CN100538574C - 信号处理装置、方法、检测装置及伺服机构 - Google Patents

Abstract

对于对应于电动机的驱动位置从传感器输出的位置信息信号(Asinθ、Acosθ)进行信号处理以检测电动机的驱动速度。具备：对位置信息信号进行信号处理以计算电动机的驱动速度信息的位置信息信号处理部(410)；反映由位置信息信号处理部(410)计算出的最新的驱动速度信息(ω_n)以生成电动机的最新的推定位置来作为内部位置信息的内部位置信息生成部(460)。位置信息信号处理部(410)根据来自传感器的位置信息信号(Asinθ、Acosθ)和由内部位置信息生成部(460)生成的内部位置信息(Asinθ_n、Acosθ_n)的差分来计算电动机的驱动速度信息(ω_n)。

Description

信号处理装置、方法、检测装置及伺服机构

技术领域

本发明涉及信号处理装置，例如，涉及对从检测电动机的旋转角度的编码器输出的双相信号进行处理，检测电动机的驱动速度(旋转角速度)的信号处理装置、信号处理方法、信号处理程序、记录媒体、速度检测装置以及控制电动机驱动速度的伺服机构。

背景技术

以往，已知控制电动机的驱动速度(例如旋转速度)的伺服机构(例如，文献1：特开2004-5218号公报)。

现有的伺服机构1如图12所示具备：作为控制对象的电动机11；检测电动机11的旋转位置(旋转角度)并且输出位置数据的编码器12；以及根据来自编码器12的位置数据来计算电动机旋转速度的同时控制施加到电动机11上的电流以使得电动机旋转速度为目标速度的控制部13。

编码器12检测电动机11的旋转位置(旋转角度)的同时进行锁存，用绝对码(absolute code)输出电动机11的旋转位置信息。而且，通过串行通信线路14连接编码器12和控制部13。

在图13中表示具备上述结构的伺服机构中的、电动机11的旋转速度控制的时序图。

首先，通过串行通信线路14从控制部13向编码器12发送位置检测的指令S₁。当接收检测指令S₁时，编码器12检测电动机11的旋转位置(图13中表示为P₀、P₁、P₂)的同时，对该检测值进行锁存并将电动机11的位置数据输出到控制部13。

控制部13从编码部12接收电动机11的旋转位置数据时，根据电动机旋转位置控制电动机11的速度。即，控制部13将接收到的电动机旋转位置与一个周期前接收到的电动机旋转位置进行比较计算出电动机11的旋转速度，将计算出的电动机旋转速度与目标速度进行比较。于是，根据电动机速度和目标速度之差计算施加在电动机11上的电流的占空比，同时按照计算出的占空比控制电动机11的速度。

通过重复上述的控制周期，将电动机11的旋转速度控制成为目标速度。

然而，如上所述，基于通过获得按照一定的采样周期检测出的电动机旋转位置数据并且根据它们的差分计算出的电动机速度进行速度控制的情况下，通过计算获得的速度数据成为当前的控制周期的速度和前一个周期的速度之平均速度数据。这样，在速度控制中，产生采样周期T的1/2的空耗时间(时间延迟)。由于存在这样的空耗时间，所以控制系统的相位延迟增大，其结果是会产生损坏控制稳定性的问题。

发明内容

本发明的主要的目的在于，提供一种根据来自编码器的信号迅速地获得控制对象的驱动速度的信号处理装置、信号处理方法、信号处理程序、速度检测装置以及将电动机驱动速度控制为稳定的伺服机构。

本发明的信号处理装置是对与驱动体的驱动位置对应地从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并且检测所述驱动体的驱动速度的信号处理装置，其特征在于，具备：位置信息信号处理部，对所述位置信息信号进行信号处理并计算所述驱动体的驱动速度信息；以及内部位置信息生成部，反映由所述位置信息信号处理部计算出的最新的所述驱动速度信息，生成所述驱动体的最新的推定位置来作为内部位置信息，其中，所述位置信息信号处理部根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成部生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

在该结构中，在内部位置信息生成部生成反映了驱动体的最新的驱动速度信息的驱动体的位置信息作为内部位置信息，一旦从传感器输入驱动体的位置信息信号，则立即在位置信息信号处理部中计算传感器的位置信息信号和所述内部位置信息的差分。根据该差分计算并输出驱动体的驱动速度。该驱动速度例如在作为驱动体的驱动速度信息输出到设置在外部的控制部件的同时输入到内部位置信息生成部以用于推定驱动体的最新位置。

这里，内部位置信息生成部由于生成通常反映了最新的驱动速度信息的驱动体的位置信息，因此，持有尽可能推定的最新的驱动体的位置信息。因此，能够缩小由该内部位置信息生成部生成的内部位置信息与从传感器输入的位置信息信号的时间间隙(Δt)，例如，若看做极其微小的时间(Δt→0)，则来自传感器的位置信息信号和由内部位置信息生成部生成的内部位置信息的差分即成为来自传感器的位置信息信号的微分值，不作改变地就成为驱动体的驱动速度。

由于由内部位置信息生成部预先生成驱动体的推定位置作为内部位置信息，因此，一旦从传感器输入位置信息信号时，则立即计算出两者的差分，得到驱动体的驱动速度。而且，所获得的驱动速度信息大致等于将从传感器输入的位置信息信号立即进行微分所得到的驱动速度信息，能够获得相对于输入的位置信息没有延迟的速度信息。

以往由于是采用以一定的采样周期获得的位置数据计算出当前周期和一个周期前的控制周期的位置之差，因此，只不过是得到1/2周期延迟的平均速度，然而，本发明中，由于能够获得输入采样信号(位置信息信号)的该时刻的驱动速度，因此，时间延迟极其微小，能够发挥可跨时代地改善现有的时间延迟这样的特别效果。

因此，例如，若将由该信息处理装置获得的驱动速度信息作为反馈信号对驱动体进行驱动控制时，则由于没有相位延迟，因此，能够使得控制系统极其稳定。

在本发明中，最好是，内部位置信息生成部根据将从所述位置信息信号处理部输出的所述驱动速度信息依次积分得到的积分值，来生成所述内部位置信息。

根据这样的结构，由于从位置信息信号处理部输出的是驱动体时时刻刻的驱动速度，因此，通过在该内部位置信息生成部将该驱动速度依次进行积分，能够获得基于该速度信息的驱动体的位置信息。而且，通过对直至最新的驱动速度信息进行积分，通过估计从上次的输入位置信息信号到下一时刻为止驱动体驱动的驱动量，获得推定驱动体的位置的内部位置信息。

如此，由于由内部位置信息生成部预先生成驱动体的推定位置作为内部位置信息，因此，一旦从传感器输入位置信息信号时，则能够立即计算出两者的差分获得驱动体的驱动速度。

在本发明中，最好所述位置信息信号处理部具备：差分计算部件，计算来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成部生成的内部位置信息的差分；以及驱动速度计算部件，根据来自所述差分计算部件的所述差分，计算所述驱动体的驱动速度信息。

这里，作为驱动速度计算部件，列举了作为示例的以在所述差分计算部件计算出的所述差分上乘以规定增益来计算所述驱动速度信息。

利用该结构，在由差分计算部件计算出的位置信息信号和内部位置信息的差分上例如乘以适当的增益，计算出对应于驱动体的特性的驱动速度信息。

例如，当从传感器输入对应于驱动体的驱动位置而周期性变化的正弦波状信号的情况下，位置信息信号是以相位作为参数的三角函数值，作为驱动速度信息希望获得相位变化量时，利用驱动速度计算部件从三角函数值变换成相位变化量，求得作为驱动速度信息的相位变化量。

在本发明中，最好是，从所述传感器输出的位置信息信号是对应于驱动体的驱动而周期性变化的周期函数信号，所述位置信息信号处理部输出所述周期函数信号的相位变化量作为所述驱动体的驱动速度信息，所述内部位置信息生成部件具备：积分部件，对来自所述位置信息信号处理部的所述相位变化量进行积分并计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；以及内部位置信息变换部，计算出与由所述积分部件计算出的所述相位相对应的周期函数值来作为所述内部位置信息。

在上述的结构中，相对于从传感器输入的周期函数的位置信息信号，计算相位变化量以作为驱动速度信息。而且，对该相位变化量即驱动速度信息进行积分之后计算相位，进一步地，计算出对应于该相位的周期函数值作为内部位置信息。

由于输入的是周期函数值，因此，为了求出输入的位置信息信号和内部位置信息的差分，即使作为内部位置信息也需要持有函数值时，根据由积分部件计算出的相位，利用内部位置信息变换部件计算对应于该相位的函数值。由此，立即计算出输入的位置信息信号和内部位置信息的差分，获得相对于输入的位置信息没有延迟的速度信息。

此外，通过具有计算出以相位为参数的预定函数值的内部位置信息变换部，即使从传感器输入的位置信息信号即使不是相位信息其本身，也可以是正弦波状信号等，因此，由于能够将一般作为传感器使用的编码器(光电式、磁性、静电电容式等)原样地作为传感器使用，并且不需要仅适合于本发明的信号处理装置的特殊的设计变更，因此，是简便的，同时能够避免成本上升。

在本发明中，最好是，所述周期函数信号是由相互具有预定相位差的第1信号以及第2信号构成的双相信号，所述位置信息信号处理部具备：第1信号处理部，对所述第1信号进行信号处理并且输出所述第1信号的相位变化量作为所述驱动速度信息；以及第2信号处理部，对所述第2信号进行信号处理并且输出所述第2信号的相位变化量作为所述驱动速度信息，在所述位置信息信号处理部的后级侧设置信号切换部，该信号切换部切换选择来自所述第1信号处理部的输出信号和来自所述第2信号处理部的输出信号中的、基于相对于相位变化量所述周期函数信号的信号值变化量大的一方的周期函数信号的输出信号。

利用该结构，由于由信号切换部选择根据双相信号中相对于相位变化量信号值变化大的一方的信号计算出的相位变化量(驱动速度信息)，因此，能够高精度地获得作为驱动速度信息的相位变化量。

若从传感器输出的位置信息信号是周期函数，则存在相对于相位的变化函数值的变化率变小的区域，因此，即使从该周期函数值中减去内部位置信息，也有可能不能够高精度地求得相位的变化量，然而，若切换具有相位差的双相信号并采用相对于相位变化信号变化量大的信号(第1信号或第2信号)，则能够在整个范围中高精度地获得相位变化量。

这里，例如，周期函数信号是具有90度相位差的三角函数信号，可以是第1信号为正弦波信号(Asinθ)、第2信号为余弦波信号(Acosθ)，或者，也可以是第1信号为tanθ、第2信号为1/tanθ。

进一步地，即使从传感器输出的双相信号是正弦波信号(Asinθ)以及余弦波信号(Acosθ)的情况下，也可以利用基于变换成tanθ(＝Asinθ/Acosθ)和1/tanθ(＝Acosθ/Asinθ)的双相信号的信号处理，检测驱动体的驱动速度。如此，若取得2个信号之比，就能够获得不会受到信号振幅变动影响的输入信号。

在本发明中，最好是，所述周期函数信号是正弦波状信号，所述信号切换部具备：判断部，将所述第1信号以及所述第2信号中的任意一方的信号值和预定阈值进行比较并且进行大小判断；以及切换部件，根据由所述判断部产生的判断结果，在来自所述第1信号处理部的输出信号和来自所述第2信号处理部的输出信号之间进行切换。

例如，若一方信号值的绝对值比阈值小，则使用该方的信号值即可，若一方的信号值的绝对值比阈值高，则使用另一方的信号值即可。

根据这样的结构，正弦波状信号当绝对值较大，则相对于相位的变化率变小时，根据与预定阈值的大小判断，选择相对于相位的变化率较大的信号。由此，在整个范围中能够高精度地获得相位变化量。而且，在判断相对于相位变化的信号变化量大的一方时，不需要复杂的运算处理，只要将一方的信号值与阈值进行比较并判断大小即可，因此，是简便的。

在本发明中，最好是，具备符号变换部，该符号变换部将从所述位置信息信号处理部输出的相位变化量的符号变换成表示与所述驱动体移动方向相对应的增减的符号。

当来自传感器的位置信息信号是周期性增减的周期函数时，即使在驱动体向正向位移、相位增大的情况下，也产生作为位置信息信号的信号值减少的区域。若从上述减少的信号值中单纯地减去内部位置信息，则无论驱动体向正向位移、相位增大，相位变化量也会变成负值。这一点，在本发明中，由于具备符号变换部，因此，假设即使在驱动体向正向位移时将相位变化量计算成负值的情况下，也能够将相位变化量的符号变换成对应于驱动体的移动方向的增减方向，获得增减方向的正确驱动速度(相位变化量)，并且，根据该增减方向的正确驱动速度(相位变化量)生成内部位置信息。

而且，一般地，在作为传感器的编码器中，输出周期性变化的正弦波状的信号作为传感器的输出，在本发明的信号处理装置中，由于具备符号变换部，能够通过对一般的传感器输出的传感器信号作适当处理之后获得控制对象的驱动速度，不需要仅适合于本发明的信号处理装置的特殊的设计变更，因此，是简便的，同时能够避免成本上升。

在本发明中，最好是，所述内部位置信息生成部件具备：第1积分部件，对从所述第1信号处理部输出的所述第1信号的相位变化量进行积分以计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；第1内部位置信息变换部，根据由所述第1积分部件计算出的相位计算所述第1信号的函数值；第2积分部件，对从所述第2信号处理部输出的所述第2信号的相位变化量进行积分，计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；以及第2内部位置信息变换部，根据由所述第2积分部件计算出的相位，计算所述第2信号的函数值。

在上述结构中，从传感器作为双相信号输出第1信号和第2信号，第1信号由第1信号处理部处理输出第1信号的相位变化量，第2信号由第2信号处理部处理输出第2信号的相位变化量。由第1积分部件将从第1信号处理部输出的第1信号的相位变化量依次积分，计算第1信号的最新的相位。将由第1积分部件计算出的相位输入到第1内部位置信息变换部，由第1内部位置信息变换部计算第1信号的函数值作为驱动体的最新的推定位置。在第1信号处理部中，计算由第1内部位置信息变换部计算出的第1信号的函数值和从传感器输入的第1信号的差分，根据该差分计算驱动体的驱动速度。

由第2积分部件将从第2信号处理部输出的第2信号的相位变化量依次积分，计算第2信号的最新的相位。将由第2积分部件计算出的相位输入到第2内部位置信息变换部，由第2内部位置信息变换部计算第2信号的函数值作为驱动体的最新的推定位置。在第2信号处理部中，计算由第2内部位置信息变换部计算出的第2信号的函数值和从传感器输入的第2信号的差分，根据该差分计算驱动体的驱动速度。

而且，将来自第1信号处理部的输出信号和来自第2信号处理部的输出信号中由信号切换部选择出的信号作为驱动体的驱动速度输出。

根据上述的结构，当从传感器输出第1信号和第2信号的双相信号时，与处理第1信号的第1信号处理部对应地具备第1积分部件和第1内部位置信息变换部，与处理第2信号的第2信号处理部对应地具备第2积分部件和第2内部位置信息变换部。由此，在计算基于第1信号的驱动体的驱动速度时，在以基于第1信号的相位变化量为反馈信息的第1积分部件以及第1内部位置信息变换部构成的回路中，能够利用仅基于第1信号的运算处理计算驱动速度信息。

又，同样地，在计算基于第2信号的驱动体的驱动速度时，在以基于第2信号的相位变化量为反馈信息的第2积分部件以及第2内部位置信息变换部构成的回路中，能够利用仅基于第2信号的运算处理计算驱动速度信息。

因此，例如，即使在第1信号和第2信号振幅不同的情况下，从各个位置信息处理部(第1信号处理部、第2信号处理部)输出的各个速度信息也不会受到第1信号和第2信号的振幅差的影响。由此，抑制了第1信号和第2信号的振幅差的影响，即使在利用信号切换部切换输出从第1信号处理部和第2信号处理部输出的驱动速度信息的情况下，输出的驱动速度信息也是平滑地连续。

在本发明中，最好是，所述驱动体是具有转子的电动机，从所述传感器输出的位置信息信号是对应于所述电动机的旋转驱动而周期性变化的周期函数信号，所述位置信息信号处理部输出旋转角速度作为所述电动机的驱动速度信息，积分部件将来自所述位置信息信号处理部的所述旋转角速度进行积分，计算电动机的旋转相位角，所述内部位置信息变换部计算基于所述电动机的旋转相位角的周期函数值。

根据该结构，能够根据对应于电动机的旋转驱动从传感器输出的周期函数信号来获得旋转角速度作为电动机的驱动速度。

本发明的信号处理方法是对于对应于驱动体的驱动位置从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并检测所述驱动体的驱动速度的信号处理方法，其特征在于，具备：位置信息信号处理工序，对所述位置信息信号进行信号处理，计算所述驱动体的驱动速度信息；以及内部位置信息生成工序，反映由所述位置信息信号处理工序计算出的最新的所述驱动速度信息，生成所述驱动体的最新的推定位置来作为内部位置信息，其中，所述位置信息信号处理工序根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成工序生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

利用上述的结构，能够发挥与上述发明相同的作用效果。

本发明的信号处理程序是由组装入信号处理装置中的计算机来执行的信号处理程序，所述信号处理装置对于对应于驱动体的驱动位置从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并检测所述驱动体的驱动速度，其特征在于，使所述计算机作为位置信息信号处理部和内部位置信息生成部来发挥作用，所述位置信息信号处理部对所述位置信息信号进行信号处理并且计算所述驱动体的驱动速度信息，所述内部位置信息生成部反映由所述位置信息信号处理部计算出的最新的所述驱动速度信息并生成所述驱动体的最新的推定位置来作为内部位置信息，同时，所述位置信息信号处理部根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成部生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

本发明的记录媒体的特征在于，记录了上述信号处理程序。

如此，若将信号处理程序装载到计算机并且使该计算机作为各功能部发挥作用，则能够容易地进行各种参数的改变等等。

又，在装载该信号处理程序时，可以将存储卡或CD-ROM等直接插入信号处理装置中，也可以将这些存储媒体通过外接读取设备与信号处理装置连接。进一步地，可以用LAN电缆、电话线等与信号处理装置连接并通过通信供给并装载信号处理程序，也可以是以无线方式供给并装载信号处理程序。

本发明的速度检测装置的特征在于，具备：传感器，输出与驱动体的驱动位置相对应的位置信息信号；以及上述信号处理装置。

利用该结构，能够作成通过信号处理装置处理来自传感器的位置信息信号以迅速获得驱动体的驱动速度的速度检测装置。

本发明的伺服机构，其特征在于，具备：驱动体；传感器，输出与所述驱动体的驱动位置相对应的位置信息信号；所述信号处理装置；以及中央控制部，将由所述信号处理装置检测出的所述驱动体的驱动速度和外部预先设定的预定目标速度进行比较并且同时将所述驱动体的驱动速度控制成所述预定目标速度。

利用上述的结构，将由信号处理装置获得的驱动速度信息作为反馈信号并由中央控制部进行驱动体的驱动控制。这样，由于不存在相位延迟，所以能够使得控制系统极其稳定。

本发明的信号处理装置是对于对应于驱动体的驱动位置从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并且检测所述驱动体的驱动速度，其特征在于，具备：位置信息信号处理部，对所述位置信息信号进行信号处理，计算所述驱动体的驱动速度信息；以及内部位置信息生成部，反映由所述位置信息信号处理部计算出的最新的所述驱动速度信息，生成所述驱动体的最新的推定位置来作为内部位置信息，从所述传感器输出的位置信息信号是对应于驱动体的驱动而周期性变化的周期函数信号，所述位置信息信号处理部计算所述周期函数信号的相位变化量作为所述驱动体的驱动速度信息，所述内部位置信息生成部具备：积分部件，对来自所述位置信息信号处理部的所述相位变化量进行积分并计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；以及内部位置信息变换部，计算出与由所述积分部件计算出的所述相位相对应的周期函数值来作为所述内部位置信息，所述位置信息信号处理部根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成部生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

附图说明

图1是表示有关本发明的伺服机构的第1实施方式的框图。

图2是表示上述第1实施方式中从编码器输出的双相信号的示例的图。

图3是表示上述第1实施方式中速度计算部的结构的框图。

图4是表示上述第1实施方式中从编码器输入的正弦波信号(Asinθ)和由内部位置信息生成部生成的内部位置信息(Asinθn)之间的关系的图。

图5是表示作为本发明第2实施方式的信号处理装置的速度计算部的结构的图。

图6是表示在第2实施方式中根据来自编码器的双相信号之比生成的正切信号(tanθ)和余切信号(1/tanθ)的示例的图。

图7是表示在第3实施方式中速度计算部的结构的框图。

图8是表示在第1实施方式的结构中，正弦波信号和余弦波信号振幅有5％不同的情况下输出的电动机旋转用速度ω的示例的图。

图9是表示在第3实施方式的结构中，正弦波信号和余弦波信号振幅有5％不同的情况下输出的电动机旋转角速度ω的示例的图。

图10是表示第4实施方式的结构的图。

图11是表示本发明的变形示例的图。

图12是表示现有的伺服机构的结构的图。

图13是表示现有的伺服机构中的电动机的旋转速度控制的时序图。

具体实施方式

以下，在图示本发明的实施方式的同时，参照赋予图中各部分的符号来进行说明。

(第1实施方式)

对于本发明的伺服机构的第1实施方式进行说明。

在图1中表示伺服机构的框图。

该伺服机构100具备：作为控制对象的电动机(驱动体)110；作为对应于电动机110的旋转驱动输出正弦波(Asinθ)以及余弦波(Acosθ)的位置信息信号(周期函数信号)的传感器的编码器120；以及根据来自编码器120的位置信息信号计算电动机旋转速度(驱动速度信息)并且同时根据从外部输入的目标速度控制电动机旋转速度的控制部300。

编码器120是现有已知的旋转编码器120，其详细情况省略说明，它具有与电动机110的转子一体旋转的转动体，并且输出位置信息信号(Asinθ，Acosθ)，其中，上述位置信息信号(Asinθ，Acosθ)是随着该转动体的旋转而周期性变化的周期函数。该位置信息信号如图2所示是相互具有90度相位差的正弦波(Asinθ)以及余弦波(Acosθ)的双相信号。作为这样的旋转编码器120，能够使用光电式编码器、静电电容式编码器、磁性编码器等。

控制部300具备：作为对来自编码器120的位置信息信号进行信号处理并计算电动机旋转速度的信号处理装置的速度计算部400；以及作为将速度计算部400计算出的电动机旋转速度与从外部输入的目标速度进行比较以将电动机旋转速度控制成目标速度的中央控制部的CPU310。

对于速度计算部400的结构进行说明。

图3是表示速度计算部400的结构的框图。

速度计算部400具备：对从编码器120输出的双相信号(Asinθ、Acosθ)进行信号处理以计算电动机旋转速度(ω_n)的位置信息信号处理部410；与预定条件相对比切换选择基于双相信号中的任意一方信号的电动机旋转速度信息的信号切换部450；根据来自位置信息信号处理部410的电动机旋转速度(ω_n)生成反映了最新的电动机旋转速度的电动机驱动位置信息(θ_n)作为内部位置信息的内部位置信息生成部460；以及输出电动机110的旋转速度信息(ω_n)以及电动机驱动位置信息(θ_n)的输出部470。

位置信息信号处理部410具备：对于从编码器120输出的双相信号中的正弦波信号(Asinθ)进行信号处理并计算电动机110的旋转变化量(Δθ₁)的正弦信号处理部(第1信号处理部)420；对从编码器120输出的双相信号中的余弦波信号(Acosθ)进行信号处理并计算电动机110的旋转变化量(Δθ₂)的余弦信号处理部(第2信号处理部)430；将来自正弦信号处理部420以及余弦信号处理部430的旋转变化量(Δθ₁、Δθ₂)配合正转动方向作成电动机110的旋转角速度(ω₁、ω₂(rad/s))的符号转换部440。

正弦信号处理部420具备：从编码器120输入的正弦波信号(Asinθ)中减去由内部位置信息生成部460生成的内部位置信息(Asinθ_n)并输出差分信号的第1减法部件(差分计算部件)421；在第1减法部件421输出的差分信号上乘以预定增益(K)之后计算电动机旋转变化量(Δθ₁)的第1增益乘法部(驱动速度计算部件)422。

第1减法部件421是从编码器120输入的正弦波信号(Asinθ)中减去由内部位置信息生成部460生成的电动机驱动位置信息(内部位置信息Asinθ_n)。

而且，当第1减法部件421计算出的差分成为函数值之差(Asinθ-Asinθ_n)时，在第1增益乘法部422中，在第1减法部件421输出的差分信号上乘以预定增益(K)之后输出电动机110的旋转变化量(Δθ₁)。

余弦信号处理部430具备：从由内部位置信息生成部460生成的内部位置信息(Acosθ_n)中减去由编码器120输入的余弦波信号(Acosθ)并且输出差分信号的第2减法部件(差分计算部件)431；在第2减法部件431输出的差分信号上乘以预定增益(K)之后计算电动机旋转变化量(Δθ₂)的第2增益乘法部(驱动速度计算部件)432。

符号变换部440具备：根据余弦波信号(Acosθ)的符号来变换从正弦信号处理部420输出的电动机旋转变化量(Δθ₁)的第1符号变换部441；根据正弦波信号(Asinθ)的符号来变换从余弦信号处理部430输出的电动机旋转变化量(Δθ₂)的第2符号变换部442。

第1符号变换部441在余弦波信号(Acosθ)为负(负的值)的情况下，在来自第1增益乘法部422的电动机旋转变化量(Δθ₁)上乘以-1(负1)，在余弦波信号(Acosθ)为正(正的值)的情况下，在来自第1增益乘法部422的电动机旋转变化量(Δθ₁)上乘以+1(正1)。

同样地，第2符号变换部442在正弦波信号(Asinθ)为负(负的值)的情况下，在来自第2增益乘法部的电动机旋转变化量(Δθ₂)上乘以-1(负1)，在正弦波信号(Asinθ)为正(正的值)的情况下，在来自第2增益乘法部的电动机旋转变化量(Δθ₂)上乘以+1(正1)。

当从编码器120输入的正弦波信号(Asinθ)如图2所示随着电动机110的旋转周期性地反复增减时，即使在电动机110旋转使旋转相位角增加的情况下，也存在正弦波信号(Asinθ)减小的区域，因此，若从输入的正弦波信号(Asinθ)中单纯地减去由内部位置信息生成部460生成的内部位置信息(Asinθ_n)，则有时尽管电动机110正转使相位增加，而电动机110的旋转变化量也会变为负值。因此，在第1符号变换部441中，根据从编码器120输入的另一个相位信号即余弦波信号(Acosθ)的符号，将来自第1增益乘法部422的输出信号的符号变换成电动机110的旋转变化量(Δθ₁)增加的方向。由此，将从第1增益乘法部422输出的电动机旋转变化量(Δθ₁)通常向增加方向变换，能够获得电动机110的旋转角速度(ω₁)。

同样地，在第2符号变换部442中，根据从编码器120输入的另一个相位信号即正弦波信号(Asinθ)的符号，将来自第2增益乘法部432的输出信号的符号变换成电动机110的旋转变化量(Δθ₂)增加的方向。由此，将从第2增益乘法部432输出的电动机旋转变化量(Δθ₂)通常向增加方向变换，能够获得电动机110的旋转角速度(ω₂)。

信号切换部450具备：判断部451，将从编码器120输入的正弦波信号(Asinθ)与预定阈值进行比较以判断正弦波信号和阈值的大小；以及，切换部件452，根据判断部451进行的大小判断，用来自正弦信号处理部420的输出信号和来自余弦信号处理部430的输出信号切换向输出部以及内部位置信息生成部460的输入。

从编码器120输入的位置信息信号(Asinθ、Acosθ)随电动机110的旋转周期性地增减时，例如，如图2所示，在正弦波信号(Asinθ)中，在相位90°(π/2)及270°(3π/2)的附近，存在相对于相位(θ)的变化量的信号值的变化量变小等、无论是正弦波信号(Asinθ)还是余弦波信号(Acosθ)相对于相位变化量的信号值变化较小的区域。

因此，为了利用相对于相位变化量信号值的变化较大的区域，信号切换部450切换正弦波信号(Asinθ)和余弦波信号(Acosθ)。

判断部451将正弦波信号的绝对值|Asinθ|与作为预定阈值的0.7A进行比较，判断两者的大小。这里，±0.7约相当于±√2/2，以正弦波信号为例，相当于45°(π/4)、135°(3π/4)、225°(5π/4)、315°(9π/4)的相位。

切换部件452具有输入来自正弦信号处理部420的信号的正弦侧端子453和输入来自余弦信号处理部430的信号的余弦侧端子454，由开关部件构成，该开关部件用正弦侧端子453和余弦侧端子454切换向内部位置信息生成部460以及输出部470的输入。

而且，信号切换部450根据判断部451的大小判断在|Asinθ|小于0.7A(|Asinθ|<0.7A)时选择正弦侧端子453、在|Asinθ|为0.7A或以上(|Asinθ|≥0.7A)时选择余弦端子454。

由此，如图2所示，在正弦波信号(Asinθ)以及余弦波信号(Acosθ)中，依次切换利用信号值变化大的区域。

内部位置信息生成部460具备：对来自位置信息信号处理部410的电动机旋转角度(ω₁、ω₂)进行积分并且计算电动机110的旋转相位(θ_n)的积分部件461；变换成以积分部件461计算出的电动机110的旋转相位(θ_n)为参数的三角函数值并且计算内部位置信息(Asinθ_n、Acosθ_n)的内部位置信息变换部462。

积分部件461对由切换部件452选择的输出信号即电动机旋转角速度(ω₁或ω₂)进行积分并且计算电动机110的旋转相位(θ_n)。即，计算反映了最新的电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)的电动机旋转相位(θ_n)。然后，将计算出的电动机旋转相位(θ_n)输出到内部位置信息变换部462。

内部位置信息变换部462具备：向正弦信号处理部420的第1减法部件421输出内部位置信息(Asinθ_n)的第1内部位置信息变换部463；以及向余弦信号处理部430的第2减法部件431输出内部位置信息(Acosθ_n)的第2内部位置信息变换部464。

第1内部位置信息变换部463对应于从编码器120输入的位置信息信号即正弦波信号(Asinθ)，计算由积分部件461计算出的相位(θ_n)为参数的正弦函数值(Asinθ_n)并作为内部位置信息。

又，第2内部位置信息变换部464对应于从编码器120输入的位置信息信号即余弦波信号(Acosθ_n)，计算由积分部件461计算出的相位(θ_n)为参数的余弦函数值(Acosθ_n)并作为内部位置信息。

这里，积分部件461对从位置信息信号处理部410输出的电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)进行积分并且计算电动机110的旋转相位(θ_n)时，通过对直至位置信息信号处理部410输出的最新的电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)依次进行积分，计算尽可能能够推定的最新的电动机旋转相位(θ_n)。

而且，由于计算出积分部件461计算出的最新的电动机旋转相位(θ_n)的三角函数值(Asinθ_n、Acosθ_n)，第1以及第2内部位置信息变换部463、464持有有关图4所示的尽可能推定的最新的电动机旋转相位(θ_n)的三角函数值(Asinθ_n、Acosθ_n)。

图4是表示从编码器输入的正弦波信号(Asinθ)和由内部位置信息生成部生成的内部位置信息(Asinθ_n)的关系的图。

输出部470将由切换部件452选择的输出信号即电动机旋转角速度通过滤波器471输出到作为中央控制部的CPU310。又，这样的滤波器471，作为示例可以列举低通滤波器等。

再者，输出部470输出由积分部件461计算出的电动机旋转相位(θ_n)作为电动机驱动位置信息。

作为中央控制部的CPU310将来自速度计算部400的电动机旋转角速度与从外部输入的目标速度进行比较，并且为了使得电动机旋转角速度(ω)为目标速度，作为中央控制部的CPU310在计算施加在电动机110上的电流(i)的占空比的同时对电动机110进行PWM控制。

对于具有上述结构的伺服机构的动作进行说明。

当电动机110进行旋转驱动时，由编码器120检测该电动机110的旋转，从编码器120输出随电动机110的旋转周期性变化的双相信号(Asinθ、Acosθ)。

来自编码器120的双相信号(Asinθ、Acosθ)分别输入到正弦信号处理部420和余弦信号处理部430。由于此后正弦波信号(Asinθ)的处理和余弦波信号(Acosθ)的处理大致相同，因此，以正弦波信号(Asinθ)的处理为例对此后的动作进行说明。

在第1减法部件421中将输入到正弦信号处理部420的正弦波信号(Asinθ)与由第1内部位置信息变换部463生成的内部位置信息(Asinθ_n)进行比较，将两者的差分从第1减法部件421输出到第1增益乘法部422。

在第1增益乘法部422中，在来自第1减法部件421的差分信号上乘以预定增益(K)，输出电动机旋转变化量(Δθ₁)。

而且，根据双相信号中的另一个信号即余弦波信号(Acosθ)的符号，利用第1符号变换部441在来自第1增益乘法部422的电动机旋转变化量(Δθ₁)上乘以+1或者-1，变换成电动机旋转变化量(Δθ₁)增加的方向，生成电动机旋转角速度(ω₁)。

同样地，生成基于输入到余弦信号处理部430的余弦波信号(Acosθ)的电动机旋转角速度(ω₂)。

而且，在生成来自正弦信号处理部420的电动机旋转角速度(ω₁)和来自余弦信号处理部430的电动机旋转角速度(ω₂)时，根据判断部451中正弦波(Asinθ)和预定阈值0.7A的大小判断，由切换部件452进行切换，在正弦波信号以及余弦波信号中选择基于信号值变化大的区域的电动机旋转角速度(ω₁或ω₂)。

而且，将来自切换部件452的电动机旋转角速度(ω_n)一分为二，将一方输入到积分部件461，利用积分部件461进行的积分，计算电动机旋转相位(θ_n)，反映出最新的电动机旋转角速度(ω_n)，更新电动机110的旋转相位(θ_n)。将由积分部件461计算出的电动机旋转相位(θ_n)输出到正弦信号处理部420以及余弦信号处理部430的第1以及第2内部位置信息变换部463、464，利用内部位置信息变换部462分别生成以电动机旋转相位(θ_n)为参数的正弦函数值(Asinθ_n)或者余弦函数值(Acosθ_n)。

又，将分支出来的另一方的电动机旋转角速度(ω_n)从输出部470通过滤波器471输出到CPU310。

在CPU310中将来自速度计算部400的电动机旋转角速度(ω_n)与目标速度进行比较，为了使得电动机旋转角速度(ω)为目标值，计算施加在电动机110上的电流(i)的占空比。然后，根据该占空比对电动机110进行PWM控制，以预定目标速度对电动机110进行旋转驱动控制。

根据具有上述结构的第1实施方式，能够发挥下述的效果。

(1)内部位置信息生成部460由于生成通常反映了最新的电动机速度信息(ω_n)的电动机110的位置信息(Asinθ_n、Acosθ_n)，因此，持有尽可能推定的最新的电动机110的位置信息。因此，来自编码器120的位置信息信号(Asinθ、Acosθ)和内部位置信息生成部460生成的内部位置信息(Asinθ_n、Acosθ_n)的差分即成为来自编码器120的位置信息信号(Asinθ、Acosθ)的微分值，就此原样地成为电动机110的驱动速度(ω)。由此，当从编码器120输入位置信息信号(Asinθ、Acosθ)时，立即计算出两者的差分，获得电动机的驱动速度(ω)，能够发挥可跨时代地改善现有的时间延迟的这样的特别效果。

(2)由于利用速度计算部400获得无时间延迟的电动机驱动速度(ω_n)，因此，通过将该电动机驱动速度信息(ω_n)作为反馈信号由中央控制部(CPU)310对电动机110进行驱动控制，由此，能够作成没有相位延迟的、极其稳定的控制系统。

(3)由于具有计算以相位为参数的函数值的第1以及第2内部位置信息变换部463、464，从编码器120输入的位置信息信号即使不是相位信息本身，也可以是正弦波状信号等，因此，能够将一般用作为传感器的编码器(光电式、磁性、静电电容式等)120不作改变地直接作为传感器使用，由于不需要仅适于本实施方式的伺服机构100的特殊的设计变更，因此，不仅简便而且避免了成本上升。

(4)由于由信号切换部450选择根据来自编码器120的双相信号(Asinθ、Acosθ)中相对于相位变化量信号值变化大的一方的信号计算出的相位变化量(驱动速度信息)，因此，在整个的范围中，能够高精度地获取作为电动机速度信息的相位变化量(ω)。而且，在判断相对于相位变化的信号变化量大的一方的信号时，不需要复杂的运算处理，只要通过将一方的信号值(正弦波信号)与阈值(0.7A)进行比较以判断大小即可，因此，是简便的。

(5)由于具备符号变换部440，因此，假设即使电动机110向正方向变化的情况下将相位变化量计算成负值的情况下，也将相位变化量(Δθ)的符号变换成根据电动机的旋转方向的增减方向，能够获得增减方向的正确驱动速度(相位变化量ω)。

(第2实施方式)

接着，参照图5对于本发明的伺服机构的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的基本结构与第1实施方式相同，而第2实施方式具有下述特征，即，将编码器120输出的双相信号之比作为输入信号。

图5是表示第2实施方式的速度计算部(信号处理部)的结构的图。

在图5中，速度计算部500具备传感器信号变换部600，该传感器信号变换部600生成基于来自编码器120的双相信号即正弦波信号(Asinθ)和余弦波信号(Acosθ)之比的双相信号(参照图6)。

传感器信号变换部600具备：计算Asinθ/Acosθ并输出作为第1信号的正切信号(tanθ)的第1信号变换部610；计算Acosθ/Asinθ并输出作为第2信号的余切信号(1/tanθ)的第2信号变换部620。

位置信息信号处理部510具备：对第1信号(tanθ)进行信号处理以计算电动机旋转角速度的第1信号处理部520；对第2信号(1/tanθ)进行信号处理以计算电动机旋转角速度的第2信号处理部530。

而且，在第1信号处理部520中，利用第1减法部件521从第1信号(tanθ)中减去由内部位置信息生成部550生成的内部位置信息并且输出差分信号，利用第1增益乘法部件522在该差分信号上乘以预定增益并输出电动机旋转角速度(ω₁)。

又，在第2信号处理部530中，利用第2减法部件531从由内部位置信息生成部550生成的内部位置信息中减去第2信号(1/tanθ)并且输出差分信号，利用第2增益乘法部件532在该差分信号上乘以预定增益并输出电动机旋转角速度(ω₂)。

在信号切换部540中，判断部541比较第1信号(tanθ)和1的大小，信号切换部540根据判断部541进行的大小判断，当第1信号(tanθ)为或1以下时选择基于第1信号的电动机旋转角速度(ω₁)、当第1信号(tanθ)大于1时选择基于第2信号的电动机旋转角速度(ω₂)。

即，如图6所示，第1信号(tanθ)以及第2信号(1/tanθ)具有不连续的区域时，交替切换地利用第1信号(tanθ)以及第2信号(1/tanθ)的连续区域。

在内部位置信息生成部550中，在积分部件551对来自位置信息信号处理部510的电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)进行积分并计算电动机旋转相位(θ_n)，在内部位置信息变换部552中将该电动机旋转相位(θ_n)变换成以电动机旋转相位(θ_n)为参数的三角函数值。

这里，第1内部位置信息变换部553计算出以电动机旋转相位(θ_n)为参数的正切函数值(tanθ_n)并且输出到第1减法部件521。

又，第2内部位置信息变换部554计算出以电动机旋转相位(θ_n)为参数的余切函数值(1/tanθ_n)并且输出到第2减法部件531。

又，在第1实施方式中，设置符号变换部440，并且配合电动机旋转的方向将来自第1增益乘法部422、432的输出信号向增加方向变换，而在第2实施方式中，由于只要电动机110向正转方向变化，第1信号(tanθ)的利用部分(tanθ≤1)是单调增加的、第2信号(1/tanθ)的利用部分(tanθ>1)是单调减少的，因此，若例如在第2减法部件531中从内部位置信息中减去第2信号(1/tanθ)等、预先决定减法的方向，则能够获得通常表示适当的增减方向的电动机旋转角速度。由此，在第2实施方式中，不需要符号变换部。

根据具有上述结构的第2实施方式，能够发挥与第1实施方式相同的作用效果。

再者，由于利用传感器信号变换部600生成基于来自编码器120的双相信号即正弦波信号(Asinθ)和余弦波信号(Acosθ)之比的双相信号(tanθ、1/tanθ)，因此，能够去除来自编码器120的双相信号(Asinθ、Acosθ)的振幅A的变动。由此，能够基于稳定的位置信息信号(tanθ、1/tanθ)进行速度检测。

(第3实施方式)

接着，参照图7～图9说明本发明的第3实施方式。

第3实施方式的基本结构与第1实施方式相同，而在第3实施方式中，在内部位置信息生成部的结构方面具有特点。

图7是表示第3实施方式中速度计算部的结构的框图。

在图7中，下述方面与第1实施方式相同，即，内部位置信息生成部460对应于正弦信号处理部420具有第1内部位置信息变换部463、对应于余弦信号处理部430具有第2内部位置信息变换部464。

这里，在第1实施方式(图3)中具有1个积分部件461。而且，当从正弦信号处理部420和余弦信号处理部430分别输出电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)时，将信号切换部450选择的电动机旋转角速度(ω₁或ω₂)输入到积分部件461，积分部件461对该电动机旋转角速度(ω₁或ω₂)进行积分并计算出电动机旋转相位。将该积分部件461计算出的电动机旋转相位(θ_n)输出到第1内部位置信息变换部463和第2内部位置信息变换部464，由各个内部位置信息变换部计算内部位置信息(Asinθ_n、Acosθ_n)。

这一点，在第3实施方式中，作为积分部件，设置第1积分部件461A和第2积分部件461B。即，在图7中，设置根据正弦波信号对从正弦信号处理部420输出的电动机旋转变化量(Δθ₁)进行积分以计算基于正弦波信号的电动机旋转相位(θ₁)的第1积分部件461A，以及根据余弦波信号对从余弦信号处理部430输出的电动机旋转变化量(Δθ₂)进行积分以计算基于余弦波信号的电动机旋转相位(θ₂)的第2积分部件461B。

第1积分部件461A对从第1增益乘法部422输出的电动机110的旋转变化量(Δθ₁)进行积分计算出电动机旋转相位(θ₁)。而且，第1积分部件461A将计算出的电动机旋转相位(θ₁)输出到第1内部位置信息变换部463。

第2积分部件461B对从第2增益乘法部432输出的电动机110的旋转变化量(Δθ₂)进行积分计算出电动机旋转相位(θ₂)。而且，第2积分部件461B将计算出的电动机旋转相位(θ₂)输出到第2内部位置信息变换部464。

信号切换部450虽然在具备判断部451和切换部件452并且切换部件452用开关部件切换正弦侧端子453和余弦侧端子454的这一点上与第1实施方式相同，然而，这里，作为切换部件，具备速度信息输出用的第1切换部件452A和位置信息输出用的第2切换部件452B。

第1切换部件452A的结构与第1实施方式中说明的切换部件的结构相同，是根据判断部451的判断切换正弦侧端子453和余弦侧端子454并输出电动机旋转角速度ω_n。将该电动机旋转角速度ω_n(ω₁或ω₂)通过滤波器471输出到作为中央控制部的CPU310。

又，在第1实施方式中，将来自切换部件452的输出信号ω_n(电动机旋转角速度ω₁、ω₂)输入到积分部件461中，然而，在第3实施方式中，并没有将来自第1切换部件452A的输出信号ω_n输入到积分部件(461A、461B)中。

第2切换部件452B根据判断部451中的判断用开关部件切换正弦侧端子453和余弦侧端子454。

这里，将利用第1符号变换部441对由第1积分部件461A计算出的电动机旋转相位(θ₁)进行符号变换后的信号输入到正弦侧端子453。又，将利用第2符号变换部442对由第2积分部件461B计算出的电动机旋转相位(θ₂)进行符号变换后的信号输入到余弦侧端子454。而且，将来自第2切换部件452B的输出通过滤波器作为位置信息θn(θ₁或θ₂)输出。

根据具有上述结构的第3实施方式，在第1实施方式的效果之上能够发挥下述效果。

从编码器12输出正弦波信号和余弦波信号的双相信号时，在第3实施方式的速度计算部400中，与处理正弦波信号的正弦信号处理部420对应地具备第1积分部件461A和第1内部位置信息变换部463，与处理余弦波信号的余弦信号处理部430对应地具备第2积分部件461B和第2内部位置信息变换部464。由此，在计算基于正弦波信号的电动机旋转角速度ω₁之时，在以基于正弦波信号的电动机旋转变化量Δθ₁为反馈信息的第1积分部件461A以及第1内部位置信息变换部463构成的回路中，能够利用仅基于正弦波信号的运算处理计算电动机旋转角速度ω₁。同样地，在计算基于余弦波信号的电动机旋转角速度ω₂之时，在以基于余弦波信号的电动机旋转变化量Δθ₂为反馈信息的第2积分部件461B以及第2内部位置信息变换部464构成的回路中，能够利用仅基于余弦波信号的运算处理计算电动机旋转角速度ω₂。

这里，也可以例如第1实施方式那样，由信号切换部450对来自正弦信号处理部420和余弦信号处理部430的电动机旋转角速度(ω₁、ω₂)进行切换选择输入到积分部件461，并且由积分部件461计算电动机的旋转相位(θ_n)。

然而，从编码器120输出的正弦波和余弦波振幅不同的情况下，在来自正弦信号处理部420的电动机旋转角速度ω₁和来自余弦信号处理部430的电动机旋转角速度ω₂之间会产生差。即，由于在正弦信号处理部420以及余弦信号处理部430各自的减法部件421、431中，分别计算A(sinθ-sinθ₁)和A’(cosθ-cosθ₂)并且根据它的差分计算电动机旋转角速度ω₁、ω₂，因此，一旦正弦波和余弦波的振幅(A、A’)不同，则旋转角速度ω₁、ω₂也就变得不同。进一步地，在信号切换部450中，选择基于正弦波信号和余弦波信号中相对于相位变化函数值的变化大的一方的电动机旋转角速度(ω₁和ω₂)，因此，正弦波信号和余弦波信号的振幅的不同容易变得显著，若如此切换显著不同的电动机旋转角速度ω₁、ω₂并且依次由积分部件461进行积分时，则在切换时的相位的积分上，误差容易生成得较大。

例如，图8是在第1实施方式中正弦波信号Asinθ和余弦波信号A’cosθ振幅有5％不同的情况下输出的电动机旋转角速度ω的示例。在图8中，可知在信号切换的时刻，产生较大的误差。

这一点，在第3实施方式中，由于根据正弦信号处理部420计算出的电动机旋转变化量Δθ₁由第1积分部件461A以及第1内部位置信息变换部463计算关于正弦波信号的内部位置信息，并且根据余弦信号处理部430计算出的电动机旋转变化量Δθ₂由第2积分部件461B以及第2内部位置信息变换部464计算关于余弦波信号的内部位置信息，因此，来自各个位置信息处理部(正弦信号处理部420、余弦信号处理部430)的电动机旋转角速度ω₁、ω₂不会受到正弦波信号和余弦波信号的振幅差的影响。

这里，图9是在第3实施方式的结构中正弦波信号Asinθ和余弦波信号A’cosθ振幅有5％不同的情况下输出的电动机旋转角速度ω的示例。如图9所示，利用第3实施方式，与第1实施方式相比(图8)抑制了正弦波信号和余弦波信号的振幅差的影响，电动机旋转角速度ω较平滑地连续。

(第4实施方式)

接着，参照图10对本发明的第4实施方式进行说明。

第4实施方式的基本结构与第1实施方式相同，然而，第4实施方式具有下述特点，即，根据利用A/D变换器将来自编码器120的信号进行变换后的数字信号，获得电动机旋转速度。

即，在图10中，设置将来自编码器120的正弦波信号进行A/D变换的第1A/D变换器710和将来自编码器120的余弦波信号进行A/D变换的第2A/D变换器720。

并且，速度计算部(信号处理部)400具备位置信息信号处理部、信号切换部、内部位置信息生成部等的功能，而上述功能是利用预定的信号处理程序来实现的。

又，本发明不限定于上述实施方式，在能够实现本发明目的的范围中的变形、改良等是包含于本发明中的。

例如，在第1实施方式中，以具备对编码器120输出的双相信号(Asinθ、Acosθ)分别进行处理的正弦信号处理部420和余弦信号处理部430，并且切换利用来自正弦信号处理部420的输出信号和来自余弦信号处理部430的输出信号的情形为示例进行了说明，然而，也可以如图11所示，作为位置信息信号处理部410仅具备对正弦波信号(Asinθ)进行信号处理的正弦信号处理部420，并且输出仅基于正弦波信号(Asinθ)的电动机旋转速度(ω₁)。又，在正弦波信号(Asinθ)周期性增减时，需要根据电动机110的旋转方向对电动机110的相位变化量的符号作变换的符号变换部440。

以驱动控制对象是具有转子的电动机110并且速度计算部(信号处理部)400根据来自编码器120的双相信号计算电动机110的旋转速度(旋转相位)的情形为示例进行了说明，然而，作为驱动体，不限于具有转子的电动机，例如，也可以是线性电动机(Linear Motor)等。特别地，在线性电动机的控制中，时间延迟较大地影响控制性能时，若利用本发明的信号处理装置(速度计算部)迅速地计算驱动速度，并且基于该计算出的驱动速度进行速度控制的话，则能够不存在相位延迟并且使控制稳定。

Claims (9)

1.一种信号处理装置，对于对应于驱动体的驱动位置从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并且检测所述驱动体的驱动速度，其特征在于，

具备：

位置信息信号处理部，对所述位置信息信号进行信号处理，计算所述驱动体的驱动速度信息；以及

内部位置信息生成部，反映由所述位置信息信号处理部计算出的最新的所述驱动速度信息，生成所述驱动体的最新的推定位置来作为内部位置信息，

从所述传感器输出的位置信息信号是对应于驱动体的驱动而周期性变化的周期函数信号，

所述位置信息信号处理部计算所述周期函数信号的相位变化量作为所述驱动体的驱动速度信息，

所述内部位置信息生成部具备：积分部件，对来自所述位置信息信号处理部的所述相位变化量进行积分并计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；以及内部位置信息变换部，计算出与由所述积分部件计算出的所述相位相对应的周期函数值来作为所述内部位置信息，

所述位置信息信号处理部根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成部生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，

所述周期函数信号是由相互具有预定相位差的第1信号以及第2信号构成的双相信号，

所述位置信息信号处理部具备：

第1信号处理部，对所述第1信号进行信号处理并且输出所述第1信号的相位变化量作为所述驱动速度信息；以及

第2信号处理部，对所述第2信号进行信号处理并且输出所述第2信号的相位变化量作为所述驱动速度信息，

在所述位置信息信号处理部的后级侧设置信号切换部，该信号切换部切换选择来自所述第1信号处理部的输出信号和来自所述第2信号处理部的输出信号中的、基于对于相位变化量所述周期函数信号的信号值变化量大的一方的周期函数信号的输出信号。

3.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，

所述周期函数信号是正弦波状信号，

所述信号切换部具备：

判断部，将所述第1信号以及所述第2信号中的任意一方的信号值和预定阈值进行比较并且进行大小判断；以及

切换部件，根据由所述判断部产生的判断结果，在来自所述第1信号处理部的输出信号和来自所述第2信号处理部的输出信号之间进行切换。

4.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，

具备符号变换部，该符号变换部将从所述位置信息信号处理部输出的相位变化量的符号变换成表示与所述驱动体移动方向相对应的增减的符号。

5.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，

所述内部位置信息生成部具备：

第1积分部件，对从所述第1信号处理部输出的所述第1信号的相位变化量进行积分，计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；

第1内部位置信息变换部，根据由所述第1积分部件计算出的相位，计算所述第1信号的函数值；

第2积分部件，对从所述第2信号处理部输出的所述第2信号的相位变化量进行积分，计算与所述驱动体的位置信息相当的相位；以及

第2内部位置信息变换部，根据由所述第2积分部件计算出的相位，计算所述第2信号的函数值。

6.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，

所述驱动体是具有转子的电动机，从所述传感器输出的位置信息信号是对应于所述电动机的旋转驱动而周期性变化的周期函数信号，

所述位置信息信号处理部输出旋转角速度作为所述电动机的驱动速度信息，

所述积分部件将来自所述位置信息信号处理部的所述旋转角速度进行积分，计算电动机的旋转相位角，

所述内部位置信息变换部计算基于所述电动机的旋转相位角的周期函数值。

7.一种信号处理方法，对于对应于驱动体的驱动位置从传感器输出的位置信息信号进行信号处理并检测所述驱动体的驱动速度，其特征在于，具备：

位置信息信号处理工序，对根据所述驱动体的驱动而周期性变化的周期函数信号，即所述位置信息信号进行信号处理，并计算所述周期函数信号的相位变化量；以及

内部位置信息生成工序，对由所述位置信息信号处理工序计算出的最新的所述相位变化量进行积分，并计算与所述驱动体的最新推定位置相当的相位，同时生成与所计算出的所述相位相对应的周期函数值来作为所述内部位置信息，

所述位置信息信号处理工序根据来自所述传感器的所述位置信息信号和由所述内部位置信息生成工序生成的所述内部位置信息的差分，来计算所述驱动体的驱动速度信息。

8.一种速度检测装置，其特征在于，具备：

传感器，输出与驱动体的驱动位置相对应的位置信息信号；以及

权利要求1至权利要求6的任意一项所述的信号处理装置。

9.一种伺服机构，其特征在于，具备：

驱动体；

传感器，输出与驱动体的驱动位置相对应的位置信息信号；

权利要求1至权利要求6的任意一项所述的信号处理装置；以及

中央控制部，将由所述信号处理装置检测出的所述驱动体的驱动速度和从外部预先设定的预定目标速度进行比较并且将所述驱动体的驱动速度控制成所述预定目标速度。

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