepwise detection signal of the required angle θ, that is, the position detection error increases.

第４図と第５図とは前記位置検出動作の動作波形図を示
すものであり、θえは目的とするレゾルバ２の回転角の
実際値、θ、は前記ＰＬＬ回路による復調演算値をラッ
チ動作により取り出した前記角θ、の検出値である。な
お前記両図は何れも前記角度θＥとθ、の時間特性を示
すが、それぞれの時間スケールは異なる。4 and 5 show operation waveform diagrams of the position detection operation, where θ is the actual value of the target rotation angle of the resolver 2, and θ is the demodulated calculated value by the PLL circuit. This is the detected value of the angle θ obtained by the operation. Note that although both of the above figures show the time characteristics of the angles θE and θ, their respective time scales are different.

第４図は前記回転体低速時の検出模様であり前記のθ６
とθ、との位相差すなわち角度検出上の誤差は殆んど無
いが、−力筒５図の前記回転体高速時の検出模様におい
ては前記θ、に比しθＥｄの平均値は遅れ位相となり角
度検出上の誤差が発生している。Figure 4 shows the detection pattern when the rotating body is at low speed, and shows the above-mentioned θ6
There is almost no phase difference between and θ, that is, there is almost no error in angle detection, but in the detection pattern when the rotating body is at high speed in Figure 5, the average value of θEd is a delayed phase compared to θ. An error has occurred in angle detection.

上記に鑑み本発明は位置検出対象回転体の速度増大に伴
なう位置検出誤差の増大を防止する回転体の位置検出装
置の提供を目的とするものである。In view of the above, an object of the present invention is to provide a position detection device for a rotating body that prevents an increase in position detection error due to an increase in the speed of the rotating body whose position is to be detected.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明の回転体の位置検出
装置は、レゾルバの位相変調された出力信号をＰＬＬ回
路により復調し前記レゾルバに連動する回転体の位置を
検出する回転体の位置検出装置において、前記回転体の
回転数検出回路を設け、該回転数検出回路の出力信号と
前記ＰＬＬ回路における前記レゾルバと正弦波発生回路
とのそれぞれの出力信号間位相差を検出する位相比較回
路の出力信号とを加算し、該加算信号を零値を比較基準
値とする演算調節器の入力信号とするものである。In order to achieve the above object, a rotating body position detection device of the present invention demodulates a phase-modulated output signal of a resolver using a PLL circuit and detects the position of a rotating body that is interlocked with the resolver. In the apparatus, a rotation speed detection circuit of the rotating body is provided, and a phase comparison circuit detects a phase difference between an output signal of the rotation speed detection circuit and respective output signals of the resolver and the sine wave generation circuit in the PLL circuit. and the output signal, and the added signal is used as an input signal of an arithmetic controller that uses the zero value as a reference value for comparison.

〔作用〕[Effect]

前記の如くレゾルバからの位相変調信号をＰＬＬ回路に
より復調し該ＰＬＬ回路より所要の位相信号を検出する
場合の位相角検出誤差の発生は、復調された正弦波状の
位相信号を入力信号とし一定周期のランチ動作によりサ
ンプル・ホールドして得た所要の位相角の段階状出力信
号がその平均波形において前記ランチ動作の一定周期に
対応する位相遅れを前記正弦波状の位相入力信号に対し
て有することに起因する。As mentioned above, the phase angle detection error occurs when the phase modulation signal from the resolver is demodulated by the PLL circuit and the required phase signal is detected from the PLL circuit. The stepwise output signal of the required phase angle obtained by sampling and holding by the launch operation has a phase lag corresponding to the fixed period of the launch operation in its average waveform with respect to the sinusoidal phase input signal. to cause.

従って前記位相遅れすなわち位相角の検出誤差は、前記
ランチ動作の一定周期に対する前記位相入力信号の周期
の比が小となるに従って、換言すれば前記回転体が高速
になるに従って大となる。Therefore, the phase delay, that is, the phase angle detection error, increases as the ratio of the period of the phase input signal to the constant period of the launch operation becomes smaller, in other words, as the rotating body becomes faster.

故に前記位相角検出誤差の低減は、前記段階状出力信号
がその平均波形において、前記回転体の速度に応じた位
相進めを受は得る適当な位相進め補償により可能となる
。Therefore, the phase angle detection error can be reduced by appropriate phase advance compensation in which the stepped output signal receives a phase advance in its average waveform in accordance with the speed of the rotating body.

上記に従い本発明は、前記回転体の速度検出回路を設け
、該検出回路の出力信号に−ｄθＥ　／ａｔ（Ｋ；定数
）を前記位相比較回路５の出力信号Δθ　（Δθ＝θ。In accordance with the above, the present invention provides a speed detection circuit for the rotating body, and adds -dθE/at (K; constant) to the output signal of the detection circuit to the output signal Δθ (Δθ=θ) of the phase comparison circuit 5.

十〇、−〇）に加算して新たな偏差信号Δθ、（Δθ、
・θ。十〇、＋に−ｄθｔ　／ｄｔ−θ）を作成し、該
信号Δθ、を零値と比較する前記調節器６の人力となす
ことにより前記の如き回転体の速度に応じた位相進め補
償を行なうものである。10, -〇) to create a new deviation signal Δθ, (Δθ,
・θ. 10. Create a signal Δθ (−dθt /dt−θ) at It is something to do.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図はこの発明の実施例を示すブロック回路図、第２
図は第１図に対応する動作波形図である。FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an operation waveform diagram corresponding to FIG. 1.

なお第１図においては第３図に示す従来技術の実施例の
場合と同一機能の構成要素に対しては同一の表示符号を
附している。In FIG. 1, the same reference numerals are given to components having the same functions as in the prior art embodiment shown in FIG. 3.

第１図は第３図に示す回路図において、モータｌ又は該
モータに連動するレゾルバ２の回転速度検出回路１１を
設け、該検出回路の出力信号であり前記レゾルバ２の回
転角の時間微分値に比例した値に−ｄθ、　／ｄｉを位
相比較回路５の出力信号Δθ　（Δθ−θ。十〇、−θ
）に加算して新たな偏差信号ΔθＩ（Δθ１θ。÷θ、
＋に−ｄθｔ／ｄｔ−θ）を作成し、該信号Δθ１を零
値と比較調整するＰＩ調整器６の入力信号となすもので
ある。FIG. 1 is a circuit diagram shown in FIG. 3, in which a rotation speed detection circuit 11 of a motor l or a resolver 2 interlocked with the motor is provided, and the output signal of the detection circuit is a time differential value of the rotation angle of the resolver 2. -dθ, /di to the value proportional to the output signal Δθ of the phase comparison circuit 5 (Δθ−θ. 10, −θ
) to create a new deviation signal ΔθI(Δθ1θ.÷θ,
−dθt/dt−θ) is generated at +, and the signal Δθ1 is used as an input signal of the PI adjuster 6, which compares and adjusts the signal Δθ1 with a zero value.

上記構成により、位相比較回路５から正弦波発生回路９
に至る各要素による閉回路で構成するフェーズロックド
ループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ）回路におけるΔθｌ＃０となす制
御演算結果として、カウンタ８は前記角度和θ。十θ、
に補正値に・ｄθＥ／ｃｆｔを加算した位相角信号θ（
θ−θ。ｔθ、　十に−ｄθｔ／ｄｔ）を出力する。該
信号θはランチ回路１０においてθ。＝０の時点毎にラ
ンチ動作を受け、検出信号θ、＋Ｋ・ｄθＥ／ｄ【とな
って段階状の波形として出力される。With the above configuration, from the phase comparison circuit 5 to the sine wave generation circuit 9
The counter 8 calculates the angle sum θ as a control calculation result of Δθl#0 in a phase-locked loop (PLL) circuit constituted by a closed circuit of each element leading to . ten theta,
The phase angle signal θ(
θ−θ. tθ, -dθt/dt) is output. The signal θ is set to θ in the launch circuit 10. =0, the detection signal θ, +K·dθE/d is output as a stepwise waveform.

第２図は上記検出動作を示す動作波形図であり、従来技
術による場合を示す第５図に対応する。第２図に示す如
くランチ回路ｌＯからの検出信号（θＥｌ）の波形は前
記補正値に−ｄθ、　／ｄ　ｔにより、第５図に示す無
補正の場合に比し、進み位相となり、その平均波形と前
記レゾルバ回転角の実際値（θ、）と・の位相差すなわ
ち該回転角θ。FIG. 2 is an operation waveform diagram showing the above-mentioned detection operation, and corresponds to FIG. 5 showing the case according to the prior art. As shown in Fig. 2, the waveform of the detection signal (θEl) from the launch circuit IO has a lead phase due to the correction value -dθ, /dt compared to the case without correction shown in Fig. 5, and its average The phase difference between the waveform and the actual value (θ, ) of the resolver rotation angle, that is, the rotation angle θ.

の検出誤差は低減されている。The detection error of is reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、位相変調されたレゾルバの出力信号を
ＰＬＬ回路により復調する回転体の位置検出装置におい
て、前記回転体の回転速度検出回路を設け、該検出回路
の出力信号を前記ＰＬＬ回路における位相比較回路の出
力信号に加算することにより前記レゾルバの回転角検出
信号に対し前記回転体の速度に応じた位相進め動作を行
なうことができ、前記回転体の高速域における位置検出
誤差を容易に低減させることが可能となる。According to the present invention, in a rotating body position detection device that demodulates a phase-modulated output signal of a resolver using a PLL circuit, a rotation speed detection circuit of the rotary body is provided, and the output signal of the detection circuit is transmitted to the PLL circuit. By adding it to the output signal of the phase comparator circuit, it is possible to perform a phase advance operation on the rotation angle detection signal of the resolver according to the speed of the rotating body, and to easily eliminate position detection errors in the high speed range of the rotating body. It becomes possible to reduce this.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の実施例を示すブロック回路図、第２
図は第１図に対応する回転体高速時の動作波形図、第３
図は従来技術の実施例を示すブロック回路図、第４図と
第５図とは第３図による動作波形図でありそれぞれ回転
体の低速時と高速時とに対応するものである。 １・・・モータ（回転体）、２・・・レゾルバ、３・・
・励磁回路、４・・・ＯＳＣ（基準発振器）、５・・・
位相比較回路、６・・・ｐｒ調節器、７・・・ＶＣＯ（
電圧制御発振器）、８・・・カウンタ、９・・・正弦波
発生回路、ＩＯ・・・ランチ回路、工１・・・回転速度
検出回路。 第２図 第４図 ８ｗ 第５図FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure shows the operating waveform diagram when the rotating body is at high speed corresponding to figure 1, and figure 3.
The figure is a block circuit diagram showing an embodiment of the prior art, and FIGS. 4 and 5 are operational waveform diagrams according to FIG. 3, which correspond to low speed and high speed times of the rotating body, respectively. 1... Motor (rotating body), 2... Resolver, 3...
・Excitation circuit, 4...OSC (reference oscillator), 5...
Phase comparison circuit, 6...pr regulator, 7...VCO (
Voltage controlled oscillator), 8... Counter, 9... Sine wave generation circuit, IO... Launch circuit, Engineering 1... Rotation speed detection circuit. Figure 2 Figure 4 Figure 8w Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）レゾルバの位相変調された出力信号をフェーズロッ
クドループ回路により復調し前記レゾルバに連動する回
転体の位置を検出する回転体の位置検出装置において、
前記回転体の回転数検出回路を設け、該回転数検出回路
の出力信号と前記フェーズロックドループ回路における
前記レゾルバと正弦波発生回路とのそれぞれの出力信号
間位相差を検出する位相比較回路の出力信号とを加算し
、該加算信号を零値を比較基準値とする演算調節器の入
力信号とすることを特徴とする回転体の位置検出装置。1) A rotating body position detection device that demodulates a phase-modulated output signal of a resolver using a phase-locked loop circuit and detects the position of a rotating body that is interlocked with the resolver,
an output of a phase comparison circuit that includes a rotation speed detection circuit of the rotating body and detects a phase difference between an output signal of the rotation speed detection circuit and each output signal of the resolver and the sine wave generation circuit in the phase-locked loop circuit; A position detecting device for a rotating body, characterized in that the added signal is used as an input signal of an arithmetic controller that uses a zero value as a reference value for comparison.