JP4952631B2

JP4952631B2 - Speed detection device

Info

Publication number: JP4952631B2
Application number: JP2008086682A
Authority: JP
Inventors: 康寛玉井; 以久也佐藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009236872A

Description

本発明は、例えば電動機を可変速駆動する電動機駆動装置において、電動機に取り付けたエンコーダの出力パルスを用いて電動機速度を検出する速度検出装置に関するものである。 The present invention relates to a speed detection device that detects a motor speed using an output pulse of an encoder attached to the motor, for example, in a motor drive device that drives the motor at a variable speed.

電動機を可変速駆動する装置として、インバータが知られている。インバータの機能の中で、電動機の速度を高精度に制御するために、電動機に取り付けたエンコーダの出力パルス信号に基づいて電動機速度を検出し、速度指令値との偏差をゼロにする速度調節機能を用いて制御を行うものがある。 An inverter is known as a device for driving an electric motor at a variable speed. Speed control function that detects the motor speed based on the output pulse signal of the encoder attached to the motor and makes the deviation from the speed command value zero in order to control the motor speed with high accuracy. There is something that controls using.

しかし、エンコーダの出力パルスは通常、１回転あたりのパルス数が決められており、パルスは回転速度によって粗密が発生する。パルスが粗となる低速領域では、検出精度が悪化して速度検出値に誤差が生じるため、速度制御性能を悪化させる原因となる。速度制御性能が悪化すると、例えばクレーンなどでは、速度制御誤差がトルクのリプルとなり、積荷に振動が伝わって問題になる。あるいは速度制御誤差により、自動運転中に積荷の停止位置に誤差が生じ、他の機器に影響を及ぼす等の問題が生じる。
また、エンコーダの取り付け方により、出力パルスの位相誤差が発生し、この出力パルスに基づく検出方法では、速度検出値に位相誤差の影響が現れ、上述したようなトルクリプル等の問題を引き起こす。 However, the number of pulses per rotation is usually determined for the output pulses of the encoder, and the density of the pulses varies depending on the rotation speed. In the low speed region where the pulse is rough, the detection accuracy is deteriorated and an error occurs in the speed detection value, which causes the speed control performance to deteriorate. When the speed control performance deteriorates, for example, in a crane or the like, the speed control error becomes a torque ripple, and vibration is transmitted to the load, which becomes a problem. Alternatively, the speed control error causes an error in the load stop position during automatic operation, which causes problems such as affecting other devices.
Further, the phase error of the output pulse is generated depending on how the encoder is attached, and in the detection method based on this output pulse, the influence of the phase error appears on the speed detection value, causing problems such as torque ripple as described above.

そこで、上述の問題を解決するため、後述する特許文献１には、エンコーダの出力パルスの立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを利用して速度を検出する方法が開示されている。
図６は、特許文献１に記載された従来技術の構成図であり、ラッチ信号作成部２１は、エンコーダから出力されるＡ相、Ｂ相という位相の異なった２種類のパルスからそれぞれの立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジを検出し、合計４種類のラッチ信号ＥＤ０〜ＥＤ３を作成する。角度計測カウンタ２２は、ラッチ信号（４Ｆ）と電動機の回転方向を示すＵＰ／ＤＯＷＮ信号とを用いてカウンタのＵＰ，ＤＯＷＮを行う。 Therefore, in order to solve the above-described problem, Patent Document 1 described later discloses a method of detecting the speed by using the rising edge and the falling edge of the output pulse of the encoder.
FIG. 6 is a configuration diagram of the prior art described in Patent Document 1, in which the latch signal creation unit 21 generates rising edges from two types of pulses, A phase and B phase, which are output from the encoder, with different phases. The falling edge is detected, and a total of four types of latch signals ED0 to ED3 are generated. The angle measurement counter 22 performs UP / DOWN of the counter using the latch signal (4F) and the UP / DOWN signal indicating the rotation direction of the electric motor.

時間計測カウンタ２３は、速度演算周期に同期してゼロになるダウンカウンタである。また、４種類のラッチ信号ＥＤ０〜ＥＤ３のそれぞれに対応させて、角度計測カウンタ２２の値をラッチして保存する第１データラッチ２４−１〜２４−４と、時間計測カウンタ２３の値をラッチして保存する第２データラッチ２５−１〜２５−４とを設け、更に、速度演算周期毎に入力データをラッチする角度データラッチ２７−１〜２７−４，時間データラッチ２８−１〜２８−４を設ける。
なお、ＣＰＵ３０では、速度演算周期毎に角度計測値（データラッチ２７−１〜２７−４の値）と時間計測値（データラッチ２８−１〜２８−４の値）とを読み込み、検出フローチャートに従って電動機の速度を検出する。 The time measurement counter 23 is a down counter that becomes zero in synchronization with the speed calculation cycle. Further, the first data latches 24-1 to 24-4 for latching and storing the value of the angle measurement counter 22 and the value of the time measurement counter 23 are latched corresponding to each of the four types of latch signals ED0 to ED3. Second data latches 25-1 to 25-4 for storing data, and angle data latches 27-1 to 27-4 and time data latches 28-1 to 28-28 for latching input data every speed calculation cycle. -4.
The CPU 30 reads the angle measurement values (values of the data latches 27-1 to 27-4) and the time measurement values (values of the data latches 28-1 to 28-4) for each speed calculation cycle, and follows the detection flowchart. Detect the speed of the motor.

また、２６は、ラッチ信号ＥＤ０〜ＥＤ３からＡ相パルス、Ｂ相パルスのエッジ変化を検出して保持するエッジ保持部、２９は、エッジ保持部２６の出力信号ＦＩＬ０〜ＦＩＬ３から、エッジの変化が１回でもあれば「１」を、変化が１回もなければ「０」を設定して保持することによりエッジの変化情報を保持するエッジ変化情報保持部、３１はコントローラを示す。 Reference numeral 26 denotes an edge holding unit that detects and holds edge changes of the A-phase pulse and B-phase pulse from the latch signals ED0 to ED3, and 29 denotes an edge change from the output signals FIL0 to FIL3 of the edge holding unit 26. An edge change information holding unit 31 holds the change information of the edge by setting and holding “1” if there is even one change, and “0” if there is no change, and 31 denotes a controller.

図７は、上記従来技術による速度検出動作を示すフローチャートである。
速度演算周期毎にエッジの変化の有無を図６のエッジ保持部２６により検出し、速度演算周期毎にラッチしたエッジ変化情報保持部２９の出力値Ｆ０〜Ｆ３をＣＰＵ３０が読み込む。速度演算周期において一度でもエッジを検出していたら、カウント値の大小から最新のエッジを検索し、最新エッジに対応するデータラッチ２７−１〜２７−４の角度計測値とデータラッチ２８−１〜２８−４の時間計測値とを用いて、数式１に基づき速度ωを演算する。 FIG. 7 is a flowchart showing the speed detection operation according to the conventional technique.
The edge holding unit 26 in FIG. 6 detects the presence or absence of an edge change for each speed calculation cycle, and the CPU 30 reads the output values F0 to F3 of the edge change information holding unit 29 latched for each speed calculation cycle. If the edge is detected even once in the speed calculation cycle, the latest edge is searched from the magnitude of the count value, and the angle measurement values of the data latches 27-1 to 27-4 corresponding to the latest edge and the data latches 28-1 to 28-1 are searched. The speed ω is calculated based on Equation 1 using the time measurement value 28-4.

ただし、θ_Ｎｅｗは今回のサンプルタイミングで読み込んだ角度計測値、θ_ＯＬＤは前回のサンプルタイミングで読み込んだ角度計測値、Ｔ_Ｓはサンプリング周期、Ｔ_Ｎｅｗは今回のサンプルタイミングで読み込んだ時間計測値、Ｔ_ＯＬＤは前回のサンプルタイミングで読み込んだ時間計測値である。
また、回転速度が低く、速度演算周期内にパルスが一度も存在しなかった場合は、Ｔ_ＯＬＤにサンプリング周期Ｔ_Ｓを加えて速度ω_Ｓを推定する。 However, θ _New angle measurement value read in the current sample timing, θ _OLD angle measurement value read in the previous sample timing, T _S is the sampling period, T _New time measurement value read in the current sample timing, T _OLD is a time measurement value read at the previous sample timing.
If the rotation speed is low and no pulse exists within the speed calculation period, the sampling period T _S is added to T _OLD to estimate the speed ω _S.

上記の従来技術では、低速域において速度演算周期内にエンコーダからパルスが発生せず、エッジが存在しない場合には、サンプルタイミングを基準として最新のエッジに対応する時間にサンプリング周期Ｔ_Ｓを加算することで時間計測値を補正し、速度ω_Ｓを推定しているが、速度の真値に対して誤差が発生し、電動機のトルクリプル等の問題を生じることがある。
このような点に鑑み、出願人は、従来技術よりも更に速度検出誤差を低減させるために、特願２００７−２５９７２０号に係る速度検出装置を出願している。
以下、この先願発明について説明する。この先願発明の特徴は、速度演算周期内にパルスが発生しないような低速域においては次に発生するエッジを予測し、この予測エッジに応じた時間補正値を用いて速度演算用の時間計測値を補正することにある。 In the above prior art, a pulse from the encoder is not generated in the speed calculation cycle in the low speed range, if the edge is not present, adds the sampling period T _S in time corresponding to the latest edge sample timing as a reference Thus, the time measurement value is corrected and the speed ω _S is estimated, but an error occurs with respect to the true value of the speed, which may cause problems such as torque ripple of the motor.
In view of such a point, the applicant has applied for a speed detection device according to Japanese Patent Application No. 2007-259720 in order to further reduce the speed detection error as compared with the prior art.
The prior invention will be described below. The feature of the invention of the prior application is that a next edge is predicted in a low speed region where no pulse is generated within the speed calculation period, and a time measurement value for speed calculation is calculated using a time correction value corresponding to the predicted edge. Is to correct.

図８は先願発明に係る速度検出装置の構成図であり、図６と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
図８において、２１はエッジ検出手段としてのラッチ信号作成部であり、エンコーダ（図示せず）から出力される位相の異なったＡ相パルス、Ｂ相パルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを検出し、ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３を作成する。上記エンコーダは、例えば速度を検出するべき回転体である電動機回転軸に連結されて、その回転速度に比例した数のＡ相パルス、Ｂ相パルスを出力する。なお、以下では、２相エンコーダから出力されるＡ相パルス、Ｂ相パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの４種類のエッジを用いて速度を検出する場合について説明する。 FIG. 8 is a block diagram of the speed detection device according to the prior invention, and the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG.
In FIG. 8, reference numeral 21 denotes a latch signal generation unit as an edge detection means, which detects A-phase pulses and B-phase pulse rising edges and falling edges output from encoders (not shown). The latch signals ED0, ED1, ED2, and ED3 are generated. The encoder is connected to, for example, a motor rotation shaft that is a rotating body whose speed is to be detected, and outputs A-phase pulses and B-phase pulses in a number proportional to the rotation speed. In the following, a case will be described in which the speed is detected using four types of edges, the rising edge and the falling edge of the A-phase pulse and B-phase pulse output from the two-phase encoder.

上記Ａ相パルス、Ｂ相パルスは、回転方向検出部３２にも入力されている。この回転方向検出部３２は、後述するように、Ａ相パルス、Ｂ相パルス及びラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３から、電動機の回転方向（ＣＷ：正転，ＣＣＷ：逆転）を検出する。回転方向検出部３２から出力される信号ＣＷ／ＣＣＷは、回転方向保持部３３に入力され、速度演算周期信号（サンプリング信号）ＳＭＰＬによりラッチされて回転方向検出信号ＣＷＤＥＴとして出力される。
回転方向検出部３２からは、回転方向が変化したことを示す回転方向変化検出信号ＣＨＮＧも出力されており、この信号ＣＨＮＧは、回転方向変化エッジ記憶部３４に入力されている。回転方向変化エッジ記憶部３４は、回転方向が変化した際のエッジ情報を保持し、回転方向変化エッジ信号ＣＨＮＧＥＤとしてＣＰＵ３０Ａに出力する。 The A-phase pulse and B-phase pulse are also input to the rotation direction detector 32. As will be described later, the rotation direction detector 32 detects the rotation direction (CW: forward rotation, CCW: reverse rotation) of the motor from the A phase pulse, the B phase pulse, and the latch signals ED0, ED1, ED2, and ED3. The signal CW / CCW output from the rotation direction detection unit 32 is input to the rotation direction holding unit 33, is latched by a speed calculation period signal (sampling signal) SMPL, and is output as a rotation direction detection signal CWDET.
A rotation direction change detection signal CHNG indicating that the rotation direction has changed is also output from the rotation direction detection unit 32, and this signal CHNG is input to the rotation direction change edge storage unit 34. The rotation direction change edge storage unit 34 holds edge information when the rotation direction changes, and outputs it to the CPU 30A as a rotation direction change edge signal CHNGED.

前記ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３は、時間記憶手段としてのデータラッチ２５−１〜２５−４に入力されていると共に、エッジ保持部２６にも入力されている。
データラッチ２５−１〜２５−４には、図６と同様に時間計測カウンタ２３から出力された時間計測値（時間カウント値）Ｔ_{ＤＥ０ＥＮ}〜Ｔ_{ＤＥ３ＥＮ}が入力されており、ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３によってこれらの時間計測値Ｔ_{ＤＥ０ＥＮ}〜Ｔ_{ＤＥ３ＥＮ}を記憶し、次段のデータラッチ２８−１〜２８−４に送るように構成されている。上記時間計測カウンタ２３は、速度演算周期に同期してゼロになるダウンカウンタである。
データラッチ２８−１〜２８−４では、速度演算周期信号ＳＭＰＬによりラッチした時間計測値Ｔ_{ＤＥ０ＥＮ}〜Ｔ_{ＤＥ３ＥＮ}を、時間計測値Ｔ_０ＥＮ〜Ｔ_３ＥＮとしてＣＰＵ３０Ａに送出する。 The latch signals ED0, ED1, ED2, and ED3 are input to the data latches 25-1 to 25-4 as time storage means and also input to the edge holding unit 26.
The data latches 25-1 to 25-4 receive time measurement values (time count values) T _{DE0EN to} T _DE3EN output from the time measurement counter 23 as in FIG. 6, and latch signals ED0, ED1, These time measurement values _{TDE0EN to} _TDE3EN are stored by ED2 and ED3 and sent to the data latches 28-1 to 28-4 in the next stage. The time measurement counter 23 is a down counter that becomes zero in synchronization with the speed calculation cycle.
The data latches 28-1 to 28-4 send the time measurement values T _{DE0EN to} T _DE3EN latched by the speed calculation cycle signal SMPL to the _CPU _30A as the time measurement values T _{0EN to} T _3EN .

ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３は、Ｊ−Ｋフリップフロップ等からなるエッジ保持部２６に入力され、速度演算周期における各エッジの変化の有無が検出される。エッジ保持部２６では、各ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３について、エッジの変化が１回でもあれば「１」を設定して保持し、変化が１回もなければ「０」を設定して保持する。これらの保持データは、エッジ変化情報保持部２９に送られ、速度演算周期信号ＳＭＰＬによりラッチされてエッジ変化検出信号ＥＤＦ０〜ＥＤＦ３としてＣＰＵ３０Ａに送出される。 The latch signals ED0, ED1, ED2, and ED3 are input to the edge holding unit 26 including a J-K flip-flop, and the presence / absence of a change in each edge in the speed calculation cycle is detected. The edge holding unit 26 sets and holds “1” for each latch signal ED0, ED1, ED2, and ED3 if the edge changes even once, and sets “0” if there is no change. Hold. These held data are sent to the edge change information holding unit 29, latched by the speed calculation cycle signal SMPL, and sent to the CPU 30A as edge change detection signals EDF0 to EDF3.

図９は、前記回転方向検出部３２の動作を示すタイミングチャートである。
回転方向検出部３２は、ラッチ信号ＥＤ０，ＥＤ１，ＥＤ２，ＥＤ３が発生した際の、Ａ相パルス，Ｂ相パルスの状態から回転方向を検出する。
すなわち、図９において、例えば時点（３）でＡ相パルスの立ち上がりエッジを信号ＥＤ０により検出したときに（ＥＤ０が「１」）、Ｂ相パルスが検出されない場合（Ｂ相パルスが「０」）は、正回転と判断して信号ＣＷ（＝「１」）を出力する。一方、時点（４）においてＢ相パルスの立ち下がりエッジを信号ＥＤ３により検出したときに（ＥＤ３が「１」）、Ａ相パルスが検出された場合（Ａ相パルスが「１」）には、逆回転と判断して信号ＣＣＷ（＝「０」）を出力する。
こうして得られた回転方向検出信号は、回転方向保持部３３において速度演算周期信号ＳＭＰＬによりラッチされ、回転方向検出信号ＣＷＤＥＴとしてＣＰＵ３０Ａに送られる。
なお、図９において、Ｔ_ＣＨＮＧは回転方向が変化した時点を示している。 FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the rotation direction detector 32.
The rotation direction detector 32 detects the rotation direction from the state of the A-phase pulse and the B-phase pulse when the latch signals ED0, ED1, ED2, and ED3 are generated.
That is, in FIG. 9, for example, when the rising edge of the A-phase pulse is detected by the signal ED0 at time (3) (ED0 is “1”), the B-phase pulse is not detected (B-phase pulse is “0”). Determines that the rotation is normal, and outputs a signal CW (= “1”). On the other hand, when the falling edge of the B phase pulse is detected by the signal ED3 at the time point (4) (ED3 is “1”), when the A phase pulse is detected (the A phase pulse is “1”), It is determined that the rotation is reverse, and a signal CCW (= “0”) is output.
The rotation direction detection signal thus obtained is latched by the speed calculation period signal SMPL in the rotation direction holding unit 33 and sent to the CPU 30A as the rotation direction detection signal CWDET.
In FIG. 9, T _CHNG indicates the time when the rotation direction has changed.

ＣＰＵ３０Ａでは、速度演算周期毎に、データラッチ２８−１〜２８−４からの時間計測値Ｔ_０ＥＮ〜Ｔ_３ＥＮと、回転方向保持部３３からの回転方向検出信号ＣＷＤＥＴと、エッジ変化情報保持部２９からのエッジ変化検出信号ＥＤＦ０〜ＥＤＦ３とを用いて、電動機の速度を検出する。 In the CPU 30A, the time measurement values T _{0EN to} T 3EN from the data latches 28-1 to _28-4 , the rotation direction detection signal CWDET from the rotation direction holding unit 33, and the edge change information holding unit 29 are provided for each speed calculation cycle. The speed of the motor is detected using the edge change detection signals EDF0 to EDF3.

図１０は、正回転時における速度検出動作を示すタイミングチャートである。ここでは、一例として、図１０における時点（１）のサンプルタイミング（速度演算周期信号ＳＭＰＬのタイミング）で速度を検出するものとして説明する。
図１０の時点（１）において、図示するサンプルタイミングによれば、最新のエッジは信号ＥＤ０によるＡ相パルスの立ち上がりエッジである。これは、エッジ変化検出信号ＥＤＦ０〜ＥＤＦ３から、ＥＤＦ０が「１」であり、その他のＥＤＦ１〜ＥＤＦ３が「０」であることから判断する。なお、図１０ではＥＤＦ０の値のみを図示し、ＥＤＦ１〜ＥＤＦ３を省略してある。 FIG. 10 is a timing chart showing the speed detection operation during forward rotation. Here, as an example, it is assumed that the speed is detected at the sample timing (timing of the speed calculation cycle signal SMPL) at the time point (1) in FIG.
At the time (1) in FIG. 10, according to the illustrated sample timing, the latest edge is the rising edge of the A-phase pulse by the signal ED0. This is determined from the edge change detection signals EDF0 to EDF3 because EDF0 is “1” and the other EDF1 to EDF3 are “0”. In FIG. 10, only the value of EDF0 is shown, and EDF1 to EDF3 are omitted.

このため、信号ＥＤ０によりラッチした時間計測値Ｔ_{ＤＥ０ＥＮ}＝Ｔ_０ＥＮ１が最新の時間計測値（今回値）であり、前回の信号ＥＤ０が発生した時の時間計測値Ｔ_{ＤＥ０ＥＮ}＝Ｔ_０ＥＮ０を前回値として使用する。このＴ_０ＥＮ０の値は、時点（１）でデータラッチ２８−１から読み込むことはできないが、前回のエッジ変化検出信号ＥＤＦ０が「１」であった時点（１）’でＣＰＵ３０Ａ内のメモリに保存しておくことにより使用可能である。
また、速度演算周期に対応する時間計測カウンタ２３の最大値をＴ_ｍａｘとし、前回値Ｔ_０ＥＮ０から今回値Ｔ_０ＥＮ１までの間にＥＤＦ０がゼロであったサンプリング回数をＮ_０として、これらをＣＰＵ３０Ａのメモリに記憶しておき、数式２に基づいて速度ｎを演算する。 Therefore, the time measurement value T _DE0EN = T _0EN1 latched by the signal _ED0 is the latest time measurement value (current value), and the time measurement value T _DE0EN = T _0EN0 when the previous signal ED0 is generated is the previous value. use. The value of T _0EN0 cannot be read from the data latch 28-1 at the time (1), but is stored in the memory in the CPU 30A at the time (1) ′ when the previous edge change detection signal EDF0 is “1”. It is possible to use it by keeping it.
Further, the maximum value of the time measurement counter 23 corresponding to the speed calculation cycle is set to T _max, and the number of samplings in which EDF ₀ was zero between the previous value T _0EN0 and the current value T _0EN 1 is set to N ₀ , and these are set in the CPU 30A. The speed n is calculated on the basis of Formula 2 after being stored in the memory.

なお、数式２において、ＣＷ_ｓｉｇｎは回転方向を示し、正回転（ＣＷ）を「１」、逆回転（ＣＣＷ）を「−１」とする。また、Ｋはエンコーダの１回転あたりの出力パルス数に関係する定数である。 In Equation 2, CW _sign indicates a rotation direction, and forward rotation (CW) is “1” and reverse rotation (CCW) is “−1”. K is a constant related to the number of output pulses per rotation of the encoder.

図１０に示すように、回転方向が変化していない場合には、Ａ相パルス、Ｂ相パルスは順序通り発生する。例えば、図１０において、Ａ相パルスの立ち上がり→Ｂ相パルスの立ち上がり→Ａ相パルスの立ち下がり→Ｂ相パルスの立ち下がりという順序は不変である。このため、図１０の時点（１）のサンプルタイミングで速度検出を行う場合、回転方向が変化していなければ、前回のＡ相パルスの立ち上がりから今回のＡ相パルスの立ち上がりまでに計４回のエッジが発生したことがわかる。 As shown in FIG. 10, when the rotation direction is not changed, the A-phase pulse and the B-phase pulse are generated in order. For example, in FIG. 10, the order of rising of the A phase pulse → rising of the B phase pulse → falling of the A phase pulse → falling of the B phase pulse is unchanged. For this reason, when speed detection is performed at the sample timing at the time point (1) in FIG. 10, if the rotation direction has not changed, a total of four times from the rise of the previous A phase pulse to the rise of the current A phase pulse. It can be seen that an edge has occurred.

よって、数式２の分子を、Ａ相パルス１周期内に存在するＡ相，Ｂ相パルスのエッジ数とおいて速度ｎを検出することができる。なお、数式２における分子の４は、本実施形態のように、Ａ相パルス，Ｂ相パルスを出力する２相エンコーダの場合に、Ａ相パルス（またはＢ相パルス）の１周期内に存在する全相（つまりＡ相，Ｂ相）パルスのエッジ数であり、エンコーダの相数によって異なるのは明らかである。また、数式２における定数Ｋは、前述した如く、使用するエンコーダの１回転あたりの出力パルス数によって変化する。
従って、エンコーダの相数や出力パルス数に応じて上記エッジ数（数式２における分子の数値）や定数ＫをＣＰＵ３０Ａが変更すれば、数式２により、エンコーダの相数や出力パルス数に関係なく速度を検出することができる。 Therefore, the velocity n can be detected by using the numerator of Equation 2 as the number of edges of the A-phase and B-phase pulses existing within one period of the A-phase pulse. In the case of a two-phase encoder that outputs an A-phase pulse and a B-phase pulse as in this embodiment, the numerator 4 in Equation 2 exists within one cycle of the A-phase pulse (or B-phase pulse). This is the number of edges of all-phase (ie, A-phase, B-phase) pulses. In addition, the constant K in Equation 2 varies depending on the number of output pulses per rotation of the encoder used as described above.
Therefore, if the CPU 30A changes the number of edges (numerical value in Equation 2) and the constant K according to the number of encoder phases and the number of output pulses, the equation 2 shows the speed regardless of the number of encoder phases and the number of output pulses. Can be detected.

次いで、低速時における速度検出動作を、図８，図１１，図１２を参照しつつ説明する。
図８に示したＣＰＵ３０Ａは、速度演算周期毎にデータラッチ２８−１〜２８−４内の時間計測値Ｔ_０ＥＮ，Ｔ_１ＥＮ，Ｔ_２ＥＮ，Ｔ_３ＥＮを内部の記憶部３５−１〜３５−４に読み込み、時間計測値Ｔ_{０ＭＥＭ１}，Ｔ_{１ＭＥＭ１}，Ｔ_{２ＭＥＭ１}，Ｔ_{３ＭＥＭ１}を更新する。 Next, the speed detection operation at low speed will be described with reference to FIGS.
CPU30A shown in FIG. 8, the time measurement _T 0EN in the data latches 28-1 to 28-4 for each speed calculation _{_{_cycle,}} T _{_1EN,} T _2EN, interior _{T 3EN} storage unit 35-1 to 35-4 And time measurement values _T0MEM1 , _T1MEM1 , _T2MEM1 , and _T3MEM1 are updated.

すなわち、ＣＰＵ内部の時間計測値は、内部の記憶部３６に記憶されたエッジ変化情報ＥＤＦ０ＭＥＭ，ＥＤＦ１ＭＥＭ，ＥＤＦ２ＭＥＭ，ＥＤＦ３ＭＥＭに基づいて速度演算周期内にエッジの変化が検出されたとき、前回の時間計測値Ｔ_{０ＭＥＭ０}，Ｔ_{１ＭＥＭ０}，Ｔ_{２ＭＥＭ０}，Ｔ_{３ＭＥＭ０}を今回値Ｔ_{０ＭＥＭ１}，Ｔ_{１ＭＥＭ１}，Ｔ_{２ＭＥＭ１}，Ｔ_{３ＭＥＭ１}に更新する。なお、別の記憶部３７内の回転方向情報は、速度演算周期毎に今回値ＣＷＭＥＭ１、前回値ＣＷＭＥＭ０としてそれぞれ更新される。 In other words, the time measurement value inside the CPU is measured when the change in the edge is detected within the speed calculation cycle based on the edge change information EDF0MEM, EDF1MEM, EDF2MEM, EDF3MEM stored in the internal storage unit 36. The values _T0MEM0 , _T1MEM0 , _T2MEM0 , _T3MEM0 are _updated to the current values _T0MEM1 , _T1MEM1 , _T2MEM1 , _T3MEM1 . The rotation direction information in the other storage unit 37 is updated as the current value CWMEM1 and the previous value CWMEM0 for each speed calculation cycle.

最新エッジ検出部３８は、記憶部３６のエッジ変化情報から、一つだけエッジが検出された場合はそれを最新エッジとみなし、そのエッジに対応する記憶部３５−１〜３５−４内の時間計測値を最新エッジの時間計測値とみなす。仮に、速度演算周期内に複数のエッジが検出された場合は、時間計測値が小さいエッジの方がサンプルタイミングに近いものとして、そのエッジを最新エッジとみなす。
最新エッジ検出部３８により得た最新エッジ判別信号（ＥＤＦ０〜ＥＤＦ３に対応させて、「０」〜「３」の値をとる）と、最新エッジに対応する時間計測値とは、記憶部３７からの回転方向判別信号及び記憶部３６からのエッジ有無判別信号と共にエッジ予測・速度演算部３９に送られる。 When only one edge is detected from the edge change information in the storage unit 36, the latest edge detection unit 38 regards it as the latest edge, and the time in the storage units 35-1 to 35-4 corresponding to the edge. The measurement value is regarded as the time measurement value of the latest edge. If a plurality of edges are detected within the speed calculation cycle, the edge with the smaller time measurement value is considered to be closer to the sample timing, and the edge is regarded as the latest edge.
The latest edge discrimination signal obtained by the latest edge detection unit 38 (takes values of “0” to “3” corresponding to EDF0 to EDF3) and the time measurement value corresponding to the latest edge are stored in the storage unit 37. The rotation direction determination signal and the edge presence / absence determination signal from the storage unit 36 are sent to the edge prediction / speed calculation unit 39.

図１１は、最新エッジ検出部３８、エッジ予測・速度演算部３９等の動作を示すタイミングチャートである。
最新エッジ判別信号及び最新エッジ時間計測値は、前述のように最新エッジ検出部３８にて作成され、図１１の時点（１）のように、エンコーダパルスのエッジが発生した直後のサンプルタイミングで更新される。いま、時点（１）’に着目すると、時点（１）から（１）’までの速度演算周期内にエンコーダパルスのエッジは検出されず、ＣＰＵ３０Ａの内部のエッジ変化情報ＥＤＦ０ＭＥＭ，ＥＤＦ１ＭＥＭ，ＥＤＦ２ＭＥＭ，ＥＤＦ３ＭＥＭは、全てゼロである。ここで、時点（１）以後は、最新エッジ検出部３８から出力される最新エッジ判別信号が、Ａ相パルスの立ち上がりエッジを示す「０」となっている。 FIG. 11 is a timing chart showing operations of the latest edge detection unit 38, the edge prediction / speed calculation unit 39, and the like.
The latest edge determination signal and the latest edge time measurement value are created by the latest edge detection unit 38 as described above, and updated at the sample timing immediately after the edge of the encoder pulse is generated as shown in FIG. 11 (1). Is done. Now, focusing on the time point (1) ′, the edge of the encoder pulse is not detected within the speed calculation period from the time point (1) to (1) ′, and the edge change information EDF0MEM, EDF1MEM, EDF2MEM, EDF3MEM inside the CPU 30A. Are all zero. Here, after the time point (1), the latest edge determination signal output from the latest edge detector 38 is “0” indicating the rising edge of the A-phase pulse.

このとき、時点（１）ではＡ相パルスの立ち上がりエッジを検出しているので、時点（１）’では、回転方向が正であれば、次に発生するのはＢ相パルスの立ち上がりエッジであると予測できる。従って、時点（１）以後にエッジ予測・速度演算部３９から出力される次のエッジ予測値（最新エッジ判別信号と同様に、ＥＤＦ０〜ＥＤＦ３に対応させて「０」〜「３」の値をとる）は、Ｂ相パルスの立ち上がりエッジを示す「１」となる。
なお、回転方向が逆のときは、次に発生するのはＢ相パルスの立ち下がりエッジであるから、次のエッジ予測値が「３」となる。
以下、回転方向が正回転であるものとして説明を続ける。 At this time, since the rising edge of the A-phase pulse is detected at the time point (1), if the rotation direction is positive at the time point (1) ′, it is the rising edge of the B-phase pulse that occurs next. Can be predicted. Therefore, the next edge prediction value output from the edge prediction / speed calculation unit 39 after time (1) (similar to the latest edge determination signal, values “0” to “3” corresponding to EDF0 to EDF3 are set. Is taken as “1” indicating the rising edge of the B-phase pulse.
When the rotation direction is reversed, the next edge prediction value is “3” because the next occurrence is the falling edge of the B-phase pulse.
Hereinafter, the description will be continued assuming that the rotation direction is forward rotation.

エッジ予測・速度演算部３９は、時点（１）’におけるエッジ予測値から、エッジ時間補正値Ｔ_１ｃｍｐを数式３により演算する。 The edge prediction / velocity calculation unit 39 calculates an edge time correction value T 1 _cmp from Formula 3 using the edge prediction value at time (1) ′.

ただし、Ｎ_１は、前回、Ｂ相立ち上がりエッジを検出してから時点（１）’までのサンプリング回数を表し、Ｔ_ｍａｘは、サンプリング周期に同期した時間計測カウンタ２３の最大値である。
数式３における定数（１／２）は、次のエッジが、サンプリング周期の中央で発生すると予測したためである。図１１のａ点に着目すると、予測誤差は次に発生するエンコーダパルスがサンプリング周期内のどの点であっても、サンプリング周期の１／２以内となり、検出誤差を最小にすることができる。なお、上記の定数は１／２に限定されるものではなく、状況に応じて変更してもよい。
エッジ予測・速度演算部３９は、前回のＢ相パルスの立ち上がりエッジに対応する時間計測値、数式４のエッジ時間補正値、及び回転方向から、数式４により速度ｎを計算する。 However, N ₁ represents the number of times of sampling from the previous detection of the B-phase rising edge to the time point (1) ′, and T _max is the maximum value of the time measurement counter 23 synchronized with the sampling period.
The constant (1/2) in Equation 3 is because the next edge is predicted to occur at the center of the sampling period. Focusing on point a in FIG. 11, the prediction error is within ½ of the sampling period at any point in the sampling period where the next encoder pulse is generated, and the detection error can be minimized. In addition, said constant is not limited to 1/2, You may change according to a condition.
The edge prediction / speed calculation unit 39 calculates the speed n using Equation 4 from the time measurement value corresponding to the rising edge of the previous B-phase pulse, the edge time correction value of Equation 4, and the rotation direction.

ただし、Ｔ_{１ＭＥＭ１}は、前回のＢ相パルスの立ち上がりエッジを検出した際の時間計測値であり、今回のサンプルタイミングではエッジを検出していないので、更新されない。
以上のように先願発明では、速度演算周期内にパルスが発生しないような低速域では次に発生するエッジをもとに時間計測を行っており、予測エッジの位置をサンプリング周期の中央とするためＥ_ｒｒＴは発生せず、時間計測値の誤差は真値Ｔ_０の１／４未満となり、特許文献１に係る従来技術と比べて検出誤差を大幅に低減可能としている。 However, _T1MEM1 is a time measurement value when the rising edge of the previous B-phase pulse is detected, and is not updated because the edge is not detected at the current sample timing.
As described above, in the invention of the prior application, time measurement is performed based on the next generated edge in a low speed region where no pulse is generated within the speed calculation period, and the position of the predicted edge is set to the center of the sampling period. _Therefore, E _rrT does not occur, and the error of the time measurement value is less than ¼ of the true value T ₀ , and the detection error can be greatly reduced as compared with the prior art according to Patent Document 1.

特開平６−１１８０９０号公報（段落［００２４］〜[００４３]、図２，図１４）JP-A-6-1118090 (paragraphs [0024] to [0043], FIGS. 2 and 14)

先願発明においては、低速域で速度演算周期内にパルスが発生しないような場合に、次のエッジが到達する時間を予測して速度を検出している。これにより、図１２に示すように、特許文献１に係る従来技術に対して低速時における速度検出誤差を大幅に改善することが可能であるが、速度演算周期内に２，３回と連続してパルスが発生しないような極低速域においては、速度の真値に対する誤差を完全になくすことができず、電動機等の速度制御誤差によりトルクリプルが発生する等の問題を生じていた。
そこで、本発明の解決課題は、従来技術や先願発明に対して極低速域における速度検出誤差を一層低減し、高精度な速度検出を可能にした速度検出装置を提供することにある。 In the prior invention, when no pulse is generated within the speed calculation period in the low speed range, the speed at which the next edge arrives is predicted to detect the speed. As a result, as shown in FIG. 12, it is possible to significantly improve the speed detection error at the time of low speed compared to the prior art according to Patent Document 1, but it continues two or three times within the speed calculation cycle. In an extremely low speed region where no pulse is generated, the error with respect to the true value of the speed cannot be completely eliminated, and there is a problem that torque ripple is generated due to a speed control error of an electric motor or the like.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a speed detection device that can further reduce speed detection errors in the extremely low speed region and enables highly accurate speed detection compared to the prior art and the prior application invention.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、速度検出対象としての回転体に取り付けられたエンコーダの出力パルスから、回転体の回転速度を検出する速度検出装置において、
前記出力パルスのエッジを検出するエッジ検出手段と、
検出されたエッジに基づいて回転体の回転方向を検出する回転方向検出手段と、
速度演算周期に同期した時間を計測する時間計測手段と、
前記エッジ検出手段の出力により前記時間計測手段の時間計測値を保持する時間記憶手段と、
速度演算周期内の前記エッジの変化状態を検出しエッジ変化情報として保持するエッジ変化情報保持手段と、
前記回転方向及びエッジ変化情報から、速度演算周期内に前記エッジの変化がない場合に次に発生するエッジの位置を予測し、予測したエッジに対応する前記時間計測値及び前記回転方向を少なくとも用いて回転体の回転速度を演算する演算手段と、を有し、
この演算手段は、
前回の速度演算周期における回転体への速度指令値と今回の速度演算周期における回転体への速度指令値とを比較して、回転体が一定速度で回転しているか否かを判別する一定速度判別手段を備え、
前記演算手段は、前記一定速度判別手段により回転体が一定速度で回転していることを判別したときは、速度演算周期内にエッジが存在した時の最新の速度演算値を出力するものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a speed detection device for detecting a rotation speed of a rotating body from an output pulse of an encoder attached to the rotating body as a speed detection target.
Edge detection means for detecting an edge of the output pulse;
Rotation direction detection means for detecting the rotation direction of the rotating body based on the detected edge;
A time measuring means for measuring time synchronized with the speed calculation cycle;
Time storage means for holding the time measurement value of the time measurement means by the output of the edge detection means;
Edge change information holding means for detecting a change state of the edge within a speed calculation cycle and holding it as edge change information;
From the rotation direction and edge change information, the position of the next edge to be generated is predicted when there is no change in the edge within the speed calculation period, and at least the time measurement value and the rotation direction corresponding to the predicted edge are used. And calculating means for calculating the rotation speed of the rotating body,
This computing means is
Constant speed to determine whether the rotating body is rotating at a constant speed by comparing the speed command value to the rotating body in the previous speed calculation cycle with the speed command value to the rotating body in the current speed calculation cycle Provided with a discrimination means,
The calculation means outputs the latest speed calculation value when an edge exists in the speed calculation cycle when the constant speed determination means determines that the rotating body is rotating at a constant speed. .

請求項２に係る発明は、前記一定速度判別手段が、前回の速度演算周期における回転体へのトルク指令値と今回の速度演算周期における回転体へのトルク指令値との変化量を規定値と比較して、回転体が一定速度で回転しているか否かを判別するものである。 According to a second aspect of the invention, the constant speed discriminating means is configured such that the amount of change between the torque command value to the rotating body in the previous speed calculation cycle and the torque command value to the rotating body in the current speed calculation cycle is a specified value. In comparison, it is determined whether or not the rotating body is rotating at a constant speed.

本発明によれば、速度演算周期内にエンコーダからパルスが発生せず、エッジが存在しないような極低速域において、電動機等の回転体の回転速度が一定であるか否かに応じて速度演算方法を切り替えることにより、速度検出誤差を０にして高精度な速度検出を行うことができる。 According to the present invention, speed calculation is performed according to whether or not the rotational speed of a rotating body such as an electric motor is constant in an extremely low speed range where no pulse is generated from the encoder within the speed calculation cycle and no edge exists. By switching the method, the speed detection error can be reduced to 0, and highly accurate speed detection can be performed.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の特徴は、速度演算周期内に連続してパルスが発生しないような極低速域において、回転体の回転速度が一定であるか否かに応じて速度演算方法を切り替え、極低速域での速度検出精度を向上させるようにしたことにある。
図１は、この実施形態の構成図である。図１において、ＣＰＵ３０Ｂの内部構成以外は図８と同様であるため、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では図８との相違点を中心に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the feature of the present invention is that the speed calculation method is switched according to whether or not the rotation speed of the rotating body is constant in an extremely low speed range where pulses are not continuously generated within the speed calculation cycle. The speed detection accuracy in the area is improved.
FIG. 1 is a configuration diagram of this embodiment. 1 is the same as that in FIG. 8 except for the internal configuration of the CPU 30B. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, differences from FIG. 8 will be mainly described. .

図１において、ＣＰＵ３０Ｂに設けられた一定速度判別部４０では、ＣＰＵ３０Ｂ内部の制御信号を利用して回転体が一定速度で回転しているか否かを判別し、一定速度信号を生成する。そして、エッジ予測・速度演算部３９では、エッジ有無判別信号、回転方向判別信号、最新エッジ判別信号、最新エッジ時間計測値に基づいて速度検出値を演算する。速度検出値を演算するための基本的な演算式は先願発明と同様であるが、本実施形態では、前記一定速度信号に応じて速度演算方法を切り替えることを特徴としている。 In FIG. 1, a constant speed determination unit 40 provided in the CPU 30B determines whether or not the rotating body is rotating at a constant speed using a control signal inside the CPU 30B, and generates a constant speed signal. Then, the edge prediction / speed calculation unit 39 calculates the speed detection value based on the edge presence / absence determination signal, the rotation direction determination signal, the latest edge determination signal, and the latest edge time measurement value. The basic calculation formula for calculating the speed detection value is the same as that of the prior invention, but this embodiment is characterized in that the speed calculation method is switched in accordance with the constant speed signal.

図２は、図１における一定速度判別部４０の第１実施例を示す構成図であり、請求項１に記載した発明に相当する。この第１実施例では、回転体が一定速度で回転しているか否かを判別するために速度指令値を用いている。すなわち、一定速度判別部４０は、前回の速度演算周期における速度指令値を記憶する前回値記憶レジスタ４１と、このレジスタ４１に記憶されている速度指令値の前回値を今回値（今回の速度演算周期における速度指令値）と比較する比較手段４２とを備えている。そして、比較手段４２による比較の結果、上記前回値と今回値とが一致していれば、回転体が一定速度で回転していると判断し、一定速度信号をエッジ予測・速度演算部３９へ出力する。 FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the constant speed discriminating unit 40 in FIG. 1 and corresponds to the invention described in claim 1. In the first embodiment, a speed command value is used to determine whether or not the rotating body is rotating at a constant speed. That is, the constant speed discriminating unit 40 stores the previous value storage register 41 for storing the speed command value in the previous speed calculation cycle, and the previous value of the speed command value stored in the register 41 as the current value (current speed calculation). Comparing means 42 for comparing with a speed command value in a cycle) is provided. If the previous value and the current value coincide with each other as a result of comparison by the comparison means 42, it is determined that the rotating body is rotating at a constant speed, and the constant speed signal is sent to the edge prediction / speed calculation unit 39. Output.

ここで、速度指令値の前回値と今回値とを比較することにより、回転体が一定速度で回転しているか否かを判別できる理由を説明する。
一般に、インバータへの速度指令値はタッチパネル等から入力されるが、タッチパネルから入力される速度指令値は図３に示すようにステップ状に変化する。しかし、通常、インバータには速度指令値に対する傾き制限機能があり、制御に用いるインバータ内部での速度指令値は、図３に示す如くインバータ内部に設定された加減速時間から決まる一定の傾きで変化する。その結果、回転体の実際の回転速度は、この一定の傾きを持った速度指令値に追従して変化する。よって、加減速中は速度指令値が一定の傾きで常に変化していることになり、速度指令値の前回値と今回値とを比較することにより、回転体が一定速度で回転しているか否かを判別することができる。 Here, the reason why it is possible to determine whether or not the rotating body is rotating at a constant speed by comparing the previous value and the current value of the speed command value will be described.
Generally, the speed command value to the inverter is input from a touch panel or the like, but the speed command value input from the touch panel changes in a step shape as shown in FIG. However, the inverter normally has a function of limiting the inclination with respect to the speed command value, and the speed command value inside the inverter used for control changes with a constant inclination determined from the acceleration / deceleration time set inside the inverter as shown in FIG. To do. As a result, the actual rotational speed of the rotating body changes following the speed command value having this constant inclination. Therefore, during acceleration / deceleration, the speed command value always changes with a constant slope. By comparing the previous value and the current value of the speed command value, whether the rotating body is rotating at a constant speed or not. Can be determined.

図４は、図１におけるエッジ予測・速度演算部３９の構成を示している。演算ブロック３９１では、回転方向判別信号、最新エッジ判別信号、最新エッジ時間計測値から速度検出値を演算する。ここで、エッジ有無判別信号によりエッジがあると判断した場合は前述した数式２、エッジがないと判断した場合は予測エッジを用いた数式４により速度を演算する。これらの演算原理は先願発明と同様であり、本実施形態では、演算ブロック３９１の後段に速度演算値記憶部３９２を有する点が特徴となっている。 FIG. 4 shows the configuration of the edge prediction / speed calculation unit 39 in FIG. The calculation block 391 calculates a speed detection value from the rotation direction determination signal, the latest edge determination signal, and the latest edge time measurement value. Here, when it is determined that there is an edge based on the edge presence / absence determination signal, the speed is calculated according to Equation 2 described above, and when it is determined that there is no edge, Equation 4 using the predicted edge is calculated. These calculation principles are the same as those of the invention of the prior application, and this embodiment is characterized in that a speed calculation value storage unit 392 is provided after the calculation block 391.

速度演算値記憶部３９２では、エッジ有無判別信号を受け取り、速度演算周期内にパルスのエッジが存在する場合にのみ速度演算値を記憶する。よって、エッジが存在しない場合は速度演算値を新たに記憶せず、既に記憶されていた速度演算値を保持する。その結果、速度演算値記憶部３９２の内部レジスタには、最新のエッジを用いて演算した速度演算値のみが記憶されることになる。
なお、速度演算値に代えて時間計測値を記憶させても良い。 The speed calculation value storage unit 392 receives the edge presence / absence determination signal and stores the speed calculation value only when a pulse edge exists within the speed calculation cycle. Therefore, when there is no edge, the speed calculation value is not newly stored, and the already stored speed calculation value is held. As a result, only the speed calculation value calculated using the latest edge is stored in the internal register of the speed calculation value storage unit 392.
A time measurement value may be stored instead of the speed calculation value.

更に、速度検出値選択部３９３では、前記一定速度判別部４０から入力される一定速度信号の有無により、回転体の速度制御に用いる速度演算値（速度検出値）を選択する。すなわち、一定速度信号が存在する場合は、速度演算値記憶部３９２に記憶されている速度演算値を選択し、これを速度検出値として出力する。すなわち、回転体が一定速度で回転していると判別し、かつ速度演算周期内でエッジを検出しなかった場合は、前回の速度演算周期における速度演算値を出力するのと等価な動作になる。速度演算値記憶部３９２に記憶されている速度演算値は、制御タイミングによっては直前の速度演算周期における情報を用いた値ではないが、回転体の回転速度が一定である場合には、時間的な遅れがあっても速度検出誤差が０となるのは明らかである。 Further, the speed detection value selection unit 393 selects a speed calculation value (speed detection value) used for speed control of the rotating body depending on the presence or absence of a constant speed signal input from the constant speed determination unit 40. That is, when there is a constant speed signal, the speed calculation value stored in the speed calculation value storage unit 392 is selected and output as a speed detection value. That is, if it is determined that the rotating body is rotating at a constant speed and no edge is detected within the speed calculation cycle, the operation is equivalent to outputting the speed calculation value in the previous speed calculation cycle. . The speed calculation value stored in the speed calculation value storage unit 392 is not a value using information in the immediately preceding speed calculation cycle depending on the control timing, but when the rotation speed of the rotating body is constant, the time calculation value It is clear that the speed detection error becomes zero even with a slight delay.

よって、本実施形態によれば、回転体の回転速度が一定の場合は、速度演算周期内にパルスのエッジが存在しない極低速時においても速度検出誤差を０とすることが可能となる。しかし、回転速度が変化しているような場合には、速度演算値記憶部３９２に記憶されている速度演算値を用いてしまうと、かえって速度検出誤差が増加してしまうのは明らかであるから、このような場合には、直前の速度演算周期における情報を用いて速度検出値を得る必要がある。 Therefore, according to this embodiment, when the rotational speed of the rotating body is constant, the speed detection error can be set to 0 even at an extremely low speed where no pulse edge exists within the speed calculation cycle. However, when the rotational speed is changing, it is clear that the speed detection error increases if the speed calculation value stored in the speed calculation value storage unit 392 is used. In such a case, it is necessary to obtain a speed detection value using information in the immediately preceding speed calculation cycle.

そこで、速度検出値選択部３９３に一定速度信号が入力されていない場合は、演算ブロック３９１が数式２または数式４により演算した速度演算値を選択し、これを速度検出値として出力する。つまり、先願発明と全く同様の方法で速度検出値を求めることになる。
速度演算周期内でエッジを検出しなかった場合には、予測エッジを用いた数式４による速度演算を行うため、回転速度の変化にも対応可能であり、検出誤差を真値の１／４以下に抑えることが可能となる。更に、速度演算周期内でエッジを検出した場合については、速度検出誤差は０となる。
本実施形態は、先願発明に対してＣＰＵのプログラムを修正するだけで実現可能であり、安価かつ容易に実現することができる。 Therefore, when a constant speed signal is not input to the speed detection value selection unit 393, the speed calculation value calculated by the calculation block 391 according to Formula 2 or 4 is selected and output as a speed detection value. That is, the speed detection value is obtained by the same method as in the prior invention.
When an edge is not detected within the speed calculation cycle, the speed calculation is performed using Formula 4 using the predicted edge, so that it is possible to cope with changes in the rotation speed, and the detection error is ¼ or less of the true value. It becomes possible to suppress to. Further, when an edge is detected within the speed calculation cycle, the speed detection error is zero.
The present embodiment can be realized only by modifying the CPU program with respect to the prior invention, and can be realized inexpensively and easily.

図２に示した一定速度判別部４０の第１実施例では、速度指令値を用いて回転体が一定速度で回転しているか否かを判別したが、その判別はトルク指令値を用いても行うことができる。
図５は、一定速度判別部４０の第２実施例を示す構成図であり、請求項２に記載した発明に相当する。この第２実施例は、トルク指令値を用いて回転体が一定速度で回転しているか否かを判別するためのものである。なお、速度検出装置を構成する他の部分は図１と同一である。 In the first embodiment of the constant speed discriminating unit 40 shown in FIG. 2, it is determined whether or not the rotating body is rotating at a constant speed using the speed command value. It can be carried out.
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the constant speed discriminating unit 40 and corresponds to the invention described in claim 2. The second embodiment is for determining whether or not the rotating body is rotating at a constant speed using the torque command value. In addition, the other part which comprises a speed detection apparatus is the same as FIG.

図５において、前回値記憶レジスタ４３には、前回の速度演算周期におけるトルク指令値が常に記憶されている。トルク指令値の今回値と前回値とは変化量演算手段４４に入力され、一速度演算周期の間にトルク指令値がどれだけ変化したかという変化量が演算される。一定速度信号生成判別手段４５では、トルク指令値の変化量と予め設定された規定値とを比較し、その大小関係に応じて一定速度信号を出力する。
すなわち、変化量＜規定値の場合には一定速度信号を出力し、変化量＞規定値の場合には一定速度信号を停止する。
ここで、トルク指令値の変化量から、回転体が一定速度で回転しているか否かをどのようにして判別するかについて説明する。
トルク指令値Ｔ^＊と回転速度ωとの関係は、数式５によって与えられる。 In FIG. 5, the previous value storage register 43 always stores the torque command value in the previous speed calculation cycle. The current value and the previous value of the torque command value are input to the change amount calculation means 44, and a change amount indicating how much the torque command value has changed during one speed calculation period is calculated. The constant speed signal generation discriminating means 45 compares the change amount of the torque command value with a preset specified value, and outputs a constant speed signal according to the magnitude relationship.
That is, a constant speed signal is output when the change amount <the specified value, and the constant speed signal is stopped when the change amount> the specified value.
Here, how to determine whether or not the rotating body is rotating at a constant speed from the amount of change in the torque command value will be described.
The relationship between the torque command value T ^* and the rotational speed ω is given by Equation 5.

ただし、数式５において、Ｔ_Ｌは負荷トルクである。回転体が一定速度で回転している定常状態では、数式５は０である。回転速度が変化するということは、数式５の左辺であるｄω／ｄｔが変化することになるが、この時、負荷トルクＴ_Ｌは常に一定と考えると、トルク指令値Ｔ^＊も変化するのは明らかである。このことは、回転速度の変動時にトルク指令値が変化することを表しており、トルク指令値の変化量を検出すれば回転体が一定速度で回転しているか否かを判別することが可能である。 However, in Formula 5, _TL is a load torque. In a steady state where the rotating body is rotating at a constant speed, Equation 5 is zero. When the rotational speed changes, dω / dt, which is the left side of Equation 5, changes. At this time, if the load torque _TL is always considered constant, the torque command value T ^* also changes. it is obvious. This indicates that the torque command value changes when the rotational speed varies, and it is possible to determine whether or not the rotating body is rotating at a constant speed by detecting the amount of change in the torque command value. is there.

以上のことを考慮して、この第２実施例では、トルク指令値の変化量を演算し、この変化量が規定値よりも大きい場合は回転体が加速または減速を行っていると判別して一定速度信号を停止させる。逆に、トルク指令値の変化量が規定値よりも小さい場合は、回転体がほぼ一定速度で回転していると見なせるので、一定速度信号を出力する。
なお、一定速度信号が入力されるエッジ予測・速度演算部３９の動作については、図４を用いて説明したとおりである。 In consideration of the above, in the second embodiment, the amount of change in the torque command value is calculated, and if the amount of change is larger than the specified value, it is determined that the rotating body is accelerating or decelerating. Stop the constant speed signal. On the contrary, when the change amount of the torque command value is smaller than the specified value, it can be considered that the rotating body is rotating at a substantially constant speed, and thus a constant speed signal is output.
The operation of the edge prediction / speed calculation unit 39 to which the constant speed signal is input is as described with reference to FIG.

本発明の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 図１における一定速度判別部の第１実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows 1st Example of the constant speed discrimination | determination part in FIG. 速度指令値の説明図である。It is explanatory drawing of a speed command value. 図１におけるエッジ予測・速度演算部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an edge prediction / speed calculation unit in FIG. 1. 図１における一定速度判別部の第２実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows 2nd Example of the constant speed discrimination | determination part in FIG. 従来技術を示す構成図である。It is a block diagram which shows a prior art. 従来技術による速度検出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the speed detection operation | movement by a prior art. 先願発明の構成図である。It is a block diagram of prior invention. 先願発明における回転方向検出部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the rotation direction detection part in prior invention. 先願発明における速度検出動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows speed detection operation in a prior invention. 先願発明における最新エッジ検出部、エッジ予測・速度演算部等の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the newest edge detection part in the prior application invention, an edge prediction and speed calculating part, etc. 従来技術及び先願発明により速度を検出した場合のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result at the time of detecting speed by a prior art and prior application invention.

Explanation of symbols

２１：ラッチ信号作成部
２３：時間計測カウンタ
２５−１〜２５−４：データラッチ
２６：エッジ保持部
２８−１〜２８−４：データラッチ
２９：エッジ変化情報保持部
３０Ｂ：ＣＰＵ
３１：コントローラ
３２：回転方向検出部
３３：回転方向保持部
３４：回転方向変化エッジ記憶部
３５−１〜３５−４，３６，３７：記憶部
３８：最新エッジ検出部
３９：エッジ予測・速度演算部
３９１：演算ブロック
３９２：速度演算値記憶部
３９３：速度検出値選択部
４０：一定速度判別部
４１，４３：前回値記憶レジスタ
４２：比較手段
４４：変化量演算手段
４５：一定速度信号生成判別手段 21: Latch signal creation unit 23: Time measurement counter 25-1 to 25-4: Data latch 26: Edge holding unit 28-1 to 28-4: Data latch 29: Edge change information holding unit 30B: CPU
31: Controller 32: Rotation direction detection unit 33: Rotation direction holding unit 34: Rotation direction change edge storage unit 35-1 to 35-4, 36, 37: Storage unit 38: Latest edge detection unit 39: Edge prediction / speed calculation Unit 391: Calculation block 392: Speed calculation value storage unit 393: Speed detection value selection unit 40: Constant speed determination unit 41, 43: Previous value storage register 42: Comparison unit 44: Change amount calculation unit 45: Determination of constant speed signal generation means

Claims

In the speed detection device that detects the rotational speed of the rotating body from the output pulse of the encoder attached to the rotating body as a speed detection target,
Edge detection means for detecting an edge of the output pulse;
Rotation direction detection means for detecting the rotation direction of the rotating body based on the detected edge;
A time measuring means for measuring time synchronized with the speed calculation cycle;
Time storage means for holding the time measurement value of the time measurement means by the output of the edge detection means;
Edge change information holding means for detecting a change state of the edge within a speed calculation cycle and holding it as edge change information;
From the rotation direction and edge change information, the position of the next edge to be generated is predicted when there is no change in the edge within the speed calculation period, and at least the time measurement value and the rotation direction corresponding to the predicted edge are used. And calculating means for calculating the rotation speed of the rotating body,
This computing means is
Constant speed to determine whether the rotating body is rotating at a constant speed by comparing the speed command value to the rotating body in the previous speed calculation cycle with the speed command value to the rotating body in the current speed calculation cycle Provided with a discrimination means,
The calculation means outputs the latest speed calculation value when an edge exists in the speed calculation cycle when the constant speed determination means determines that the rotating body is rotating at a constant speed. A speed detector.

In the speed detection device that detects the rotational speed of the rotating body from the output pulse of the encoder attached to the rotating body as a speed detection target,
Edge detection means for detecting an edge of the output pulse;
Rotation direction detection means for detecting the rotation direction of the rotating body based on the detected edge;
A time measuring means for measuring time synchronized with the speed calculation cycle;
Time storage means for holding the time measurement value of the time measurement means by the output of the edge detection means;
Edge change information holding means for detecting a change state of the edge within a speed calculation cycle and holding it as edge change information;
Edge prediction means for predicting the position of the edge that occurs next when there is no change in the edge within the speed calculation cycle from the rotation direction and edge change information;
Calculating means for calculating the rotational speed of the rotating body using at least the time measurement value and the rotation direction corresponding to the edge predicted by the edge prediction means;
This computing means is
Whether the rotating body is rotating at a constant speed by comparing the amount of change between the torque command value for the rotating body in the previous speed calculation cycle and the torque command value for the rotating body in the current speed calculation cycle with the specified value Equipped with a constant speed discriminating means for discriminating
The calculation means outputs the latest speed calculation value when an edge exists in the speed calculation cycle when the constant speed determination means determines that the rotating body is rotating at a constant speed. A speed detector.