角度檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明獲得一種能對(duì)角度信號(hào)中含有的角度信號(hào)的電角度頻率分量進(jìn)行修正的角度檢測(cè)裝置。在根據(jù)從角度信號(hào)中獲得的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度信號(hào)的角度檢測(cè)裝置中，分別根據(jù)角度信號(hào)計(jì)算所述正弦信號(hào)和所述余弦信號(hào)的偏移修正值，將計(jì)算出的所述正弦信號(hào)的偏移修正值與所述正弦信號(hào)相加來對(duì)所述正弦信號(hào)進(jìn)行修正，將計(jì)算出的所述余弦信號(hào)的偏移修正值與所述余弦信號(hào)相加來對(duì)所述余弦信號(hào)進(jìn)行修正。
【專利說明】角度檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及角度檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)變壓器的機(jī)械性能牢固，耐環(huán)境性優(yōu)異，因此廣泛用于旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)。然而，通常在旋轉(zhuǎn)變壓器中，由于轉(zhuǎn)子的偏心引起的誤差、差動(dòng)放大器的溫度漂移引起的誤差等，這些誤差會(huì)呈現(xiàn)為計(jì)算出的角度的誤差。對(duì)此，專利文獻(xiàn)I中，預(yù)先將旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦信號(hào)與余弦信號(hào)的中點(diǎn)修正值存儲(chǔ)在EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory:帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)等中。此外，在專利文獻(xiàn)I中，讀取正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)的峰值和谷值，根據(jù)該峰值和谷值的中點(diǎn)與預(yù)先確定的規(guī)定的中點(diǎn)值的差來求得中點(diǎn)修正值，并將其與正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)相加來進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度。
[0003]專利文獻(xiàn)2中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器中檢測(cè)出的信號(hào)來檢測(cè)角度信號(hào)，根據(jù)檢測(cè)出的角度信號(hào)來檢測(cè)速度信號(hào)。利用旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差波形由旋轉(zhuǎn)變壓器固有的確定的η次分量構(gòu)成、以及具有再現(xiàn)性的特點(diǎn)，在角度誤差推算器中，對(duì)根據(jù)包含檢測(cè)到的誤差的角度信號(hào)而生成的包含誤差的速度信號(hào)的高頻分量進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換、例如傅立葉變化，然后計(jì)算分割成多個(gè)的每個(gè)分量的誤差大小，對(duì)計(jì)算出的誤差進(jìn)行合成從而生成復(fù)原了檢測(cè)誤差的誤差波形信號(hào)。在角度信號(hào)修正電路中，利用該誤差波形信號(hào)對(duì)包含旋轉(zhuǎn)變壓器所檢測(cè)到的誤差的角度信號(hào)進(jìn)行修正。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2008-273478號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2009-156852號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有的角度檢測(cè)裝置中，由于對(duì)中點(diǎn)誤差(偏移)進(jìn)行修正從而因中點(diǎn)誤差引起而產(chǎn)生的、對(duì)于旋轉(zhuǎn)變壓器中檢測(cè)到的角度信號(hào)的旋轉(zhuǎn)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的角度誤差中，能對(duì)角度信號(hào)的電角度頻率分量進(jìn)行修正(以下，將角度信號(hào)的電角度頻率簡(jiǎn)稱為If，將角度信號(hào)的電角度頻率分量簡(jiǎn)稱為If角度誤差)，但無(wú)法對(duì)因正弦信號(hào)和余弦信號(hào)中含有If的2倍的頻率分量而引起的If角度誤差進(jìn)行修正。
[0006]在專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有的角度檢測(cè)裝置中，角度誤差推算器中計(jì)算出的誤差波形信號(hào)為交流量。因此，隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，誤差波形信號(hào)的頻率也會(huì)變高，因此，若在角度誤差推算器的計(jì)算中存在時(shí)間的浪費(fèi)，則誤差波形信號(hào)會(huì)產(chǎn)生相位偏差，從而無(wú)法準(zhǔn)確地修正誤差，因此需要縮短角度誤差推算器的運(yùn)算速度，存在微機(jī)的處理負(fù)擔(dān)變高的問題。 本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于獲得一種角度檢測(cè)裝置，即使在正弦信號(hào)的余弦信號(hào)中含有它們的基波分量的2倍的頻率分量，也能對(duì)角度信號(hào)中含有的If角度誤差進(jìn)行修正。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的角度檢測(cè)裝置根據(jù)從角度檢測(cè)器獲得的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度信號(hào)，分別根據(jù)所述角度信號(hào)計(jì)算所述正弦信號(hào)和所述余弦信號(hào)的偏移修正值，將計(jì)算出的所述正弦信號(hào)的偏移修正值與所述正弦信號(hào)相加來對(duì)所述正弦信號(hào)進(jìn)行修正，將計(jì)算出的所述余弦信號(hào)的偏移修正值與所述余弦信號(hào)相加來對(duì)所述余弦信號(hào)進(jìn)行修正。
[0008]此外，本發(fā)明的角度檢測(cè)裝置從所述角度信號(hào)中去除頻率比其電角度頻率分量的頻率低的頻率分量，利用提取了所述電角度頻率分量的頻率以上的頻率分量后得到的角度誤差Λ Θ，并根據(jù)所述角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的余弦分量來求得所述正弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與所述正弦信號(hào)相加，根據(jù)所述角度誤差Λ Θ的正弦分量求出所述余弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與所述余弦信號(hào)相加，從而對(duì)所述正弦信號(hào)和所述余弦信號(hào)進(jìn)行修正。
發(fā)明效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明的角度檢測(cè)裝置，根據(jù)角度信號(hào)分別計(jì)算正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的偏移修正值，對(duì)正弦信號(hào)和余弦信號(hào)進(jìn)行修正，因此除了存在正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的中點(diǎn)誤差的情況以外，即使在正弦信號(hào)和余弦信號(hào)中含有它們的基波分量的2倍的頻率分量的情況下，也能對(duì)If角度誤差(角度信號(hào)的電角度頻率分量)進(jìn)行修正。而且，由于偏移修正值是直流量，因此在旋轉(zhuǎn)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也能以較低的控制響應(yīng)實(shí)現(xiàn)修正值運(yùn)算，抗噪音性能得以提高，能使用運(yùn)算速度較地的中央運(yùn)算處理裝置(CPU:Central ProcessingUnit)。
關(guān)于本發(fā)明的除上述以外的目的、特征、觀點(diǎn)及效果，通過參照附圖并如下述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明來做進(jìn)一步的揭示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的角度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是分別表示圖1的旋轉(zhuǎn)變壓器的各線圈的波形的波形圖。
圖3是表示實(shí)施方式I的偏移修正值運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示實(shí)施方式I中、對(duì)正弦信號(hào)賦予了固定值的偏移誤差時(shí)的正弦信號(hào)、余弦信號(hào)、角度信號(hào)、角度誤差的波形圖。
圖5是表示實(shí)施方式I中、對(duì)余弦信號(hào)賦予了固定值的偏移誤差時(shí)的正弦信號(hào)、余弦信號(hào)、角度信號(hào)、角度誤差的波形圖。
圖6是表示速度信號(hào)與平均速度[coj的圖。
圖7是表示實(shí)施方式I中、對(duì)正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)賦予了 If角度誤差的2倍的頻率分量時(shí)的正弦信號(hào)、余弦信號(hào)、角度信號(hào)、角度誤差的波形圖。
圖8是表示實(shí)施方式2的偏移修正值運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示實(shí)施方式3的偏移修正值運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。 圖10是表示實(shí)施方式4的偏移修正值運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是表示在實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)中、將積分器的復(fù)位值α設(shè)為O度的情況下、速度信號(hào)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度產(chǎn)生了偏移誤差時(shí)的圖9各部分的計(jì)算波形的波形圖。
圖12是表不在實(shí)施方式4的結(jié)構(gòu)中、速度信號(hào)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度產(chǎn)生偏移誤差時(shí)圖10各部分的計(jì)算波形的波形圖。
圖13是表示旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度變化的頻率與If角度誤差的關(guān)系的繪制線圖。
圖14是表示實(shí)施方式5的偏移修正值運(yùn)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式I的角度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖中，旋轉(zhuǎn)變壓器I由勵(lì)磁線圈2、對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)角度的正弦進(jìn)行檢測(cè)的正弦檢測(cè)線圈3、以及對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)角度的余弦進(jìn)行檢測(cè)的余弦檢測(cè)線圈4構(gòu)成。通過以圖2(a)所示的交流信號(hào)對(duì)勵(lì)磁線圈2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而向正弦檢測(cè)線圈3的輸出端子輸出圖2(b)所示的以旋轉(zhuǎn)機(jī)角度的正弦進(jìn)行了振幅調(diào)制的信號(hào)，并向余弦檢測(cè)線圈4的輸出端輸出圖2(c)所示的以旋轉(zhuǎn)機(jī)角度的余弦進(jìn)行了振幅調(diào)制的信號(hào)。這里，圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)的橫軸表示時(shí)間軸(時(shí)間t)，表示了旋轉(zhuǎn)變壓器的角度的一個(gè)周期?？v軸表示各信號(hào)的振幅。
[0012]接著對(duì)從旋轉(zhuǎn)變壓器I輸出的信號(hào)的處理方法進(jìn)行闡述。圖1中，通過勵(lì)磁電路5，以圖2(a)所示的交流信號(hào)對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器I的勵(lì)磁線圈2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由差動(dòng)放大器6對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器I的正弦檢測(cè)線圈3的兩輸出端之間的電壓、以及余弦檢測(cè)線圈4的兩輸出端之間的電壓進(jìn)行差動(dòng)放大，并輸出到角度計(jì)算單元7。角度計(jì)算單元7利用A/D轉(zhuǎn)換器8對(duì)圖2(b)及圖2(c)中圓圈標(biāo)記所表示的正弦值與余弦值的峰值點(diǎn)、即由差動(dòng)放大器6檢測(cè)到的正弦值與余弦值的峰值點(diǎn)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并根據(jù)將該峰值點(diǎn)相連形成的信號(hào)列獲得圖2(b)以及圖2(c)中粗線所示的正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器8的輸出即正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)、正弦信號(hào)的偏移修正值es、余弦信號(hào)的偏移修正值e。輸入到加法器9。加法器9中，將正弦信號(hào)與正弦信號(hào)的偏移修正值es相加，并將余弦信號(hào)與余弦信號(hào)的偏移修正值e。相加。并且，在角度計(jì)算器10中，輸入與正弦信號(hào)的偏移修正值es相加后得到的正弦信號(hào)以及與余弦信號(hào)的偏移修正值e。相加后得到的余弦信號(hào)，并計(jì)算角度信號(hào)ΘΓ。偏移修正值運(yùn)算單元11基于角度信號(hào)Θ r分別計(jì)算正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的偏移修正值es、e。。
[0013]接著，對(duì)偏移修正值運(yùn)算單元11進(jìn)行闡述。圖3是表示實(shí)施方式I的偏移修正值運(yùn)算單元11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。微分器21對(duì)角度信號(hào)進(jìn)行微分運(yùn)算，計(jì)算速度信號(hào)ωΓθ這里，s是表示拉普拉斯算子的記號(hào)。低通濾波器22輸出將速度信號(hào)中高于時(shí)間常數(shù)Tl的頻率分量去除后得到的速度信號(hào)ω(1。時(shí)間常數(shù)Tl設(shè)定為對(duì)角度信號(hào)的電角度頻率、即If角度誤差的頻率進(jìn)行阻斷的值。由此，角度信號(hào)中、角度信號(hào)的電角度頻率以上的頻率分量被阻斷。
[0014]偏移修正值運(yùn)算部85基于所輸入的角度信號(hào)Θ r與速度信號(hào)Coci,輸出正弦信號(hào)的偏移修正值es以及余弦信號(hào)的偏移修正值e。。積分器23對(duì)速度信號(hào)Qtl進(jìn)行積分并輸出角度信號(hào)θ O。這里，角度信號(hào)Θ ^包含如下功能:參照角度信號(hào)Qr,若角度信號(hào)Qr通過預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)角度α度，則將角度信號(hào)Qtl復(fù)位到角度信號(hào)0r的值。由此，角度信號(hào)Qtl通過對(duì)速度信號(hào)Otl進(jìn)行積分后得到，因此是將角度信號(hào)0!"中、角度信號(hào)的電角度頻率以上的頻率分量去除后得到的角度信號(hào)。減法器24將角度信號(hào)0r與角度信號(hào)Qtl相減，從而計(jì)算出將角度信號(hào)ΘΓ中低于電角度頻率的頻率分量去除后得到的角度誤差Λ Θ。
[0015]通過采用該結(jié)構(gòu)，由于通常情況下，旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度變化頻率大多低于If角度誤差，因此能從角度信號(hào)θι.中去除旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度變化的影響來提取角度誤差△ Θ，因此能高精度地計(jì)算偏移修正值。增益器25在輸入角度誤差Λ Θ后，將角度誤差Λ Θ與-1相乘從而輸出角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ。在延遲器26、27中，ζ是表示ζ轉(zhuǎn)換的算子，延遲器26、27輸出偏移修正值運(yùn)算單元11的一個(gè)運(yùn)算周期前輸入的信號(hào)。
[0016]開關(guān)28具有兩個(gè)輸入Α、B,若判定角度信號(hào)Θ C1通過O度附近,貝U輸出輸入A (角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ )，在其它情況下輸出輸入B (開關(guān)28的輸出的一個(gè)運(yùn)算周期前的值)。由此，開關(guān)28輸出角度信號(hào)Qtl通過O度附近時(shí)的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ 0eO,并在角度信號(hào)再次通過O度附近時(shí)進(jìn)行更新。實(shí)施方式I所記載的開關(guān)28輸出角度信號(hào)Θ。通過O度附近時(shí)的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ⑷，但也可以在判定角度信號(hào)Qtl通過180度附近時(shí),輸出輸入A (角度誤差Δ Θ ),在其他情況下輸出輸入B (開關(guān)28的輸出的一個(gè)運(yùn)算周期前的值)，并輸入到積分器30。
[0017]此時(shí)，開關(guān)28輸出角度信號(hào)Qtl通過180度附近時(shí)的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值Δ Qel8tl，并在每次角度信號(hào)通過180度附近時(shí)進(jìn)行更新?；蛘?，也可以由開關(guān)28分別輸出角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θε0以及角度誤差Λ θε18(1，并求得它們的平均值Λ θ?后輸入到積分器30。
[0018]開關(guān)29具有兩個(gè)輸入Α、Β,若判定角度信號(hào)Θ C1通過90度附近,貝U輸出輸入A (角度誤差Λ Θ)，在其它情況下輸出輸入B(開關(guān)29的輸出的一個(gè)運(yùn)算周期前的值)。由此，開關(guān)29輸出角度信號(hào)Qtl通過90度附近時(shí)的角度誤差△ 0e9(l，并在每次角度信號(hào)通過90度附近時(shí)進(jìn)行更新。
[0019]實(shí)施方式I所記載的開關(guān)29輸出角度信號(hào)Θ。通過90度附近時(shí)的角度誤差Δ ，但也可以在判定角度信號(hào)Qtl通過270度附近時(shí)，輸出輸入A(角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值- Λ Θ )，在其他情況下輸出輸入B (開關(guān)29的輸出的一個(gè)運(yùn)算周期前的值)，并輸入到積分器31。此時(shí)，開關(guān)29輸出角度信號(hào)Qtl通過270度附近時(shí)的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θε27(ι，并在每次角度信號(hào)通過270度附近時(shí)進(jìn)行更新?；蛘?，也可以由開關(guān)29分別輸出角度誤差Λ Θ e90以及角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ e27(l，并求得它們的平均值Λ Θ __2ro后輸入到積分器31。
[0020]積分器30將對(duì)角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ e(l進(jìn)行積分輸出后的值作為正弦信號(hào)的偏移修正值es進(jìn)行輸出。同樣,積分器31將對(duì)角度誤差△ Θ $(!進(jìn)行積分輸出后的值作為余弦信號(hào)的偏移修正值e。進(jìn)行輸出。這里，K是反饋增益，通過對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)根據(jù)角度信號(hào)Θ r進(jìn)行的正弦信號(hào)的偏移修正值es、余弦信號(hào)的偏移修正值ex的運(yùn)算響應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
[0021]接著，對(duì)本發(fā)明的偏移修正值的運(yùn)算進(jìn)行說明。圖4的第一行是旋轉(zhuǎn)機(jī)以一定速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的正弦信號(hào)的波形，第二行為余弦信號(hào)的波形，第三行是角度信號(hào)Θ r [度]的波形，第四行為角度誤差△ Θ [度]的波形，橫軸為時(shí)刻t[秒]。這里，向正弦信號(hào)提供固定值的偏移誤差。另一方面，將余弦信號(hào)的偏移誤差設(shè)為O。此時(shí)，在角度信號(hào)θΓ中產(chǎn)生與余弦信號(hào)大致同相的If角度誤差。上述開關(guān)28的輸出是角度信號(hào)Qtl通過O度附近時(shí)的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θf因此相當(dāng)于角度誤差Λ Θ的余弦分量。
[0022]圖5是對(duì)圖4中的余弦信號(hào)提供固定值的偏移誤差、并將正弦信號(hào)的偏移誤差設(shè)為O時(shí)的波形。此時(shí)，在角度信號(hào)ΘΓ中產(chǎn)生與正弦信號(hào)大致反相的If角度誤差。上述開關(guān)29的輸出是角度信號(hào)Qtl通過90度附近時(shí)的角度誤差為Λ ，相當(dāng)于角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-ΛΘ的正弦分量。由圖4、圖5的關(guān)系可知，正弦信號(hào)的偏移誤差即為角度誤差Δ Θ的余弦分量，余弦信號(hào)的偏移誤差即為角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的正弦分量。
[0023]本發(fā)明中，從角度信號(hào)ΘΓ中去除比If角度誤差的頻率要低的頻率分量，利用提取了 If角度誤差的頻率以上的頻率分量而得到的角度誤差Λ Θ，根據(jù)If角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的余弦分量來求得正弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與正弦信號(hào)相加，根據(jù)角度誤差Λ Θ的正弦分量求得余弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與余弦信號(hào)相加，求得角度信號(hào)Θ r。
[0024]實(shí)施方式I中，在角度誤差Λ Θ大致由下式(I)表示的情況下，若將式(I)變形成式(2)，則正弦分量為Θ lfcos(a)，余弦分量為Θ lfsin(a)，它們分別通過在式(2)中設(shè)Θ = 0度和Θ =90度時(shí)來得到，利用開關(guān)28求得角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值Λ 0e(|，利用開關(guān)29求得角度誤差Δ Θ e9(|。
Δ Θ = 0 1f sin ( θ + a ).................(I)
Δ θ = θ If cos ( a ) sin ( θ ) + θ If sin ( a ) cos ( θ )....(2)
這里，式(I)、式(2)中，Θ If為If角度誤差的振幅，Θ為旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度(電角度)，a為角度誤差Δ Θ的初始相位角。
[0025]另外，實(shí)施方式I中，低通濾波器22除了圖3那樣的一階低通濾波器以外，還可以使用具有二階以上的階數(shù)的低通濾波器。在實(shí)施方式I中，利用微分器21和低通濾波器22來對(duì)速度信號(hào)Qci進(jìn)行運(yùn)算，但作為計(jì)算速度信號(hào)Coci的運(yùn)算，例如也可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)的電壓方程等來推算速度，并用作速度信號(hào)此外，也可以根據(jù)速度信號(hào)來求出電角度周期下的平均速度[?J。圖6對(duì)速度信號(hào)與平均速度[coj進(jìn)行了繪制。在橫軸取旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度Θ (電角度)[度]、縱軸取速度ω [度/s]的情況下，角度信號(hào)Θ r的If角度誤差使得速度信號(hào)產(chǎn)生脈動(dòng)。因此，可知也可以計(jì)算角度信號(hào)0r的一個(gè)電角度周期下的速度信號(hào)的平均速度[coj，并將其用作速度信號(hào)ω(1。
[0026]現(xiàn)有的角度檢測(cè)裝置基于正弦信號(hào)和余弦信號(hào)對(duì)中點(diǎn)(偏移)誤差進(jìn)行修正，但正弦信號(hào)和余弦信號(hào)中含有的If角度誤差的2倍的頻率分量不會(huì)出現(xiàn)在中點(diǎn)(偏移)，因而無(wú)法對(duì)該分量引起的If角度誤差進(jìn)行修正。圖7的第一行是旋轉(zhuǎn)機(jī)以一定速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的正弦信號(hào)的波形，第二行為余弦信號(hào)的波形，第三行是角度信號(hào)ΘΓ[度]的波形，第四級(jí)為角度誤差△ Θ [度]的波形，橫軸為時(shí)刻t[秒]。這里，向正弦信號(hào)以及余弦信號(hào)賦予If角度誤差的2倍的頻率分量。此時(shí)，在角度信號(hào)0r中產(chǎn)生If角度誤差。
[0027]實(shí)施方式I所記載的角度檢測(cè)裝置基于角度信號(hào)Θ r來分別計(jì)算正弦信號(hào)的偏移修正值es以及余弦信號(hào)的偏移修正值e。，因此能進(jìn)行將因正弦信號(hào)及余弦信號(hào)中含有If角度誤差的2倍的頻率分量而產(chǎn)生的角度信號(hào)的If角度誤差也考慮在內(nèi)的If角度誤差修正。而且，由于計(jì)算出修正量為直流量的正弦信號(hào)的偏移修正值以及余弦信號(hào)的偏移修正值，因此即使偏移修正值的計(jì)算中存在時(shí)間的浪費(fèi)，也不會(huì)產(chǎn)生現(xiàn)有的角度檢測(cè)裝置那樣因相位偏移引起的誤差。因此，利用實(shí)施方式I所記載的結(jié)構(gòu)能獲得可以使用運(yùn)算速度較低的廉價(jià)CPU的效果。
[0028]實(shí)施方式2.實(shí)施方式I中，基于電角度周期的角度信號(hào)對(duì)偏移修正值進(jìn)行運(yùn)算，但也可以基于旋轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)械角周期的整數(shù)倍期間的角度信號(hào)來計(jì)算偏移修正值。圖8是表示實(shí)施方式2的偏移修正值運(yùn)算單元Ila的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖，對(duì)與實(shí)施方式I對(duì)應(yīng)或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成部分標(biāo)注了相同的標(biāo)號(hào)。
[0029]偏移修正值運(yùn)算部85a基于所輸入的角度信號(hào)Θ r與速度信號(hào)ω ^輸出正弦信號(hào)的偏移修正值es以及余弦信號(hào)的偏移修正值e。。實(shí)施方式2的特征在于，在角度誤差Λ Θ的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的后級(jí)具備O度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元90，在角度誤差Λ Θ的后級(jí)具備90度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元91。旋轉(zhuǎn)變壓器I具備在旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)I圈時(shí)輸出N個(gè)旋轉(zhuǎn)的信號(hào)的N軸倍角轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)機(jī)旋轉(zhuǎn)I圈時(shí)的N個(gè)旋轉(zhuǎn)的角度信號(hào)大多具有彼此不同的角度誤差。由此，優(yōu)選對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)的每個(gè)機(jī)械角周期進(jìn)行角度誤差的修正。
[0030]因此，在O度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元90中，當(dāng)判定角度信號(hào)Qtl通過O度時(shí)，執(zhí)行以下計(jì)算。
_Δ 0mO= (_Δ Θ_Δ θ 0-「Δ θ 0-2..* _Δ θ O-(N-1))/N..(3)
式中，Λ θ(Μα = i'N-D表示式(3)的運(yùn)算前第i次判定為角度信號(hào)Qtl通過O度時(shí)的Λ Θ的值，N為軸倍角。另一方面，當(dāng)未判定為角度信號(hào)Qtl通過O度時(shí)，輸出上一次判定為通過O度時(shí)利用式(3)求出的值。
[0031]這里，在O度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元90中，也可以不執(zhí)行式(3)的計(jì)算，取而代之利用判定為角度信號(hào)Qtl通過180度時(shí)的角度誤差Λ Θ來執(zhí)行下式(4)的計(jì)算。
Δ 9 ml80 = (Λ θ + Λ Θ 18(|_「八 θ 180_2..* -Δ θ ,(H)VN..(4)
式中，Λ θ 18(Μα = I?Ν-1)表示式(4)的運(yùn)算前第i次判定為角度信號(hào)Θ ^通過180度時(shí)的Λ Θ的值，N為軸倍角。當(dāng)未判定為角度信號(hào)Qtl通過180度時(shí)，輸出上一次判定為通過180度時(shí)利用式⑷求出的值。
[0032]同樣，在90度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元91中，當(dāng)判定角度信號(hào)Qtl通過90度時(shí)，執(zhí)行以下計(jì)算。
Δ 9D190= (Δ Θ+Δ θ 90-1+ Δ θ 90-2 * * * +Δ Θ90-(Ν-1))/Ν..(5)
式中，Λ θ 9(Hi (i = I?Ν-1)表示式(5)的運(yùn)算前第i次判定為角度信號(hào)Θ ^為90度時(shí)的Λ Θ的值，N為軸倍角。
另一方面，當(dāng)未判定為角度信號(hào)Θ ^通過90度時(shí)，輸出上一次判定為通過90度時(shí)利用式(5)求出的值。
[0033]同樣，在90度機(jī)械角誤差運(yùn)算單元91中，也可以不執(zhí)行式(5)的計(jì)算，取而代之利用判定為角度信號(hào)Qtl通過270度時(shí)的角度誤差Λ Θ來執(zhí)行下式￠)的計(jì)算。
_Δ 9 m270 = (_Δ Θ_Δ θ 27。-1_ Δ θ 270-2 * * * _Δ θ 270-(Ν-1))/Ν(6)
式中，Λ θ 27(Hi (i = I?Ν-1)表示式(6)的運(yùn)算前第i次判定為角度信號(hào)Qtl通過270度時(shí)的Λ Θ的值，N為軸倍角。當(dāng)未判定為角度信號(hào)Qtl通過270度時(shí)，輸出上一次判定為通過270度時(shí)利用式(6)求出的值。
[0034]利用式(3)運(yùn)算出的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θπ。是在角度信號(hào)Θ。通過O度的位置、角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-△ Θ在旋轉(zhuǎn)機(jī)的一個(gè)機(jī)械角周期內(nèi)的平均值。由此，通過將向積分器30輸入角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θπ(|而得到的正弦信號(hào)的偏移修正值es用作正弦信號(hào)的偏移修正值，從而能進(jìn)行與旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械角周期相對(duì)應(yīng)的正弦信號(hào)的修正。而且，即使是將利用式(4)運(yùn)算得到的角度誤差△ θπ■用作積分器30的輸入的情況，或是對(duì)式
(3)和式(4)雙方進(jìn)行運(yùn)算、分別求得角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θπ(1和角度誤差Λ θπ.并使用它們的平均值的情況下，也具有相同的效果。
[0035]同樣，利用式(5)運(yùn)算出的角度誤差Λ θ_是在角度信號(hào)Θ。通過90度的位置、角度誤差Λ Θ在旋轉(zhuǎn)機(jī)的一個(gè)機(jī)械角周期內(nèi)的平均值。由此，通過使用將向積分器31輸入角度誤差Λ θ_而得到的余弦信號(hào)的偏移修正值e。，從而能進(jìn)行與旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械角周期相對(duì)應(yīng)的余弦信號(hào)的修正。而且，即使是將利用式(6)運(yùn)算得到的角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-△ θπ27。用作積分器31的輸入的情況，或是對(duì)式(5)和式(6)雙方進(jìn)行運(yùn)算、分別求得角度誤差Λ θ_和角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ θπ27(1并使用它們的平均值的情況下，也具有相同的效果。
[0036]在式(3)?式(6)的運(yùn)算中，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械角周期間的角度誤差或者角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值進(jìn)行了計(jì)算，但若將運(yùn)算期間設(shè)為旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械角的整數(shù)倍期間，則高頻噪音分量會(huì)被平滑，而且不會(huì)產(chǎn)生基于電角度周期的分量，因此能高精度地求出基于機(jī)械角周期的角度誤差或角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值。由此，在實(shí)施方式2中能進(jìn)行與旋轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械角周期相對(duì)應(yīng)的偏移修正。
[0037]實(shí)施方式3.圖9是表示實(shí)施方式3的偏移修正值運(yùn)算單元Ilb的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖，對(duì)與實(shí)施方式
1、2對(duì)應(yīng)或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成部分標(biāo)注了相同的標(biāo)號(hào)。實(shí)施方式3的特征在于，利用角度誤差Λ Θ以及角度信號(hào)Qtl求得角度誤差Λ θ的正弦分量Qlfsinamp，從而計(jì)算余弦信號(hào)的偏移修正值e。，并求得角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的余弦分量0lf Msamp，從而計(jì)算正弦信號(hào)的偏移修正值es。
[0038]下面對(duì)實(shí)施方式3中的運(yùn)算進(jìn)行說明。偏移修正值運(yùn)算部85b基于所輸入的角度信號(hào)與速度信號(hào)GJci輸出正弦信號(hào)的偏移修正值es以及余弦信號(hào)的偏移修正值e。。余弦值運(yùn)算器41計(jì)算角度信號(hào)Qtl所對(duì)應(yīng)的余弦值C0s(Qci)tj同樣，正弦值運(yùn)算器42計(jì)算角度信號(hào)Θ ^所對(duì)應(yīng)的正弦值sin ( Θ J。乘法器43將余弦值cos ( Θ ^與角度誤差Λ Θ相乘，從而算出Λ Qcos(Qtl)tj同樣，乘法器44將正弦值sin (Qtl)與角度誤差Λ Θ相乘，從而算出 Δ Θ sin( Θ 0)。
[0039]積分器45對(duì)Λ Qcos(Qtl)進(jìn)行下式(7)的運(yùn)算，從而計(jì)算角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-Λ Θ的余弦分量0lfMsamp。這里，T2是角度信號(hào)ΘΓ的電角度周期。
[0040][數(shù)學(xué)式I]
'.^ ^ ? ? ￡'

A, = -........二 |*Λ Θms(09)dt.,,,.vI I sm, j?t|tj-1% w? p 1




■m.? ■ μ

-￡ ' 2
[0041]同樣，積分器46對(duì)Λ Θ Sin( Θ ^進(jìn)行下式(8)的運(yùn)算，從而計(jì)算角度誤差Λ Θ的正弦分量0 lf—sin—amp。T2與式(7)為相同的值。
[0042][數(shù)學(xué)式2]

【權(quán)利要求】
1.一種角度檢測(cè)裝置，其特征在于，根據(jù)從角度檢測(cè)器獲得的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)的角度信號(hào)， 分別根據(jù)所述角度信號(hào)計(jì)算所述正弦信號(hào)和所述余弦信號(hào)的偏移修正值， 將計(jì)算出的所述正弦信號(hào)的偏移修正值與所述正弦信號(hào)相加來對(duì)所述正弦信號(hào)進(jìn)行修正， 將計(jì)算出的所述余弦信號(hào)的偏移修正值與所述余弦信號(hào)相加來對(duì)所述余弦信號(hào)進(jìn)行修正。
2.如權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，從所述角度信號(hào)中去除頻率比其電角度頻率分量的頻率低的頻率分量，利用提取了所述電角度頻率分量的頻率以上的頻率分量后得到的角度誤差△ Θ，并根據(jù)所述角度誤差的符號(hào)反轉(zhuǎn)值-△ Θ的余弦分量來求得所述正弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與所述正弦信號(hào)相加， 根據(jù)所述角度誤差Λ Θ的正弦分量求出所述余弦信號(hào)的偏移修正值，并將其與所述余弦信號(hào)相加， 從而對(duì)所述正弦信號(hào)和所述余弦信號(hào)進(jìn)行修正。
3.如權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，求出所述角度信號(hào)中含有的正弦分量來計(jì)算所述余弦信號(hào)的偏移值，求出所述角度信號(hào)中含有的余弦分量來計(jì)算所述正弦信號(hào)的偏移值。
4.如權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，通過將所述角度信號(hào)中頻率比其電角度頻率分量的頻率低的頻率分量去除來求得所述角度信號(hào)中含有的正弦分量以及余弦分量。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述偏移修正值基于旋轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)械角周期的整數(shù)倍期間的角度信號(hào)而運(yùn)算得到。
6.如權(quán)利要求5所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，根據(jù)所述角度信號(hào)通過90度或270度的位置來求出所述角度信號(hào)中含有的正弦分量，根據(jù)所述角度信號(hào)通過O度或180度的位置來求出所述角度信號(hào)中含有的余弦分量。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)的速度在規(guī)定值以上時(shí)進(jìn)行所述偏移修正值的運(yùn)算。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述角度檢測(cè)器是旋轉(zhuǎn)變壓器。
9.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述角度檢測(cè)器是利用了磁阻的傳感器。
10.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述角度檢測(cè)器是編碼器。
11.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述角度檢測(cè)器是霍爾元件。
【文檔編號(hào)】G01D5/20GK104169687SQ201280071479
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】森辰也, 小島鐵也, 金原義彥, 喜福隆之 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社