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JP2000227437A - Rotation speed detector - Google Patents

Rotation speed detector

Info

Publication number
JP2000227437A
JP2000227437A JP3004299A JP3004299A JP2000227437A JP 2000227437 A JP2000227437 A JP 2000227437A JP 3004299 A JP3004299 A JP 3004299A JP 3004299 A JP3004299 A JP 3004299A JP 2000227437 A JP2000227437 A JP 2000227437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
rotation speed
pulse
limit value
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3004299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Takase
真人 高瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3004299A priority Critical patent/JP2000227437A/en
Publication of JP2000227437A publication Critical patent/JP2000227437A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で応答性のよい速度検出値が容易に得
られ、モータの速度制御装置に適用して安定した制御が
得られるようにした回転速度検出を提供すること。 【解決手段】 サンプリング期間毎に検出されたパルス
差分値ΔPに1を加算し、サンプリング周期Ts で除算
した値をリミット値Nlim として出力するリミット値演
算器8を用い、回転速度を検出すべき回転軸に取り付け
られているロータリーエンコーダから供給されるパルス
の各サンプリング周期毎の差分値ΔPと、時間カウンタ
2とラッチ回路3から供給されるパルス入力時間の差分
値ΔTの除算値Nd をそのまま回転速度の検出値とせ
ず、リミット9によりリミット値Nlim で処理してから
回転速度の検出値Ndet として出力するようにしたも
の。
(57) [Problem] To provide a rotation speed detection that can easily obtain a high-accuracy and good response speed detection value, and that can be applied to a motor speed control device to obtain stable control. . SOLUTION: A limit value calculator 8 which adds 1 to a pulse difference value ΔP detected for each sampling period and divides the value by a sampling period Ts to output as a limit value Nlim, and uses a limit value calculator 8 for detecting a rotation speed. The rotational speed is directly obtained by dividing the difference value ΔP of the pulse supplied from the rotary encoder attached to the shaft for each sampling period and the divided value Nd of the difference value ΔT of the pulse input time supplied from the time counter 2 and the latch circuit 3. , The rotation speed is processed as the limit value Nlim by the limit 9 and then output as the rotation speed detection value Ndet.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーエンコ
ーダを用いた回転速度検出装置に係り、特に、ベクトル
制御方式による電動機の速度制御システムに好適な回転
速度検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation speed detection device using a rotary encoder, and more particularly to a rotation speed detection device suitable for a motor speed control system using a vector control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボットなど各種の自動制御シス
テムでは、外部から指令される回転速度指令に応じてフ
ィードバック制御する電動機制御装置が広く用いられて
いる。
2. Description of the Related Art In various automatic control systems such as an industrial robot, a motor control device for performing feedback control according to a rotation speed command externally used is widely used.

【0003】図2は、このような電動サーボ制御システ
ムにおける速度制御装置20の一例を示したもので、図
示のように、制御対象であるモータ(電動機)23の回転
軸に速度検出用のセンサ24を直接取付け、その出力を
速度制御装置20に取込み、これにより、外部から供給
される速度指令値Nref で与えられる回転速度に、モー
タ23の回転速度が収斂されるようにフィードバック制
御するようになっている。
FIG. 2 shows an example of a speed control device 20 in such an electric servo control system. As shown in FIG. 2, a speed detecting sensor is provided on a rotating shaft of a motor (electric motor) 23 to be controlled. 24 is directly attached and its output is taken into the speed control device 20 so that the feedback control is performed so that the rotation speed of the motor 23 converges to the rotation speed given by the speed command value Nref supplied from the outside. Has become.

【0004】速度制御装置20に取り込まれたセンサ2
4の出力は、まず度検出器25により速度検出値Ndet
に変換され、比較器26の比較入力に供給され、ここで
速度指令値Nref との偏差がとられ、それが速度制御器
21に供給される。
The sensor 2 incorporated in the speed control device 20
4 is output from the speed detector 25 by the degree detector 25 first.
And supplied to the comparison input of the comparator 26, where the deviation from the speed command value Nref is obtained, and the deviation is supplied to the speed controller 21.

【0005】そこで、速度制御器21は、電流アンプ
(増幅器)22に出力電流指令を与え、これにより、入力
された速度偏差が0になるようにモータ23に駆動電流
を出力し、この結果、モータ23は、速度指令値Nref
として与えられた速度に追従した回転速度に自動的に制
御されることになる。
Therefore, the speed controller 21 is provided with a current amplifier.
(Amplifier) 22 is given an output current command, thereby outputting a drive current to the motor 23 so that the input speed deviation becomes zero. As a result, the motor 23 outputs the speed command value Nref
Is automatically controlled to a rotation speed that follows the given speed.

【0006】ところで、この速度検出用のセンサ24と
しては、以前は、タコジェネレータ(速度発電機)などの
アナログ出力を与えるセンサが主として用いられていた
が、近年は、各種装置のディジタル化に伴い、高精度
で、且つモータの回転位置検出器としての機能も備えて
いる2相パルス出力方式のロータリーエンコーダを用い
ることが多くなってきた。
As the speed detecting sensor 24, a sensor for providing an analog output such as a tachometer (speed generator) has been mainly used in the past. In many cases, a two-phase pulse output type rotary encoder having high accuracy and also having a function as a motor rotational position detector is used.

【0007】この方式のロータリーエンコーダは、その
回転軸の一定回転角度毎に、正確に1/4周期の位相差
をもつA相とB相からなる2相のパルス信号を出力する
ように作られているもので、出力パルスのパルスレート
を計測することにより、回転速度を得ることができ、且
つ、2相のパルスの位相差により、回転方向が判別でき
るものである。
A rotary encoder of this type is designed to output a two-phase pulse signal consisting of an A-phase and a B-phase having a phase difference of exactly 1/4 period at every fixed rotation angle of the rotating shaft. The rotation speed can be obtained by measuring the pulse rate of the output pulse, and the rotation direction can be determined from the phase difference between the two-phase pulses.

【0008】そこで、次に、センサ24として、このよ
うなロータリエンコーダを用いた場合の速度検出につい
て説明する。通常、ディジタル制御に際しては、一定の
サンプリング周期Ts 毎の速度制御周期で速度制御を行
うので、回転速度の検出もサンプリング周期Ts 毎に行
う必要がある。
Next, speed detection in the case where such a rotary encoder is used as the sensor 24 will be described. Normally, in digital control, since speed control is performed at a speed control cycle every fixed sampling period Ts, it is necessary to detect the rotational speed every sampling period Ts.

【0009】具体的には、サンプリング周期Ts 毎のエ
ンコーダ出力パルス数カウント値を取出し、前回のサン
プリング時点から今回のサンプリング時点までの1サン
プリング周期にパルスカウント値がn回変化したとする
と、このときのパルスレートはn/Ts となる。そこ
で、この値n/Ts からエンコーダの回転速度、すなわ
ちモータ23の回転速度を算出するのである。
More specifically, the encoder output pulse count value for each sampling period Ts is taken out, and if the pulse count value changes n times in one sampling period from the previous sampling time to the current sampling time, then Is n / Ts. Therefore, the rotation speed of the encoder, that is, the rotation speed of the motor 23 is calculated from the value n / Ts.

【0010】しかし、この方式の場合、サンプリング周
期Ts 毎の速度検出値がパルスレート値換算で1/Ts
おきの値となり、サンプリング周期Ts を短くするにつ
れ分解能が大きく低下してしまう。つまり、ロータリー
エンコーダの単位回転角当りのパルス数が同じなら、サ
ンプリング周期Ts の短縮に伴って、パルスサンプリン
グ数が減少するからである。
However, in the case of this method, the speed detection value for each sampling period Ts is 1 / Ts in terms of a pulse rate value.
And the resolution greatly decreases as the sampling period Ts is shortened. That is, if the number of pulses per unit rotation angle of the rotary encoder is the same, the number of pulse samplings decreases as the sampling period Ts is shortened.

【0011】特に近年は、ベクトル制御方式による電動
機制御システムが広く用いられているが、この場合に
は、制御精度と応答性の面から、サンプリング周期をミ
リ秒以下にした高速サンプリングレートが要求されるこ
とが多く、分解能の低下が大きな問題になる。
In recent years, in particular, a motor control system using a vector control method has been widely used. In this case, a high-speed sampling rate with a sampling cycle of milliseconds or less is required in terms of control accuracy and responsiveness. In many cases, a decrease in resolution is a major problem.

【0012】そこで、この分解能の低下を抑えるため、
エンコーダ出力パルス数変化とパルス入力時間差との比
率により回転速度を算定するようにした、いわゆるパル
スレート方式による回転速度検出装置が従来から用いら
れており、以下、この方式による回転速度の検出につい
て説明する。
Therefore, in order to suppress this decrease in resolution,
A so-called pulse rate type rotation speed detecting device that calculates the rotation speed based on the ratio between the change in the number of encoder output pulses and the pulse input time difference has been conventionally used. Hereinafter, detection of the rotation speed by this method will be described. I do.

【0013】まず、図3は、横軸に時間をとって、エン
コーダ出力パルスカウンタのカウント値を縦軸に示した
図で、ここで、時点S0、S1、S2、S3、……、が
回転速度のサンプリング時点で、それぞれのサンプリン
グ時点でのエンコーダパルスカウント値をP0、P1、
P2、P3、……、とし、それぞれのサンプリング時点
の直前に入力されたエンコーダパルスの入力時間をt
0、t1、t2、t3、……、としている。
First, FIG. 3 is a diagram showing time on the horizontal axis and the count value of the encoder output pulse counter on the vertical axis. Here, time points S0, S1, S2, S3,. At the time of speed sampling, the encoder pulse count value at each sampling time is represented by P0, P1,
P2, P3,..., And the input time of the encoder pulse input immediately before each sampling time is t
0, t1, t2, t3,...

【0014】そして、このパルスレート方式では、例え
ばサンプリング時点S1における回転速度検出値は、タ
イミング時点S0からタイミング時点S1までのパルス
数変化分と、パルス入力時間変化分との比、すなわち
(P1−P0)/(t1−t0)をパルスレートとし、これ
を回転速度とするのである。
In this pulse rate method, for example, the rotation speed detection value at the sampling point S1 is the ratio of the pulse number change from the timing point S0 to the timing point S1 to the pulse input time change, that is,
(P1−P0) / (t1−t0) is set as the pulse rate, and this is set as the rotation speed.

【0015】図4は、この方式による速度検出器の一例
で、例えば、図2における速度検出器25に相当するも
ので、センサ24としてロータリーエンコーダを用い、
上記したパルスレート(P1−P0)/(t1−t0)を速
度検出値Ndet として出力するように構成したものであ
る。
FIG. 4 shows an example of a speed detector according to this method, which corresponds to, for example, the speed detector 25 in FIG.
The pulse rate (P1-P0) / (t1-t0) is output as a speed detection value Ndet.

【0016】ロータリーエンコーダから速度検出器25
に入力されたA相とB相の各パルスはパルス加工回路1
に入力され、ここで、まず、回転方向の情報が加味され
たアップパルス信号Uとダウンパルス信号Dに変換され
る。そして、これらのアップパルス信号Uとダウンパル
ス信号Dはパルスカウンタ4に供給され、ここでエンコ
ーダ出力パルス数が、アップパルス信号Uではアップカ
ウントされ、ダウンパルス信号Dではダウンカウントさ
れ、カウント値Pが出力される。
From the rotary encoder to the speed detector 25
A and B pulses input to the pulse processing circuit 1
, Where it is first converted into an up-pulse signal U and a down-pulse signal D to which information on the rotation direction is added. The up pulse signal U and the down pulse signal D are supplied to the pulse counter 4, where the number of encoder output pulses is counted up by the up pulse signal U, down counted by the down pulse signal D, and Is output.

【0017】また、同時に、このパルス加工回路1で
は、入力されたA相とB相の各パルスから、それらの何
れか一方のパルスの入力時点を表わす情報となるパルス
エッジ信号が検出され、これが、ラッチ回路3にラッチ
信号として供給される。
At the same time, the pulse processing circuit 1 detects, from each of the input A-phase and B-phase pulses, a pulse edge signal serving as information indicating the input time point of one of the pulses. , To the latch circuit 3 as a latch signal.

【0018】このラッチ回路3は、一定周期のクロック
φでカウントアップされる時間カウンタ2のカウント値
をラッチするする働きをするもので、これがパルスエッ
ジ信号をラッチ信号として動作した結果、このラッチ回
路3からは、エンコーダ出力パルスの各パルスが入力さ
れる毎に、その間隔を表わす時間Tが出力されることに
なる。
The latch circuit 3 functions to latch the count value of the time counter 2 which is counted up by the clock φ of a constant cycle. As a result of operating the pulse edge signal as a latch signal, this latch circuit 3 From time 3, every time each pulse of the encoder output pulse is input, a time T representing the interval is output.

【0019】次いで、これら時間Tとパルスカウント値
Pは、それぞれ差分回路5、6に入力され、ここでサン
プリング周期Ts 毎に供給されるサンプリングパルスS
により、1回前の値との差分が取られ、差分値ΔT、Δ
Pが出力される。例えばサンプリング時点S1では、差
分値ΔT=(t1−t0)で、差分値ΔP=(P1−P0)
となり、サンプリング時点S2では、差分値ΔT=(t
2−t1)で、差分値ΔP=(P2−P1)となる。
Next, the time T and the pulse count value P are input to the difference circuits 5 and 6, respectively, where the sampling pulse S supplied at every sampling period Ts is supplied.
, The difference from the previous value is obtained, and the difference values ΔT, Δ
P is output. For example, at the sampling time point S1, the difference value ΔT = (t1−t0) and the difference value ΔP = (P1−P0)
At the sampling time S2, the difference value ΔT = (t
2-t1), the difference value ΔP = (P2−P1).

【0020】そして、これらの差分値ΔT、ΔPが除算
回路7に入力されるので、その出力からは、これらの除
算値であるパルスレートΔP/ΔTが得られ、これが速
度検出値Ndet として出力されるので、これを、図2に
おけるモータ23の速度制御に適用することにより、分
解能の高い速度検出値による高い精度の速度制御が容易
に得られることになる。
Since the difference values ΔT and ΔP are input to the division circuit 7, a pulse rate ΔP / ΔT, which is a division value of the difference value, is obtained from the output, and is output as a speed detection value Ndet. Therefore, by applying this to the speed control of the motor 23 in FIG. 2, high-accuracy speed control based on a high-resolution speed detection value can be easily obtained.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、エン
コーダ出力パルスに混入するノイズについて配慮がされ
ておらず、ノイズ混入時により速度検出値に大きな誤差
が発生してしまうという問題があった。
In the above prior art, no consideration is given to noise mixed in the encoder output pulse, and there is a problem that a large error occurs in the speed detection value due to the noise mixed.

【0022】パルスレート方式では、図3に示すよう
に、エンコーダ出力パルスにノイズが無いときには分解
能の高い速度検出値を得ることができるが、ノイズの混
入により、例えば、図5に示すように、例えばサンプリ
ング時点S1など、何れかのサンプリング時点におい
て、その前後にまたがってノイズが混入されてしまった
ときには、以下に説明するように、速度検出値に大きな
誤差が発生する。ここで、時点t1から時点t2までの
エンコーダ出力パルス数の変化がノイズの混入によるも
のである。
In the pulse rate method, as shown in FIG. 3, when there is no noise in the encoder output pulse, a speed detection value with high resolution can be obtained. However, due to the noise, for example, as shown in FIG. For example, when noise is mixed before and after any of the sampling points such as the sampling point S1, a large error occurs in the speed detection value as described below. Here, the change in the number of encoder output pulses from the time point t1 to the time point t2 is due to the inclusion of noise.

【0023】上記しように、パルスレート方式では、例
えばサンプリング時点S2でのパルスレートは、(P2
−P1)/(t2−t1)となるが、このとき、図5に示
すように、ノイズによるエンコーダ出力パルスの変化
は、時点t1から時点t2までの極く短い時間に現われ
る。
As described above, in the pulse rate method, for example, the pulse rate at the sampling point S2 is (P2
−P1) / (t2−t1). At this time, as shown in FIG. 5, a change in the encoder output pulse due to noise appears in a very short time from time t1 to time t2.

【0024】従って、このときは、時間の差分値ΔT
(=t2−t1)がノイズの幅で決まる極めて小さな値に
なってしまうので、ΔP/ΔTで表わされるパルスレー
トは、実際のパルスレートに対して、ほとんど桁違いと
いっても良い程の大きな値になってしまい、この結果、
速度検出値に大きな誤差を生じてしまうのである。
Therefore, at this time, the time difference value ΔT
Since (= t2−t1) becomes an extremely small value determined by the width of the noise, the pulse rate represented by ΔP / ΔT is so large that it can be said that it is almost orders of magnitude different from the actual pulse rate. Value. As a result,
A large error occurs in the speed detection value.

【0025】そして、従来技術では、この大きな誤差を
持った速度検出値が発生したときでも、それがそのまま
出力されてしまうので、速度検出値に大きな誤差を持っ
てしまう。
In the prior art, even when a speed detection value having a large error occurs, the speed detection value is output as it is, so that the speed detection value has a large error.

【0026】そして、このように大きな誤差をもった速
度検出値により速度制御を行えば急激な出力トルク低下
を招くなどの悪影響が免れない。そこで、従来から、こ
のようなパルスレート方式を採用したときには、それに
よる速度検出値に遅れフィルタを入れるなどの対策が施
されていた。
If speed control is performed using a speed detection value having such a large error, adverse effects such as a sudden decrease in output torque cannot be avoided. Therefore, conventionally, when such a pulse rate method is adopted, measures such as inserting a delay filter into the detected speed value have been taken.

【0027】しかし、このような遅れフィルタの適用
は、速度制御の応答性低下を伴うことになり、この結
果、従来技術によれば、速度検出の分解能と応答性がト
レードオフ(二律背反)関係になり、速度検出値の高精度
保持について根本的な対策になっているとはいえなかっ
た。
However, the application of such a delay filter involves a reduction in the response of the speed control. As a result, according to the prior art, the resolution of the speed detection and the response are in a trade-off relationship. In other words, it could not be said that it was a fundamental measure for maintaining the speed detection value with high accuracy.

【0028】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、高精度で応答性のよい速度検
出値が容易に得られ、モータの速度制御装置に適用して
安定した制御が得られるようにした回転速度検出を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to easily obtain a high-accuracy and highly-responsive speed detection value, and to stably apply the present invention to a motor speed control device. It is an object of the present invention to provide a rotational speed detection capable of obtaining a desired control.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記目的は、ロータリエ
ンコーダを用い、該ロータリエンコーダの出力パルス数
変化とパルス入力時間差との比率により、所定のサンプ
リング周期毎に回転速度を算定する方式の回転速度検出
装置において、前記サンプリング期間毎に検出されたパ
ルス差分値に1を加算し、サンプリング周期で除算した
値をリミット値として、各サンプリング期間毎に出力す
るリミット値演算手段を設け、前記サンプリング周期毎
に算定される回転速度が前記リミット値に制限されるよ
うにして達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of calculating a rotation speed for each predetermined sampling period by using a rotary encoder and calculating a rotation speed at a predetermined sampling cycle based on a ratio between a change in the number of output pulses of the rotary encoder and a pulse input time difference. In the detecting apparatus, limit value calculating means for adding 1 to the pulse difference value detected in each sampling period and outputting the value as a limit value in each sampling period as a limit value is provided. Is achieved such that the rotation speed calculated in the above is limited to the limit value.

【0030】同じく上記目的は、ロータリエンコーダを
用い、該ロータリエンコーダの出力パルス数変化とパル
ス入力時間差との比率により、所定のサンプリング周期
毎に回転速度を算定する方式の回転速度検出装置におい
て、前記サンプリング期間毎に検出されたパルス差分値
に1を加算し、前回のサンプリング時点の直前に発生し
た前記ロー足りエンコーダの出力パルスの発生時点か
ら、現サンプリング時点までの期間で除算した値をリミ
ット値として、各サンプリング期間毎に出力するリミッ
ト値演算手段を設け、前記サンプリング周期毎に算定さ
れる回転速度が前記リミット値に制限されるようにして
も達成される。
Another object of the present invention is to provide a rotation speed detecting apparatus which uses a rotary encoder and calculates a rotation speed at a predetermined sampling period based on a ratio between a change in the number of output pulses of the rotary encoder and a pulse input time difference. A limit value is obtained by adding 1 to the pulse difference value detected for each sampling period, and dividing the value by the period from the time of the output pulse of the low-sufficient encoder that occurred immediately before the previous sampling time to the current sampling time. The present invention is also achieved by providing a limit value calculating means for outputting each sampling period, so that the rotation speed calculated for each sampling period is limited to the limit value.

【0031】速度制御周期毎の速度検出において、前回
のサンプリング時点と該サンプリング時点との間にエン
コーダパルスがnパルス入ったとした場合、この1サン
プリング周期でのエンコーダの回転速度は1サンプリン
グ周期にn+1パルス入った場合の回転速度よりも必ず
低くなる。
In the speed detection for each speed control cycle, if it is assumed that n encoder pulses have entered between the previous sampling time and the sampling time, the rotation speed of the encoder in one sampling cycle is n + 1 in one sampling cycle. It is always lower than the rotation speed when a pulse is applied.

【0032】本発明は、この関係を利用したもので、1
サンプリング周期にn+1パルス入った場合のエンコー
ダの回転速度を速度検出値の上限値とするリミッタでエ
ンコーダの回転速度検出値が制限されることになり、従
って、上記目的を達成することができるのである。
The present invention makes use of this relationship.
The limiter that sets the rotational speed of the encoder when the sampling period includes n + 1 pulses as the upper limit of the detected speed value limits the rotational speed detection value of the encoder, and therefore the above object can be achieved. .

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明による回転速度検出
装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態による回転速度検出装置10
を示したもので、図において、8はリミット値演算器、
9はリミッタであり、その他のパルス加工回路1、時間
カウンタ2、ラッチ回路3、パルスカウンタ4、差分回
路5、6、それに除算回路7は、図2で説明した従来技
術と同じである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a rotation speed detecting device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 shows a rotation speed detecting device 10 according to an embodiment of the present invention.
In the figure, 8 is a limit value calculator,
Reference numeral 9 denotes a limiter. The other parts of the pulse processing circuit 1, the time counter 2, the latch circuit 3, the pulse counter 4, the difference circuits 5, 6, and the division circuit 7 are the same as those in the prior art described with reference to FIG.

【0034】従って、ロータリーエンコーダから供給さ
れるA相パルスとB相パルスを入力し、これからパルス
レートΔP/ΔTを検出するまでの動作も、図2の従来
技術と同じである。
Therefore, the operation from the input of the A-phase pulse and the B-phase pulse supplied from the rotary encoder to the detection of the pulse rate ΔP / ΔT from this is the same as that of the prior art shown in FIG.

【0035】しかして、この図1の実施形態では、この
パルスレートΔP/ΔTをそのまま速度検出値Ndet と
して出力するのではなく、一旦、速度検出値Nd として
リミッタ9に入力し、所定のリミット値Nlim により処
理してから速度検出値Ndetとして出力するように構成
してある点で、図2の従来技術とは異なっている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the pulse rate .DELTA.P / .DELTA.T is not output as it is as the speed detection value Ndet, but is temporarily input to the limiter 9 as the speed detection value Nd and the predetermined limit value This is different from the prior art of FIG. 2 in that it is configured to output the speed detection value Ndet after processing by Nlim.

【0036】そして、このときのリミッタ9によるリミ
ット値Nlim を、サンプリング期間Ts とカウント値の
差分値ΔPから、リミット値演算器8により演算するよ
うに構成し、更に、このリミット値演算器8によるリミ
ット値Nlim の演算内容を、図1にも示されているよう
に、次式の通りにした点を特長とするものである。
The limit value Nlim by the limiter 9 at this time is configured to be calculated by the limit value calculator 8 from the difference value ΔP between the sampling period Ts and the count value. As shown in FIG. 1, the calculation of the limit value Nlim is characterized by the following equation.

【0037】Nlim =(|ΔP|+1)/Ts ここで、分子の|ΔP|は、エンコーダパルス数の差分
値ΔPの絶対値であり、分母のTs は、上記したよう
に、速度検出のサンプリング周期である。
Nlim = (| ΔP | +1) / Ts Here, | ΔP | of the numerator is the absolute value of the difference ΔP of the number of encoder pulses, and Ts of the denominator is the sampling for speed detection as described above. It is a cycle.

【0038】リミッタ9は、上記したように、速度検出
値Nd に対して、リミット値Nlimにより制限を与え
る働きをするもので、具体的には、入力された速度検出
値Ndがリミット値Nlim を越えたときは、このリミッ
ト値Nlim が速度検出値Ndetとして出力されるように
なっている。
As described above, the limiter 9 functions to limit the speed detection value Nd by the limit value Nlim. Specifically, the input speed detection value Nd sets the limit value Nlim to the limit value Nlim. When it exceeds, the limit value Nlim is output as the speed detection value Ndet.

【0039】従って、このリミッタ9から出力される速
度検出値Ndet は、速度検出値Ndと上限値Nlim の関
係で、次のようにして決められることになる。 Nd <−Nlim のとき → Ndet=−Nlim −Nlim ≦ Nd ≦ Nlim のとき → Ndet=Nd Nlim <Nd のとき → Ndet=Nlim
Therefore, the speed detection value Ndet output from the limiter 9 is determined as follows based on the relationship between the speed detection value Nd and the upper limit value Nlim. If Nd <-Nlim → Ndet = -Nlim-Nlim ≤ Nd ≤ Nlim → Ndet = Nd If Nlim <Nd → Ndet = Nlim

【0040】そこで、いま、何れかのサンプリング時
点、例えば図5に示すように、サンプリング時点S1の
前後にまたがった狭い幅のノイズの混入により、サンプ
リング時点S2で異常に大きな値の速度検出値Nd が現
われたとする。
Therefore, at any one of the sampling points, for example, as shown in FIG. 5, the speed detection value Nd which is abnormally large at the sampling point S2 is mixed at the sampling point S2 due to the mixing of noise having a narrow width before and after the sampling point S1. Suppose that appears.

【0041】しかして、一方、このときは、リミット値
演算器8によるリミット値Nlim が2/Ts になってい
て、これがリミッタ9に入力されている。何故なら、こ
のときのカウント値の差分値ΔP、すなわち(P2−P
1)は、図5から明らかなように、1だからである。
On the other hand, at this time, the limit value Nlim by the limit value calculator 8 is 2 / Ts, which is input to the limiter 9. Because the difference value ΔP of the count value at this time, that is, (P2−P
This is because 1) is 1 as is clear from FIG.

【0042】この結果、このときの速度検出値Nd が、
ノイズの状態にもよるが、いかに大きな値になったとし
ても、とにかく上記の状態、又はの状態になったと
きには、リミッタ9が作動するので、速度検出値Ndet
は、このときのリミット値Nlim である2/Ts にさ
れ、速度検出値Ndet が異常に大きな値になることはな
い。
As a result, the speed detection value Nd at this time becomes
Depending on the state of the noise, no matter how large the value is, the limiter 9 is actuated when the above state or the state is reached, so that the speed detection value Ndet
Is set to 2 / Ts, which is the limit value Nlim at this time, and the speed detection value Ndet does not become an abnormally large value.

【0043】従って、この図1に示した回転速度検出装
置10によれば、ノイズが混入したときでも速度検出値
が異常に大きくなる虞れがなく、ほほ平常値に近い速度
検出値を出力させることができ、この結果、パルスレー
ト方式による高い分解能と高い応答性を備えた速度検出
値を容易に得ることができる。
Therefore, according to the rotational speed detecting device 10 shown in FIG. 1, there is no possibility that the detected speed value becomes abnormally large even when noise is mixed, and the detected speed value is output near a normal value. As a result, a speed detection value having high resolution and high responsiveness by the pulse rate method can be easily obtained.

【0044】そして、この結果、この図1の実施形態に
よれば、ベクトル制御方式の電動機制御装置などに適用
して高精度の制御を容易に得ることができる。
As a result, according to the embodiment of FIG. 1, high-precision control can be easily obtained by applying the present invention to a vector control type motor control device or the like.

【0045】次に、ここで、この本発明の実施形態での
リミット値Nlim について、それが上記したように、以
下の計算式、すなわち、 Nlim =(|ΔP|+1)/Ts で与えられるようにした理由について説明する。
Next, as described above, the limit value Nlim in the embodiment of the present invention is given by the following formula: Nlim = (| ΔP | +1) / Ts The reason for the above will be described.

【0046】この場合、各サンプリング時点で次々と与
えられる速度検出値Nd が、単に或るサンプリング期間
で大きく変化したからといって、それが必ずしもノイズ
による異常値であるとは言えず、実際にロータリーエン
コーダの回転速度が増加した結果であるかも知れない。
In this case, just because the speed detection value Nd successively given at each sampling time greatly changes during a certain sampling period, it cannot be said that it is not necessarily an abnormal value due to noise. This may be the result of an increase in the rotational speed of the rotary encoder.

【0047】従って、このリミット値Nlim としては、
そのとき与えられた速度検出値Ndが、間違いなくノイ
ズなどによる異常値であることが識別でき、且つ、可能
な限り実際の速度検出値Ndet に近い値になっている必
要がある。
Therefore, as the limit value Nlim,
At this time, it is necessary that the given speed detection value Nd can be definitely identified as an abnormal value due to noise or the like and should be as close as possible to the actual speed detection value Ndet.

【0048】そこで、本発明では、前回のサンプリング
時点と現サンプリング時点の間でのエンコーダパルスの
個数がn個のとき、このn個のパルスに1個、パルスを
加えて(n+1)個のパルスとた上で、分母となる差分値
ΔTをサンプリング周期Tsにしてやれば、ノイズなど
による異常がない限りは、(n+1)個のパルスにより表
わされる回転速度よりn個のパルスで表わされる回転速
度の方が必ず低くできることに着目し、上記した式、す
なわち、 Nlim =(|ΔP|+1)/Ts より速度検出値の上限値となるリミット値Nlim が設定
されるように構成したものである。
Accordingly, in the present invention, when the number of encoder pulses between the previous sampling time and the current sampling time is n, one pulse is added to the n pulses, and (n + 1) pulses are added. Then, if the difference value ΔT serving as the denominator is set to the sampling period Ts, the rotation speed represented by n pulses is faster than the rotation speed represented by (n + 1) pulses unless there is an abnormality due to noise or the like. It is noted that the limit value Nlim, which is the upper limit value of the speed detection value, is set based on the above equation, that is, Nlim = (| ΔP | +1) / Ts.

【0049】従って、この実施形態によれば、実際の回
転速度に充分に近い上下限値をリミット値Nlim として
次々に設定して行くことができ、この結果、正常状態と
異常状態の識別が極めて的確に得られ、ノイズによる異
常な回転速度検出値の発生を確実に抑え、異常による乱
れが小さく、常に正常状態に近い速度検出値を出力させ
ることができる。
Therefore, according to this embodiment, the upper and lower limits sufficiently close to the actual rotational speed can be set one after another as the limit value Nlim, and as a result, the normal state and the abnormal state can be distinguished extremely. Accurately obtained, it is possible to reliably suppress the occurrence of an abnormal rotation speed detection value due to noise, and to output a speed detection value which is always close to a normal state with little disturbance due to the abnormality.

【0050】ところで、以上の実施形態では、リミット
値Nlim の演算式における分母がサンプリング周期Ts
になっている。しかし、図5から明らかなように、ノイ
ズによるパルス数Pの変化は時点t1で現われている。
In the above embodiment, the denominator in the equation for calculating the limit value Nlim is the sampling period Ts.
It has become. However, as is apparent from FIG. 5, a change in the pulse number P due to noise appears at the time point t1.

【0051】そこで、他の実施形態として、リミット値
Nlim を次の式、すなわち、 Nlim=(|ΔP|+1)/(Ts+Δt) により算出するようにしてもよい。ここで、Δtは、前
回のサンプリング時点、つまり図5の場合にはS1と、
その直前のエンコーダパルスの入力時点t1の差の時
間、すなわち、Δt=(S1−t1)である。
Therefore, as another embodiment, the limit value Nlim may be calculated by the following equation: Nlim = (| ΔP | +1) / (Ts + Δt). Here, Δt is the time of the previous sampling, that is, S1 in the case of FIG.
The time of the difference between the input pulse points t1 of the immediately preceding encoder pulse, that is, Δt = (S1−t1).

【0052】従って、この他の実施形態によれば、実際
の回転速度により一層近い上下限値をリミット値Nlim
として設定することができ、この結果、正常状態と異常
状態を更に的確に識別することができ、異常による乱れ
が更に少ない速度検出値を容易に得ることができる。
Therefore, according to this other embodiment, the upper and lower limit values closer to the actual rotation speed are set to the limit value Nlim.
As a result, the normal state and the abnormal state can be more accurately distinguished, and a speed detection value with less disturbance due to the abnormality can be easily obtained.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明によれば、ロータリーエンコーダ
を用いたパルスレート方式の回転速度検出装置における
異常検出値の発生が確実に抑えられるので、電動機制御
装置に適用して、高い制御応答性のもとで、高精度の回
転速度制御を容易に得ることができる。
According to the present invention, the occurrence of an abnormality detection value in a pulse rate type rotation speed detecting device using a rotary encoder can be reliably suppressed, so that the present invention is applied to a motor control device to achieve high control responsiveness. Originally, highly accurate rotation speed control can be easily obtained.

【0054】また、このとき、異常時でも、正常時から
の乱れの少ない速度検出値がそのまま発生できるので、
常に安定した回転速度制御状態を保つことができ、信頼
性の高い電動機制御装置が容易に実現できる。
At this time, even in the case of an abnormality, a speed detection value with little disturbance from the normal state can be directly generated.
A stable rotational speed control state can always be maintained, and a highly reliable motor control device can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による回転速度検出装置の一実施形態を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a rotation speed detecting device according to the present invention.

【図2】回転速度検出装置を用いた電動機制御装置の一
例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a motor control device using a rotation speed detection device.

【図3】ロータリーエンコーダを用いたパルスレート方
式による回転速度の検出原理を説明するための特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining a principle of detecting a rotation speed by a pulse rate method using a rotary encoder.

【図4】従来技術による回転速度検出装置の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a rotation speed detection device according to the related art.

【図5】ロータリーエンコーダを用いたパルスレート方
式による回転速度の検出における問題点を説明するため
の特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining a problem in detecting a rotation speed by a pulse rate method using a rotary encoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルス加工回路 2 カウンタ(時間計測用) 3 ラッチ回路(時間データラッチ用) 4 パルスカウンタ 5 差分回路(時間差用) 6 差分回路(パルス差用) 7 除算回路 8 リミット値演算器 9 リミッタ 10 本発明の一実施形態による回転速度検出装置 20 速度制御装置 21 速度制御器 22 電流アンプ 23 モータ 24 速度センサ 25 回転速度検出器 26 速度差分の減算器 Reference Signs List 1 pulse processing circuit 2 counter (for time measurement) 3 latch circuit (for time data latch) 4 pulse counter 5 difference circuit (for time difference) 6 difference circuit (for pulse difference) 7 division circuit 8 limit value calculator 9 limiter 10 Rotation speed detection device according to one embodiment of the invention 20 Speed control device 21 Speed controller 22 Current amplifier 23 Motor 24 Speed sensor 25 Rotation speed detector 26 Speed difference subtractor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータリエンコーダを用い、該ロータリ
エンコーダの出力パルス数変化とパルス入力時間差との
比率により、所定のサンプリング周期毎に回転速度を算
定する方式の回転速度検出装置において、 前記サンプリング期間毎に検出されたパルス差分値に1
を加算し、サンプリング周期で除算した値をリミット値
として、各サンプリング期間毎に出力するリミット値演
算手段を設け、 前記サンプリング周期毎に算定される回転速度が前記リ
ミット値に制限されるように構成したことを特徴とする
回転速度検出装置。
1. A rotation speed detecting device which uses a rotary encoder and calculates a rotation speed for each predetermined sampling period based on a ratio between a change in the number of output pulses of the rotary encoder and a pulse input time difference. The pulse difference value detected at
Is provided, and a limit value calculating means for outputting a value obtained by dividing by the sampling period as a limit value for each sampling period is provided, and the rotation speed calculated for each sampling period is limited to the limit value. A rotation speed detecting device, characterized in that:
【請求項2】 ロータリエンコーダを用い、該ロータリ
エンコーダの出力パルス数変化とパルス入力時間差との
比率により、所定のサンプリング周期毎に回転速度を算
定する方式の回転速度検出装置において、 前記サンプリング期間毎に検出されたパルス差分値に1
を加算し、前回のサンプリング時点の直前に発生した前
記ロー足りエンコーダの出力パルスの発生時点から、現
サンプリング時点までの期間で除算した値をリミット値
として、各サンプリング期間毎に出力するリミット値演
算手段を設け、 前記サンプリング周期毎に算定される回転速度が前記リ
ミット値に制限されるように構成したことを特徴とする
回転速度検出装置。
2. A rotation speed detecting device which uses a rotary encoder and calculates a rotation speed for each predetermined sampling cycle based on a ratio between a change in the number of output pulses of the rotary encoder and a pulse input time difference. The pulse difference value detected at
Limit value calculation that outputs a value obtained by dividing the period from the time point of the output pulse of the low-sufficient encoder that occurred immediately before the previous sampling time point to the current sampling time point as a limit value for each sampling period. Means, wherein a rotation speed calculated for each sampling period is limited to the limit value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109900922A (en) * 2019-03-20 2019-06-18 西安联飞智能装备研究院有限责任公司 Revolving speed determines method, apparatus, electronic equipment and readable storage medium storing program for executing
WO2020135603A1 (en) * 2018-12-29 2020-07-02 深圳市越疆科技有限公司 Motor low-speed measuring method and motor speed measuring system

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