(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をＡＤ変換し、該ＡＤ変換された正弦波信号および余弦波信号のエンコード信号を出力するＲ／Ｄコンバータからの前記エンコード信号の周期を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成する信号生成手段と、
前記測定手段により測定された前記エンコード信号の周期に基づいて、前記レゾルバの回転速度を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された前記レゾルバの回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下である場合には、前記信号生成手段からの１／ｎ倍周期エンコード信号を出力し、それ以外の回転速度範囲にある場合には、前記Ｒ／Ｄコンバータからのエンコード信号を出力する出力選択手段と
を具備することを特徴とするモータのサーボ制御システム。
【請求項２】
モータの速度制御に利用されるＲ／Ｄコンバータであって、
レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力に基づいて前記レゾルバのエンコード信号を出力するＲ／Ｄコンバータにおいて、
前記レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をＡＤ変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータによってＡＤ変換された正弦波信号および余弦波信号とをエンコードし、前記レゾルバのロータ回転角度を表すエンコード信号を出力するエンコード手段と、
前記エンコード手段からのエンコード信号の周期を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成する信号生成手段と、
前記測定手段により測定された前記エンコード信号の周期に基づいて、前記レゾルバの回転速度を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された前記レゾルバの回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下である場合には、前記信号生成手段からの１／ｎ倍周期エンコード信号を出力し、それ以外の回転速度範囲にある場合には、前記エンコード手段からのエンコード信号を出力する出力選択手段と
を具備することを特徴とするモータの速度制御に利用されるＲ／Ｄコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レゾルバの出力をデジタル化するコンバータ（以下、Ｒ／Ｄコンバータという）を利用した技術に係り、モータの速度制御に利用されるサーボ制御システムおよびＲ／Ｄコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レゾルバは、回転トランスの一種であり、２個のステータ巻線と１個のロータ巻線を備えている。２個のステータ巻線は、機械的に９０度の角度ずらして配置されている。ステータ巻線との結合により得られる信号の振幅は、ロータ（軸）の位置とステータとの相対位置の関数になる。このため、レゾルバからは、軸角度のサイン（正弦波）及びコサイン（余弦波）で変調された、次式（１）及び（２）で示される２種類の出力電圧（Ｓ３−Ｓ１，Ｓ４−Ｓ２）が得られる。
Ｓ３−Ｓ１＝Ａ・ｓｉｎωｔ・ｓｉｎθ        …    （１）
Ｓ４−Ｓ２＝Ａ・ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ        …    （２）
ただし、θ：軸角度、ω：ロータ励起周波数（ｆ）に対応する角速度、Ａ：ロータ励起振幅である。
【０００３】
従来、Ｒ／Ｄコンバータとして、上記出力電圧（Ｓ３−Ｓ１，Ｓ４−Ｓ２）のうち、絶対値の小さい側の信号分を絶対値の大きい側の信号分で除算し、その商信号に基づいて、レゾルバのロータ回転角度を示す角度データを得る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、図３は、上述したＲ／Ｄコンバータを用いた、モータなどの速度制御系（速度サーボ系）の基本構成を示すブロック図である。図示する速度制御系において、Ｒ／Ｄコンバータ３は、レゾルバ２からの正弦波出力及び余弦波出力（アナログ信号）をデジタル信号に変換するとともに、周知の手法に従って、レゾルバ２のロータ軸回転角を示すエンコード信号を出力する。速度制御系では、Ｒ／Ｄコンバータ３からのエンコード信号に従ってモータ１の位置制御や回転速度制御などを行なう。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−３８３０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による速度制御系では、ロータの速度を表す速度信号は、レゾルバ（エンコーダ）のエンコード信号を微分回路４により微分（一定時間毎に差分を計算）することにより求まる。該速度信号は、角度誤差に強い相関を持つことが知られている。レゾルバ２の場合、回転周波数（電気角）の整数倍の高調波成分として現れるので、低周波帯にスペクトル分布が集中するが、エンコーダ（Ｒ／Ｄコンバータ３）の場合には、ホワイトノイズ的なスペクトル分布となる。
【０００７】
したがって、レゾルバ２に対しては、制御系の積分器（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数をエンコーダに比べて下げなければ、速度リップル（トルクリップル）を低減することができない。しかしながら、制御系の積分器（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数をエンコーダに比べて下げると、オープンループ利得が低下するので、制御系の反応が遅くなるという問題がある。そこで、リップルの少ない速度信号を得るために、例えば、高精度の位置決めを行なうべく、位置検出器のほかに速度検出器を設けたり、Ｒ／Ｄコンバータ３の分解能（ビット数）を上げたりすることが考えられるが、構造の複雑化、大型化、信頼性の低下、コストアップにつながるなどの問題がある。
【０００８】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、かつコストアップすることなく、所定の回転速度範囲で発生するリップルを低減することができるモータのサーボ制御システムおよびモータの速度制御に利用されるＲ／Ｄコンバータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータのサーボ制御システムであって、レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をＡＤ変換し、該ＡＤ変換された正弦波信号および余弦波信号のエンコード信号を出力するＲ／Ｄコンバータからの前記エンコード信号の周期を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成する信号生成手段と、前記測定手段により測定された前記エンコード信号の周期に基づいて、前記レゾルバの回転速度を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された前記レゾルバの回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下である場合には、前記信号生成手段からの１／ｎ倍周期エンコード信号を出力し、それ以外の回転速度範囲にある場合には、前記Ｒ／Ｄコンバータからのエンコード信号を出力する出力選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１０】
上記モータのサーボ制御システムによれば、測定手段により、Ｒ／Ｄコンバータからの前記エンコード信号の周期を測定し、信号生成手段により、測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成するので、簡単な構成で、かつコストアップすることなく、所定の回転速度範囲で発生するリップルを低減することが可能となる。
【００１１】
本発明に係るモータのサーボ制御システムに利用されるＲ／Ｄコンバータは、レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力に基づいて前記レゾルバのエンコード信号を出力するＲ／Ｄコンバータの１例として、前記レゾルバの正弦波出力及び余弦波出力をＡＤ変換するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータによってＡＤ変換された正弦波信号および余弦波信号とをエンコードし、前記レゾルバのロータ回転角度を表すエンコード信号を出力するエンコード手段と、前記エンコード手段からのエンコード信号の周期を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成する信号生成手段と、前記測定手段により測定された前記エンコード信号の周期に基づいて、前記レゾルバの回転速度を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された前記レゾルバの回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下である場合には、前記信号生成手段からの１／ｎ倍周期エンコード信号を出力し、それ以外の回転速度範囲にある場合には、前記エンコード手段からのエンコード信号を出力する出力選択手段とを具備することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
【００１３】
Ａ．実施形態の構成
まず、図１は、本発明の一実施形態によるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。図１において、Ｒ／Ｄコンバータ１０は、主にＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）から構成されており、レゾルバ（図示省略）の正弦波出力及び余弦波出力に基づいてエンコード信号Ａ１，Ｂ１および回転方向信号ＤＩＲを出力する。エンコード信号Ａ１，Ｂ１は、一般的な１２ビット長角度データから得られ、１０２４パルス／ＲＥＶとなる。
【００１４】
ＤＳＰ１１は、エンコード信号Ａ１の５０パルスを１ユニットとし、第１のパルス期間で、エンコード信号Ａ１に同期したタイマにより１周期（レゾルバの回転速度）を測定し、第２のパルス期間では、１パルスの１６分割値を計算し、１４ビット（１／４倍周期）のエンコード信号Ａ２，Ｂ２の立ち上がり、立ち下りエッジのタイミングを決定することにより、１４ビット（１／４倍周期）のエンコード信号Ａ２，Ｂ２を生成する。したがって、ＤＳＰ１１は、エンコード信号Ａ１の第１，第２のパルス期間では、１２ビットのエンコード信号Ａ１，Ｂ１を出力することなり、第３〜第５０のパルス期間は、１４ビットのエンコード信号Ａ２，Ｂ２を出力することになる。
【００１５】
また、ＤＳＰ１１は、上記第１のパルス期間で測定したレゾルバのロータ回転速度が４００ｒｐｍ以下もしくは１２００ｒｐｍ以上では、Ｒ／Ｄコンバータ１０のエンコード信号Ａ１，Ｂ１を選択し、ロータ回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下では、ＤＳＰ１１からのエンコード信号Ａ２，Ｂ２を選択するための選択信号ＳＥＬをマルチプレクサ１２に供給する。
【００１６】
また、ＤＳＰ１１は、第１〜第５０のパルス期間の全てにおいて、Ｒ／Ｄコンバータ１０からの回転方向信号ＤＩＲに従って正転、逆転の切り替えを行なう。
【００１７】
マルチプレクサ１２は、選択信号ＳＥＬに従って、Ｒ／Ｄコンバータ１０からの１２ビットのエンコード信号Ａ１，Ｂ１、もしくはＤＳＰ１１からの１４ビットのエンコード信号Ａ２，Ｂ２のいずれかを出力する。すなわち、前述したように、ロータの回転速度が４００ｒｐｍ以下もしくは１２００ｒｐｍ以上では、Ｒ／Ｄコンバータ１０のエンコード信号Ａ１，Ｂ１を出力し、４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下では、ＤＳＰ１１からのエンコード信号Ａ２，Ｂ２を出力する。すなわち、速度リップルが悪化する回転速度でのみ、ＤＳＰ１１によりＲ／Ｄコンバータのエンコード信号を２ビット拡張（周波数を４倍）することになる。
【００１８】
Ｂ．実施形態の動作
次に、本発明の実施形態によるサーボ制御システムの動作について説明する。まず、Ｒ／Ｄコンバータ１０では、レゾルバ正弦波出力及び余弦波出力が取り込まれ、ＡＤ変換が行なわれた後、１２ビットのエンコード信号Ａ１，Ｂ１および回転方向信号ＤＩＲが生成される。エンコード信号Ａ１，Ｂ１は、マルチプレクサ１２に供給される。また、エンコード信号Ａ１および回転方向信号ＤＩＲは、ＤＳＰ１１に供給される。
【００１９】
次に、ＤＳＰ１１では、図２に示すように、エンコード信号Ａ１の第１のパルス期間で、エンコード信号Ａ１に同期したタイマにより１周期（レゾルバの回転速度）を測定し、第２のパルス期間では、１パルスの１６分割値を計算し、１４ビット（１／４倍周期）のエンコード信号Ａ２，Ｂ２の立ち上がり、立ち下りエッジのタイミングを決定することにより、１４ビット（１／４倍周期）のエンコード信号Ａ２，Ｂ２を生成する。これにより、エンコード信号Ａ１の第３〜第５０のパルス期間において、１４ビットのエンコード信号Ａ２，Ｂ２が生成され、マルチプレクサ１２に供給される。
【００２０】
また、ＤＳＰ１１では、上記第１のパルス期間で測定したレゾルバのロータ回転速度が４００ｒｐｍ以下もしくは１２００ｒｐｍ以上の場合には、Ｒ／Ｄコンバータ１０のエンコード信号Ａ１，Ｂ１を選択するための選択信号ＳＥＬがマルチプレクサ１２に供給される。一方、ロータ回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下の場合には、ＤＳＰ１１からのエンコード信号Ａ２，Ｂ２を選択するための選択信号ＳＥＬがマルチプレクサ１２に供給される。
【００２１】
マルチプレクサ１２では、選択信号ＳＥＬに従って、ロータの回転速度が４００ｒｐｍ以下もしくは１２００ｒｐｍ以上の場合には、１２ビットのエンコード信号Ａ１，Ｂ１が出力され、４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下の場合には、１４ビットのエンコード信号Ａ２，Ｂ２が出力される。
【００２２】
この結果、速度リップルが悪化する回転数、すなわち、レゾルバのロータ回転速度が４００ｒｐｍ以上で、かつ１２００ｒｐｍ以下の範囲で、Ｒ／Ｄコンバータ１０のエンコード信号Ａ１、Ｂ２をＤＳＰ１１により２ビット拡張（周波数を４倍）したエンコード信号Ａ２，Ｂ２が出力されることになる。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、測定手段により、Ｒ／Ｄコンバータからの前記エンコード信号の周期を測定し、信号生成手段により、測定された周期に基づいて、前記エンコード信号の１／ｎ（ｎ＝２以上の整数）倍の周期を有する１／ｎ倍周期エンコード信号を生成するようにしたので、簡単な構成で、かつコストアップすることなく、所定の回転速度範囲で発生するリップルを低減することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態によるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】  マルチプレクサから出力されるエンコード信号Ａ１，Ｂ１、エンコード信号Ａ２，Ｂ２を示す概念図である。
【図３】  従来技術によるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  Ｒ／Ｄコンバータ
１１  ＤＳＰ（測定手段、信号生成手段、演算手段）
１２  マルチプレクサ（出力選択手段）
【図１】
0003708093.tif 000002
【図２】
0003708093.tif 000003
【図３】
0003708093.tif 000004