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JP4763821B2 - Angle correction circuit, RD converter, and angle detection device - Google Patents

Angle correction circuit, RD converter, and angle detection device Download PDF

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JP4763821B2
JP4763821B2 JP2009159654A JP2009159654A JP4763821B2 JP 4763821 B2 JP4763821 B2 JP 4763821B2 JP 2009159654 A JP2009159654 A JP 2009159654A JP 2009159654 A JP2009159654 A JP 2009159654A JP 4763821 B2 JP4763821 B2 JP 4763821B2
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resolver
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Description

この発明はモータの回転角度を検出するレゾルバから出力されるレゾルバ信号をディジタル出力角度に変換するRDコンバータ及びそのRDコンバータを具備する角度検出装置に関し、特にレゾルバの角度誤差を良好に補正する構成に関する。   The present invention relates to an RD converter that converts a resolver signal output from a resolver that detects a rotation angle of a motor into a digital output angle, and an angle detection device including the RD converter, and more particularly to a configuration that satisfactorily corrects an angle error of the resolver. .

レゾルバは通常、角度誤差を有しているため、高精度な角度検出を行うためには角度誤差を補正する必要がある。   Since the resolver normally has an angle error, it is necessary to correct the angle error in order to perform highly accurate angle detection.

このようなレゾルバの角度誤差を補正する方法が特許文献1に記載されている。特許文献1では事前に一定回転数でレゾルバを回転させたときのRDコンバータ(R/D変換器)の出力角度と、レゾルバの回転を時間計測して割り出した角度データ基準とを比較して、レゾルバの角度誤差特性を算出し、補正用メモリに記録するものとなっており、角度誤差特性はRDコンバータの出力角度に対する補正後の角度という形で補正用メモリに記録されている。   A method for correcting such a resolver angle error is described in Patent Document 1. In Patent Document 1, the output angle of the RD converter (R / D converter) when the resolver is rotated at a constant rotation number in advance is compared with the angle data reference obtained by measuring the resolver rotation over time, The angle error characteristic of the resolver is calculated and recorded in the correction memory, and the angle error characteristic is recorded in the correction memory in the form of an angle after correction with respect to the output angle of the RD converter.

運用時はRDコンバータの出力角度が補正用メモリに入力され、その入力された出力角度に対応する補正後角度を補正用メモリから出力することで、角度誤差が補正された角度が得られるものとなっている。   During operation, the output angle of the RD converter is input to the correction memory, and the corrected angle corresponding to the input output angle is output from the correction memory, thereby obtaining an angle in which the angle error is corrected. It has become.

特開平10−170531号公報JP-A-10-170531

上述したように、特許文献1に記載されているレゾルバの角度誤差の補正はRDコンバータの出力角度に対して補正を行うものとなっている。しかるに、RDコンバータを介したレゾルバの角度誤差特性はレゾルバの回転数によって変動し、このような回転数によって変動する角度誤差には特許文献1に記載されている補正方法では対応することができず、つまり角度誤差を補正することができないといった問題がある。   As described above, the correction of the angle error of the resolver described in Patent Document 1 is performed for the output angle of the RD converter. However, the angle error characteristic of the resolver via the RD converter varies depending on the rotational speed of the resolver, and the angle error that varies depending on the rotational speed cannot be handled by the correction method described in Patent Document 1. That is, there is a problem that the angle error cannot be corrected.

この発明の目的はこのような問題に鑑み、レゾルバの回転数により、レゾルバの角度誤差特性が変動しても良好に角度誤差を補正することができる角度補正回路を提供することにあり、さらにそのような角度補正回路を具備したRDコンバータ及び角度検出装置を提供することにある。   In view of such problems, an object of the present invention is to provide an angle correction circuit that can correct an angle error satisfactorily even if the angle error characteristic of the resolver fluctuates depending on the rotational speed of the resolver. An object of the present invention is to provide an RD converter and an angle detection device provided with such an angle correction circuit.

請求項1の発明によれば、1相励磁・2相出力のレゾルバから出力されるレゾルバ信号の検出角度θをディジタル出力角度φに変換する角度演算回路に付加される角度補正回路は、ディジタル出力角度φが入力され、そのディジタル出力角度φに対するレゾルバの角度誤差を補正データとして出力する補正データ部と、角度演算回路の伝達関数と同一特性を有し、前記補正データが入力されるフィルタと、ディジタル出力角度φからフィルタの出力を減算して補正後角度を出力する減算器とを備える。   According to the first aspect of the present invention, the angle correction circuit added to the angle calculation circuit for converting the detected angle θ of the resolver signal output from the resolver of the one-phase excitation / two-phase output into the digital output angle φ is a digital output. A correction data unit that receives the angle φ and outputs the angle error of the resolver with respect to the digital output angle φ as correction data, a filter that has the same characteristics as the transfer function of the angle calculation circuit, and that receives the correction data; A subtractor that subtracts the output of the filter from the digital output angle φ and outputs a corrected angle.

請求項2の発明では請求項1の発明において、補正データ部はレゾルバの角度誤差をメモリに記憶しており、入力されたディジタル出力角度φに対する角度誤差をメモリから読み出して補正データとして出力する。   In the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the correction data section stores the angle error of the resolver in the memory, reads the angle error for the input digital output angle φ from the memory, and outputs it as correction data.

請求項3の発明では請求項1又は2の発明において、フィルタの伝達関数が、
K(τs+1)/(τ+s+Kτs+K)
但し、s:ラプラス演算子
K:ゲイン定数
τ:第1の時定数
τ:第2の時定数
とされる。
In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, the transfer function of the filter is:
K (τ 1 s + 1) / (τ 2 s 3 + s 2 + Kτ 1 s + K)
Where s: Laplace operator
K: Gain constant
τ 1 : first time constant
τ 2 : A second time constant.

請求項4の発明によれば、RDコンバータは1相励磁・2相出力のレゾルバから出力されるレゾルバ信号の検出角度θをディジタル出力角度φに変換する角度演算回路と、請求項1乃至3記載のいずれかの角度補正回路とを備える。   According to a fourth aspect of the present invention, the RD converter converts an angle θ detected by a resolver signal output from a one-phase excitation / two-phase output resolver into a digital output angle φ, and the first to third aspects. The angle correction circuit is provided.

請求項5の発明によれば、角度検出装置は1相励磁・2相出力のレゾルバと、請求項4記載のRDコンバータと、レゾルバとRDコンバータとに励磁信号を供給する励磁信号発生器とを備える。   According to the invention of claim 5, the angle detection device comprises a resolver for one-phase excitation and two-phase output, an RD converter according to claim 4, and an excitation signal generator for supplying an excitation signal to the resolver and the RD converter. Prepare.

この発明による角度補正回路によれば、レゾルバの回転数により、レゾルバの角度誤差特性が変動しても良好に角度誤差を補正することができる。よって、この角度補正回路を、角度変換処理を行う角度演算回路に付加し、つまり角度演算回路と角度補正回路とによってRDコンバータを構成すれば、レゾルバが持つ誤差に依らず、高精度な角度検出を行うことができる。   According to the angle correction circuit of the present invention, even if the angle error characteristic of the resolver varies depending on the number of revolutions of the resolver, the angle error can be corrected well. Therefore, if this angle correction circuit is added to the angle calculation circuit that performs angle conversion processing, that is, if the RD converter is configured by the angle calculation circuit and the angle correction circuit, highly accurate angle detection is possible regardless of the error of the resolver. It can be performed.

RDコンバータ及び角度検出装置の基本構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the basic structural example of RD converter and an angle detection apparatus. 図1の構成を簡略化したブロック図。The block diagram which simplified the structure of FIG. レゾルバの角度誤差特性の一例(基本周波数成分のみ)を示すグラフ。The graph which shows an example (only a fundamental frequency component) of the angle error characteristic of a resolver. 図2のRDコンバータの特性を示すグラフ。The graph which shows the characteristic of RD converter of FIG. 図4に示した特性を有するRDコンバータに誤差がないレゾルバ角度θを入力したときの出力角度の応答及びそのときの出力角度誤差を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a response of an output angle when a resolver angle θ t having no error is input to the RD converter having the characteristics shown in FIG. 4 and an output angle error at that time. 図4に示した特性を有するRDコンバータに角度誤差θを入力したときの出力角度の応答(角度誤差)を示すグラフ。The graph which shows the response (angle error) of the output angle when angle error (theta) e is input into RD converter which has the characteristic shown in FIG. 図4に示した特性を有するRDコンバータにおいて、従来の補正を行った場合の出力角度誤差を示すグラフ。The graph which shows the output angle error at the time of performing the conventional correction | amendment in the RD converter which has the characteristic shown in FIG. この発明によるRDコンバータの一実施例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of one Example of the RD converter by this invention. Aは図8における角度演算回路の構成を簡略化したブロック図、BはAのブロック図を変形したブロック図。A is a block diagram in which the configuration of the angle calculation circuit in FIG. 8 is simplified, and B is a block diagram in which the block diagram of A is modified. 図8に示したRDコンバータの出力角度誤差を、誤差補正をしない場合(従来例)と比較して示したグラフ。The graph which showed the output angle error of the RD converter shown in FIG. 8 compared with the case where error correction is not performed (conventional example). 補正データの生成及び書き込みを説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the production | generation and writing of correction data.

まず、最初にレゾルバ・RDコンバータの角度算出原理について説明する。   First, the principle of calculating the angle of the resolver / RD converter will be described.

図1はRDコンバータの基本構成例をレゾルバ及び励磁信号発生器と共に示したものである。   FIG. 1 shows a basic configuration example of an RD converter together with a resolver and an excitation signal generator.

レゾルバ10は1相励磁・2相出力とされ、レゾルバ10から出力される第1のレゾルバ信号S1及び第2のレゾルバ信号S2はRDコンバータ20に入力される。また、励磁信号発生器30から励磁信号がレゾルバ10及びRDコンバータ20に入力される。励磁信号をsin ωtとすると、レゾルバ信号S1,S2は、
S1:cos θ sin ωt
S2:sin θ sin ωt
となる。θはレゾルバ10の検出角度を示す。
The resolver 10 has one-phase excitation and two-phase output, and the first resolver signal S1 and the second resolver signal S2 output from the resolver 10 are input to the RD converter 20. An excitation signal is input from the excitation signal generator 30 to the resolver 10 and the RD converter 20. When the excitation signal is sin ωt, the resolver signals S1 and S2 are
S1: cos θ sin ωt
S2: sin θ sin ωt
It becomes. θ represents the detection angle of the resolver 10.

RDコンバータ20はこの例では第1の乗算器21と第2の乗算器22と減算器23と同期検波回路24と制御器25とSIN ROM26とCOS ROM27とによって構成されている。RDコンバータ20はこのような構成要素よりなる角度演算ループでレゾルバ信号S1,S2の検出角度θをディジタル出力角度φに変換して出力する。   In this example, the RD converter 20 includes a first multiplier 21, a second multiplier 22, a subtractor 23, a synchronous detection circuit 24, a controller 25, a SIN ROM 26, and a COS ROM 27. The RD converter 20 converts the detected angle θ of the resolver signals S1 and S2 into a digital output angle φ in an angle calculation loop including such components and outputs the digital output angle φ.

SIN ROM26にはディジタル出力角度φが入力され、SIN ROM26はそのディジタル出力角度φの正弦値sin φを生成して乗算器21に出力する。同様に、COS ROM27はディジタル出力角度φからディジタル出力角度φの余弦値cos φを生成して乗算器22に出力する。   A digital output angle φ is input to the SIN ROM 26, and the SIN ROM 26 generates a sine value sin φ of the digital output angle φ and outputs it to the multiplier 21. Similarly, the COS ROM 27 generates a cosine value cos φ of the digital output angle φ from the digital output angle φ and outputs it to the multiplier 22.

乗算器21はレゾルバ信号S1とsin φとを乗算して、その乗算値を減算器23に出力し、乗算器22はレゾルバ信号S2とcos φとを乗算して、その乗算値を減算器23に出力する。減算器23は乗算器22の出力から乗算器21の出力を減算し、その減算値を同期検波回路24に出力する。減算器23から同期検波回路24に入力される信号は、
sin ωt(sin θ cos φ−cos θ sin φ)
=sin ωt sin(θ−φ)
となる。
The multiplier 21 multiplies the resolver signal S1 and sin φ and outputs the multiplied value to the subtractor 23. The multiplier 22 multiplies the resolver signal S2 and cos φ, and the multiplied value is subtracted by the subtractor 23. Output to. The subtracter 23 subtracts the output of the multiplier 21 from the output of the multiplier 22 and outputs the subtraction value to the synchronous detection circuit 24. The signal input from the subtractor 23 to the synchronous detection circuit 24 is
sin ωt (sin θ cos φ−cos θ sin φ)
= Sin ωt sin (θ−φ)
It becomes.

同期検波回路24はこの信号を励磁信号発生器30から入力される励磁信号sin ωtを参照して同期検波し、sin ωtを除去してその検波出力である制御偏差sin(θ−φ)を制御器25に出力する。制御器25は制御偏差sin(θ−φ)が零になるようにディジタル出力角度φを制御するため、結果、θ=φとなり、検出角度θをディジタル出力角度φに変換して出力する。制御器25の伝達関数は図1中に示したように、(K/s)・{(τs+1)/(τs+1)}で表される。 The synchronous detection circuit 24 synchronously detects this signal with reference to the excitation signal sin ωt input from the excitation signal generator 30, removes sin ωt, and controls the control deviation sin (θ−φ) that is the detection output. Output to the device 25. Since the controller 25 controls the digital output angle φ so that the control deviation sin (θ−φ) becomes zero, as a result, θ = φ, and the detected angle θ is converted into the digital output angle φ and output. As shown in FIG. 1, the transfer function of the controller 25 is represented by (K / s 2 ) · {(τ 1 s + 1) / (τ 2 s + 1)}.

ここで、θ≒φの場合、同期検波回路24の出力は、
sin(θ−φ)=θ−φ
と簡略化することができ、これより図1の構成は図2に示したように簡略化することができる。
Here, when θ≈φ, the output of the synchronous detection circuit 24 is
sin (θ−φ) = θ−φ
The configuration of FIG. 1 can be simplified as shown in FIG.

次に、レゾルバの角度誤差特性について説明する。   Next, the angle error characteristic of the resolver will be described.

レゾルバの角度誤差はレゾルバ角度に依存した誤差となる。一例を図3に示す。なお、角度誤差は実際にはレゾルバ回転数の整数倍周波数成分を有するが、ここでは説明上、簡略化して基本周波数成分のみ示す。   The angle error of the resolver is an error depending on the resolver angle. An example is shown in FIG. Note that the angle error actually has a frequency component that is an integral multiple of the resolver rotation speed, but here, for the sake of explanation, only the fundamental frequency component is shown in a simplified manner.

ここで、誤差がない理想的なレゾルバの角度をθとし、図3に示した角度誤差をθとする。レゾルバが回転数Vrpsで回転している場合、レゾルバの検出角度θは、
θ=360×V×t (t:時間[s])
θ=sin θ
θ =θ+θ
となる。
Here, an ideal resolver angle with no error is θ t, and the angle error shown in FIG. 3 is θ e . When the resolver rotates at the rotation speed Vrps, the detection angle θ of the resolver is
θ t = 360 × V × t (t: time [s])
θ e = sin θ t
θ = θ t + θ e
It becomes.

このθを図2に示すRDコンバータ20’に入力したとき、RDコンバータ20’の出力がどのようになるかを以下に説明する。   The following describes how the output of the RD converter 20 ′ becomes when this θ is input to the RD converter 20 ′ shown in FIG. 2.

図2における制御器25の伝達関数のゲイン定数K、第1の時定数τ、第2の時定数τを、
K=2×10
τ=1×10−3
τ=1×10−4
とすると、RDコンバータ20’の特性は図4に示したようになる。
The gain constant K, the first time constant τ 1 , and the second time constant τ 2 of the transfer function of the controller 25 in FIG.
K = 2 × 10 6
τ 1 = 1 × 10 −3
τ 2 = 1 × 10 −4
Then, the characteristics of the RD converter 20 ′ are as shown in FIG.

このRDコンバータ20’に誤差がない理想的なレゾルバ角度θを入力したときの応答について説明する。 A response when an ideal resolver angle θ t having no error is input to the RD converter 20 ′ will be described.

RDコンバータ20’の特性は2次系であるため、回転数Vが一定の場合、一定時間後のレゾルバ角度θと出力角度φの差は0となる。図5にレゾルバ回転数1000rps時のレゾルバ角度θとRDコンバータ20’の出力角度φの応答及びそのときの角度誤差(φ−θ)を示す。 Since the characteristic of the RD converter 20 ′ is a secondary system, when the rotational speed V is constant, the difference between the resolver angle θ t and the output angle φ after a certain time is zero. FIG. 5 shows the response between the resolver angle θ t and the output angle φ of the RD converter 20 ′ at the resolver rotation speed of 1000 rps, and the angular error (φ−θ t ) at that time.

次に、RDコンバータ20’に角度誤差θを入力したときの応答について説明する。 Next, the response will be described when the input angle error theta e in the RD converter 20 '.

θはθ=sin θで表され、周期的に変動するため、入力する周波数によって出力特性が変化する。レゾルバを1000rpsで回転したときには1000Hzの信号となる。この信号をRDコンバータ20’に入力した場合、図4に示した特性より振幅は0.3倍となり、位相は117°遅れることになる。図6にレゾルバ回転数10rpsの場合及び1000rpsの場合の応答を示す。レゾルバの回転数の違いによりRDコンバータ20’から出力される出力角度誤差特性が異なることが分かる。 θ e is represented by θ e = sin θ t , and periodically varies. Therefore, output characteristics vary depending on the input frequency. When the resolver is rotated at 1000 rps, the signal is 1000 Hz. When this signal is input to the RD converter 20 ′, the amplitude is 0.3 times the phase shown in FIG. 4 and the phase is delayed by 117 °. FIG. 6 shows responses when the resolver rotational speed is 10 rps and 1000 rps. It can be seen that the output angle error characteristic output from the RD converter 20 ′ differs depending on the difference in the rotational speed of the resolver.

以上より、レゾルバの検出角度θをRDコンバータに入力した場合、RDコンバータの出力角度φはレゾルバの角度誤差であるθにRDコンバータの特性が付与されることによりレゾルバの回転数に応じて変動する。RDコンバータの出力角度φは、レゾルバの角度誤差に起因する誤差をφとし、誤差がない理想的な検出角度をφとした時、
φ=φ+φ
で表され、φは回転数依存性を持つ。
As described above, when the detected angle θ of the resolver is input to the RD converter, the output angle φ of the RD converter varies depending on the rotational speed of the resolver by adding the characteristics of the RD converter to θ e that is the angle error of the resolver. To do. When the output angle phi of the RD converter, the error due to the angle error of the resolver and phi e, an ideal detection angle is no error was phi t,
φ = φ t + φ e
And φ e has a rotational speed dependency.

前述の特許文献1に記載されているレゾルバの角度誤差の補正方法ではRDコンバータの出力角度に対して補正をかけるため、レゾルバの回転数により変動する角度誤差には対応することができず、例えばRDコンバータとして図4に示す特性のものを用い、低速回転(例えば10rps)に合わせて角度誤差を算出し、補正データを作成したとすると、図7に示したように高速回転(例えば、1000rps)では誤差が残ることになる。   In the method for correcting the angle error of the resolver described in the above-mentioned Patent Document 1, since the output angle of the RD converter is corrected, the angle error that varies depending on the rotational speed of the resolver cannot be dealt with. Assuming that the RD converter having the characteristics shown in FIG. 4 is used, the angle error is calculated in accordance with the low speed rotation (for example, 10 rps), and correction data is created, the high speed rotation (for example, 1000 rps) is performed as shown in FIG. Then, an error will remain.

以下、この発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

図8はこの発明による角度補正回路を備えたRDコンバータの一実施例の構成をレゾルバ及び励磁信号発生器と共に示したものであり、図1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 8 shows the configuration of an embodiment of an RD converter equipped with an angle correction circuit according to the present invention, together with a resolver and an excitation signal generator. The parts corresponding to those in FIG. The detailed explanation is omitted.

この例では図1に示したRDコンバータ20に相当する角度演算回路40と角度補正回路50とによってRDコンバータが構成されている。角度補正回路50は補正データ部51とフィルタ52と減算器53とよりなる。   In this example, the angle calculation circuit 40 and the angle correction circuit 50 corresponding to the RD converter 20 shown in FIG. 1 constitute an RD converter. The angle correction circuit 50 includes a correction data unit 51, a filter 52, and a subtracter 53.

角度演算回路40は前述の図2と同様、θ≒φの場合、sin(θ−φ)=θ−φとして簡略化すると図9Aに示したようになり、さらに図9Aに示した構成を変形すると、図9Bに示した構成となる。   As in the case of FIG. 2, the angle calculation circuit 40 is simplified as sin (θ−φ) = θ−φ when θ≈φ as shown in FIG. 9A, and the configuration shown in FIG. 9A is further modified. Then, the configuration shown in FIG. 9B is obtained.

図9Bに示した角度演算回路40’’の伝達関数は図9B中に示したように、
K(τs+1)/(τ+s+Kτs+K)
で表され、角度補正回路50のフィルタ52はこの伝達関数と同一の伝達関数を有するものとされる。即ち、フィルタ52は角度演算回路40の角度演算ループの特性を持つものとされる。なお、上記伝達関数において、sはラプラス演算子であり、Kはゲイン定数、τは第1の時定数、τは第2の時定数である。
The transfer function of the angle calculation circuit 40 ″ shown in FIG. 9B is as shown in FIG.
K (τ 1 s + 1) / (τ 2 s 3 + s 2 + Kτ 1 s + K)
The filter 52 of the angle correction circuit 50 has the same transfer function as this transfer function. That is, the filter 52 has the characteristics of the angle calculation loop of the angle calculation circuit 40. In the above transfer function, s is a Laplace operator, K is a gain constant, τ 1 is a first time constant, and τ 2 is a second time constant.

一方、補正データ部51にはメモリ(RAMもしくはROM)が用いられ、レゾルバ10の角度誤差データが補正データとして記録されている。   On the other hand, a memory (RAM or ROM) is used for the correction data section 51, and angle error data of the resolver 10 is recorded as correction data.

角度演算回路40で演算されたディジタル出力角度φは補正データ部51に入力され、補正データ部51はそのディジタル出力角度φに対するレゾルバ10の角度誤差θを補正データとして出力する。この補正データはレゾルバ10の回転数と同じ回転数を持つ。 The digital output angle calculated by the angle calculating circuit 40 phi are input to the correction data part 51, the correction data part 51 outputs the angle error theta e of the resolver 10 for the digital output angle phi as correction data. This correction data has the same rotational speed as that of the resolver 10.

補正データはフィルタ52に入力され、フィルタ52によって角度演算回路40の角度演算ループの特性が付与される。即ち、レゾルバ10の角度誤差θが角度演算回路40を通過して回転数依存性を持つのと同様に、角度に対して一定量の値で、レゾルバ10の回転数と同じ回転数を持つ補正データである角度誤差θはフィルタ52を通過することで、回転数に対応した角度誤差、即ちφとなる。 The correction data is input to the filter 52, and the characteristics of the angle calculation loop of the angle calculation circuit 40 are given by the filter 52. That is, the angle error θ e of the resolver 10 passes through the angle calculation circuit 40 and has a rotation speed dependency, and has a constant value with respect to the angle and the same rotation speed as that of the resolver 10. The angle error θ e that is correction data passes through the filter 52 and becomes an angle error corresponding to the rotation speed, that is, φ e .

フィルタ52の出力及び角度演算回路40のディジタル出力角度φは減算器53に入力され、減算器53はディジタル出力角度φからフィルタの出力を減算する。減算器53の出力φ’は、
φ’=φ−φ
=φ+φ−φ
=φ
となり、回転数に依ることなく、正確にレゾルバ10の角度誤差θを除去した補正後角度φ’を得ることができる。
The output of the filter 52 and the digital output angle φ of the angle calculation circuit 40 are input to a subtractor 53, which subtracts the output of the filter from the digital output angle φ. The output φ ′ of the subtractor 53 is
φ '= φ-φ e
= Φ t + φ e −φ e
= Φ t
Next, without depending on the rotational speed, it can be obtained accurately corrected to remove the angular error theta e of the resolver 10 angle phi '.

図10はレゾルバ10が1回転中に−1°〜+1°の角度誤差θを持つような場合の、RDコンバータの出力角度誤差を誤差補正有り・無しで、つまり上述したような角度補正回路50がある場合と無い場合とで比較して示したものであり、図10Aはレゾルバ回転数が10rpsの場合の応答を示し、図10Bはレゾルバ回転数が1000rpsの場合の応答を示す。 Figure 10 is when the resolver 10 is like having a angular error theta e of -1 ° ~ + 1 ° during one revolution, without Ali error correcting an output angle error of the RD converter, i.e. the angle correction circuit as described above FIG. 10A shows a response when the resolver rotational speed is 10 rps, and FIG. 10B shows a response when the resolver rotational speed is 1000 rps.

これら図10A,Bより明らかなように、この発明による角度補正回路50を備えたRDコンバータによれば、回転数に依らず、レゾルバ10の角度誤差θに起因した出力角度誤差を良好に補正することができる。 These views 10A, as is apparent from B, according to the RD converter having the angle correction circuit 50 according to the present invention, favorably corrected regardless of the rotation speed, due to the angle error theta e of the resolver 10 outputs the angle error can do.

以下、補正データ部51に記録する補正データ(レゾルバ10の角度誤差データ)の生成方法について説明する。   Hereinafter, a method of generating correction data (angle error data of the resolver 10) recorded in the correction data unit 51 will be described.

図11に示したように、レゾルバ10の回転軸に角度基準となるロータリエンコーダなどの角度センサ60を取り付け、その角度センサ60の出力と角度演算回路40のディジタル出力角度φを補正データ生成装置70に入力する。レゾルバ10を低速(1rps程度)で回転させ、その時の角度センサ60の出力とディジタル出力角度φとの差をとることで、1回転分のレゾルバ10の角度誤差データを生成する。   As shown in FIG. 11, an angle sensor 60 such as a rotary encoder serving as an angle reference is attached to the rotation axis of the resolver 10, and an output of the angle sensor 60 and a digital output angle φ of the angle calculation circuit 40 are corrected data generation device 70. To enter. The resolver 10 is rotated at a low speed (about 1 rps), and the difference between the output of the angle sensor 60 and the digital output angle φ at that time is taken to generate angle error data of the resolver 10 for one rotation.

角度誤差データの取得が完了したら、その角度誤差データを補正データ書き込み装置80により補正データ部51に書き込む。補正データ部51はメモリに角度誤差データを記憶する。メモリのアドレス入力を角度入力とし、データ出力を角度誤差出力とすることにより、補正データ部51は入力されたディジタル出力角度φに対する角度誤差θをメモリから抽出して補正データとして出力する。なお、メモリに記憶される角度誤差データはθe0〜θenで表され、12bit分解能の角度演算回路40であれば、n=212−1となる。 When the acquisition of the angle error data is completed, the angle error data is written into the correction data unit 51 by the correction data writing device 80. The correction data unit 51 stores the angle error data in the memory. The address input of the memory and the angle input by the data output angle error output, the correction data part 51 the angular error theta e for the digital output angle φ inputted extracted from the memory and outputs it as correction data. The angle error data stored in the memory is represented by θ e0 to θ en , and n = 2 12 −1 if the angle calculation circuit 40 has a 12-bit resolution.

実運用時は図11に示した角度センサ60、補正データ生成装置70及び補正データ書き込み装置80は不要となり、レゾルバ10の角度誤差が補正された補正後角度φ’が角度補正回路50より出力される。   During actual operation, the angle sensor 60, the correction data generation device 70, and the correction data writing device 80 shown in FIG. 11 are not necessary, and the corrected angle φ ′ in which the angle error of the resolver 10 is corrected is output from the angle correction circuit 50. The

なお、補正データ部51にRAMを用いる場合には、電源投入時、データが入力されていないため、あらかじめ補正データ生成装置70により取得され、外部のメモリに記録された角度誤差データを補正データ書き込み装置80によって書き込む。この時、レゾルバの角度誤差特性に個体差があるようなら、あらかじめ取得しておいたそれぞれの角度誤差データパターンから必要なものをRAMに書き込むようにするのが望ましい。レゾルバの組み換え頻度が低い場合には、EEPROMを用いて必要な場合だけ補正データを書き換えるようにしても良い。また、角度誤差特性が一定であれば、ROMとして構成しても良く、メモリについては運用環境に合わせて選定するのが良い。   When RAM is used for the correction data unit 51, since no data is input when the power is turned on, the angle error data acquired in advance by the correction data generation device 70 and recorded in the external memory is written in the correction data. Write by device 80. At this time, if there are individual differences in the angle error characteristics of the resolver, it is desirable to write the necessary ones from the previously obtained angle error data patterns in the RAM. When the recombination frequency of the resolver is low, correction data may be rewritten only when necessary using an EEPROM. If the angle error characteristic is constant, it may be configured as a ROM, and the memory should be selected according to the operating environment.

以上説明したように、この発明による角度補正回路によれば、レゾルバの回転数により変動する角度誤差を良好に補正することができ、この角度補正回路を角度演算回路に付加してRDコンバータを構成することで、高精度な角度を出力するRDコンバータを得ることができる。   As described above, according to the angle correction circuit of the present invention, it is possible to satisfactorily correct the angle error that fluctuates depending on the rotational speed of the resolver, and the RD converter is configured by adding this angle correction circuit to the angle calculation circuit. Thus, an RD converter that outputs a highly accurate angle can be obtained.

また、このようなRDコンバータとレゾルバと励磁信号発生器とを備えることによって、モータの回転角度を精度良く検出することができる角度検出装置を構成することができる。   Further, by providing such an RD converter, a resolver, and an excitation signal generator, an angle detection device that can accurately detect the rotation angle of the motor can be configured.

Claims (5)

1相励磁・2相出力のレゾルバから出力されるレゾルバ信号の検出角度θをディジタル出力角度φに変換する角度演算回路に付加される角度補正回路であって、
前記ディジタル出力角度φが入力され、そのディジタル出力角度φに対する前記レゾルバの角度誤差を補正データとして出力する補正データ部と、
前記角度演算回路の伝達関数と同一特性を有し、前記補正データが入力されるフィルタと、
前記ディジタル出力角度φから前記フィルタの出力を減算して補正後角度を出力する減算器とを備えることを特徴とする角度補正回路。
An angle correction circuit that is added to an angle calculation circuit that converts a detection angle θ of a resolver signal output from a resolver of one-phase excitation and two-phase output into a digital output angle φ,
A correction data unit that receives the digital output angle φ and outputs the angle error of the resolver with respect to the digital output angle φ as correction data;
A filter that has the same characteristics as the transfer function of the angle calculation circuit and that receives the correction data;
An angle correction circuit comprising: a subtracter that subtracts the output of the filter from the digital output angle φ to output a corrected angle.
請求項1記載の角度補正回路において、
前記補正データ部は前記レゾルバの角度誤差をメモリに記憶しており、前記入力されたディジタル出力角度φに対する角度誤差を前記メモリから読み出して前記補正データとして出力することを特徴とする角度補正回路。
The angle correction circuit according to claim 1,
The angle correction circuit, wherein the correction data section stores an angle error of the resolver in a memory, reads out the angle error with respect to the input digital output angle φ from the memory, and outputs it as the correction data.
請求項1又は2記載の角度補正回路において、
前記フィルタの伝達関数が、
K(τs+1)/(τ+s+Kτs+K)
但し、s:ラプラス演算子
K:ゲイン定数
τ:第1の時定数
τ:第2の時定数
であることを特徴とする角度補正回路。
The angle correction circuit according to claim 1 or 2,
The transfer function of the filter is
K (τ 1 s + 1) / (τ 2 s 3 + s 2 + Kτ 1 s + K)
Where s: Laplace operator
K: Gain constant
τ 1 : first time constant
τ 2 : An angle correction circuit that is a second time constant.
1相励磁・2相出力のレゾルバから出力されるレゾルバ信号の検出角度θをディジタル出力角度φに変換する角度演算回路と、
請求項1乃至3記載のいずれかの角度補正回路とを備えることを特徴とするRDコンバータ。
An angle calculation circuit for converting a detection angle θ of a resolver signal output from a resolver of one-phase excitation and two-phase output into a digital output angle φ;
An RD converter comprising the angle correction circuit according to claim 1.
1相励磁・2相出力のレゾルバと、
請求項4記載のRDコンバータと、
前記レゾルバと前記RDコンバータとに励磁信号を供給する励磁信号発生器とを備えることを特徴とする角度検出装置。
1-phase excitation and 2-phase output resolver,
An RD converter according to claim 4;
An angle detection apparatus comprising: an excitation signal generator that supplies an excitation signal to the resolver and the RD converter.
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