(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角振動数の正弦波形の参照信号をレゾルバに供給し、前記参照信号が回転機の回転角に応じて振幅変調されたレゾルバ出力信号を処理するレゾルバ信号処理装置において、
複数のサンプリング時刻にて前記レゾルバ出力信号をサンプリングして、複数のサンプリング値を生成するサンプリング手段と、
前記角振動数で変化する正弦波形であり前記参照信号に対し所定の位相差を設定された第１基準信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値に適合させ、前記第１基準信号の適合振幅を求める第１基準信号適合手段と、
前記角振動数で変化する正弦波形であり前記第１基準信号に対し位相がπ／２異なる第２基準信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値に適合させ、前記第２基準信号の適合振幅を求める第２基準信号適合手段と、
前記１基準信号の前記適合振幅と前記第２基準信号の前記適合振幅とに基づいて、前記レゾルバ出力信号の位相を検出する位相検出手段と、
を有し、
前記サンプリング手段は、各サンプリング時刻における前記第１基準信号の値と前記第２基準信号の値との積の総和が０となるように前記複数のサンプリング時刻を設定すること、
を特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のレゾルバ信号処理装置において、
前記第１基準信号をＡ1・sinωｔ、前記第２基準信号をＡ2・cosωｔ（ここでωは前記角振動数、ｔは時刻、ＡS及びＡCは前記適合振幅である）、前記複数のサンプリング時刻をｔi（ここでｉは０≦ｉ≦ｎなる整数である）、及び前記各サンプリング時刻ｔiでの前記サンプリング値をそれぞれＤiとするとき、
前記第１基準信号適合手段は、適合振幅Ａ1を次式、
【数１】
0004561024.tif 000005
により算出し、
前記第２基準信号適合手段は、適合振幅Ａ2を次式、
【数２】
0004561024.tif 000006
により算出すること、
を特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項３】
所定の角振動数ωの正弦波形の参照信号をレゾルバに供給し、前記参照信号が回転機の回転角に応じて振幅変調されたレゾルバ出力信号を処理するレゾルバ信号処理装置において、
複数のサンプリング時刻ｔi（ここでｉは０≦ｉ≦ｎなる整数である）にて前記レゾルバ出力信号をサンプリングして、複数のサンプリング値Ｄiを生成するサンプリング手段と、
前記角振動数ωで変化する正弦波形であり前記参照信号に対し所定の位相差を設定された第１基準信号Ａ1・sinωｔ及び前記角振動数ωで変化する正弦波形であり前記第１基準信号に対し位相がπ／２異なる第２基準信号Ａ2・cosωｔ（ここで、ｔは時刻、Ａ1及びＡ2は振幅である）を加算合成した合成信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値Ｄiに適合させ、前記第１基準信号及び前記第２基準信号それぞれの適合振幅Ａ1及びＡ2を求める基準信号適合手段と、
前記１基準信号の前記適合振幅Ａ1と前記第２基準信号の前記適合振幅Ａ2とに基づいて、前記レゾルバ出力信号の位相を検出する位相検出手段と、
を有し、
前記サンプリング手段は、各サンプリング時刻ｔiにおける前記第１基準信号の値sinωｔiと前記第２基準信号の値cosωｔiとの積の総和が０となるように前記複数のサンプリング時刻ｔiを設定し、
前記基準信号適合手段は、前記適合振幅Ａ1及びＡ2をそれぞれ次式、
【数３】
0004561024.tif 000007
により算出すること、
を特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のレゾルバ信号処理装置において、
前記第１基準信号及び前記第２基準信号のいずれか一方である主基準信号と前記レゾルバ出力信号との位相差が０となるように、前記主基準信号の位相をフィードバック制御する基準信号位相制御手段と、
前記主基準信号の前記適合振幅に基づいて、前記レゾルバ出力信号の振幅を定める出力信号振幅決定手段と、
を有することを特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のレゾルバ信号処理装置において、
前記位相検出手段は、前記第１基準信号の前記適合振幅Ａ1及び前記第２基準信号の前記適合振幅Ａ2から、前記第１基準信号と前記レゾルバ出力信号との位相差βを次式、
【数４】
tanβ＝Ａ2／Ａ1
に基づいて求めること、
を特徴とするレゾルバ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レゾルバからの出力信号に基づいて回転機の回転角計測等の処理を行うレゾルバ信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転機のロータの回転角を検出するレゾルバが知られている。レゾルバで検出された回転角は、当該回転機の電流の制御などに用いられる。レゾルバの１次巻線に参照信号として正弦波sinωｔの信号を入力すると、９０°の位相差をもって配置された二つの２次巻線（ＳＩＮ相コイル、ＣＯＳ相コイル）には、それぞれロータ回転角θに応じて振幅変調されたレゾルバ出力信号Ａ0・sinωｔsinθ，Ａ0・sinωｔcosθが得られる。
【０００３】
レゾルバ信号処理装置は、２つのレゾルバ出力信号それぞれを検波して、振幅Ａ0・sinθ、Ａ0・cosθを取得し、これらからロータ回転角θを決定する。振幅Ａ0・sinθ、Ａ0・cosθを求める方法の一つとして、当該振幅それぞれをパラメータＡSIN、ＡCOSとし、関数ＡSIN・sinωｔ、ＡCOS・sinωｔでレゾルバ出力信号をフィッティングするものがある。
【０００４】
具体的には、例えばＳＩＮ相コイルからの出力信号を複数時刻ｔi（ここでｉは０≦ｉ≦ｎなる整数）にてサンプリングしたサンプリング値Ｄiを、関数ＡSIN・sinωｔで最小二乗近似することによりパラメータＡSINが決定され、このＡSINがＡ0・sinθとされる。また、同様に、ＣＯＳ相コイルからの出力信号のサンプリング値を関数ＡCOS・sinωｔで最小二乗近似することによりパラメータＡCOSが決定され、このＡCOSがＡ0・cosθとされる。そして、tanθ＝ＡSIN／ＡCOSから回転角θが決定される
【発明が解決しようとする課題】
上述のレゾルバ出力信号の振幅を決定する方法では、sinωｔに従った参照信号の時間変化に対し、ＳＩＮ相コイルからのレゾルバ出力信号に対するフィッティング関数をＡSIN・sinωｔ、及びＣＯＳ相コイルからのレゾルバ出力信号に対するフィッティング関数をＡCOS・sinωｔとしていることから理解されるように、参照信号と各レゾルバ出力信号との間の位相ずれは考慮されていない。しかし、実際には、励磁相コイルである１次巻線と検出コイルである２次巻線との間の相互インダクタンス、２次巻線の自己インダクタンス、ＬＰＦの伝達関数などの影響により、参照信号とレゾルバ出力信号との間に位相差が発生し得る。そのため、従来のフィッティング関数では、一般にレゾルバ出力信号を精度良く近似できず、レゾルバ出力信号を用いた信号処理の精度が低下するという問題があり、例えば、ロータ回転角θの計測精度が低くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、レゾルバ出力信号が参照信号に対して位相ずれを生じる場合にも高精度のレゾルバ信号処理を可能とするレゾルバ信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレゾルバ信号処理装置は、複数のサンプリング時刻にてレゾルバ出力信号をサンプリングして、複数のサンプリング値を生成するサンプリング手段と、参照信号と同じ角振動数で変化する正弦波形であり前記参照信号に対し所定の位相差を設定された第１基準信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値に適合させ、前記第１基準信号の適合振幅を求める第１基準信号適合手段と、前記角振動数で変化する正弦波形であり前記第１基準信号に対し位相がπ／２異なる第２基準信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値に適合させ、前記第２基準信号の適合振幅を求める第２基準信号適合手段と、前記１基準信号の前記適合振幅と前記第２基準信号の前記適合振幅とに基づいて、前記レゾルバ出力信号の位相を検出する位相検出手段とを有し、前記サンプリング手段は、各サンプリング時刻における前記第１基準信号の値と前記第２基準信号の値との積の総和が０となるように前記複数のサンプリング時刻を設定する。
【０００７】
第１基準信号及び第２基準信号は互いに直交する正弦波形関数ｆ1(t)，ｆ2(t)で表され、それらと同じ角振動数を有するレゾルバ出力信号ｇ(t)は次式で示すように関数ｆ1(t)、ｆ2(t)の線形結合で表すことができる。なお、ここでＡ1，Ａ2は比例係数である。
【０００８】
【数５】
ｇ(t)＝Ａ1ｆ1(t)＋Ａ2ｆ2(t)                            ………（１）
このｇ(t)には正弦波形関数ｆ1(t)，ｆ2(t)に対する位相差の情報が含まれている。よって、ｇ(t)上の複数のサンプリング値に適合する（１）式の右辺を定める、すなわちＡ1，Ａ2を求めることができれば、レゾルバ出力信号ｇ(t)の位相を検出することができる。
【０００９】
本発明によれば、第１基準信号適合手段はｇ(t)∝ｆ1(t)という仮定の下でレゾルバ出力信号のサンプリング値を最小二乗近似して適合振幅Ａ1'を求め、同様に、第２基準信号適合手段はｇ(t)∝ｆ2(t)という仮定の下でレゾルバ出力信号のサンプリング値を最小二乗近似して適合振幅Ａ2'を求める。ここで、サンプリング手段により各サンプリング時刻における第１基準信号の値と第２基準信号の値との積の総和が０となるタイミングでサンプリングが行われる。この場合、適合振幅Ａ1'，Ａ2'はそれぞれ（１）式の係数Ａ1，Ａ2に等しくなる。よって、位相検出手段は、これら適合振幅Ａ1'，Ａ2'に基づいてレゾルバ出力信号の位相を検出することができる。ここで、レゾルバ出力信号の位相は、例えば第１基準信号及び第２基準信号のいずれかを基準として、それに対する位相差として検出することができ、また第１基準信号に対し所定の位相差を有する参照信号を基準として検出することもできる。
【００１０】
本発明の好適な態様は、前記第１基準信号をＡ1・sinωｔ、前記第２基準信号をＡ2・cosωｔ（ここでωは前記角振動数、ｔは時刻、Ａ1及びＡ2は前記適合振幅である）、前記複数のサンプリング時刻をｔi（ここでｉは０≦ｉ≦ｎなる整数である）、及び前記各サンプリング時刻ｔiでの前記サンプリング値をそれぞれＤiとするとき、前記第１基準信号適合手段が、適合振幅Ａ1を次式、
【数６】
0004561024.tif 000002
により算出し、前記第２基準信号適合手段が、適合振幅Ａ2を次式、
【数７】
0004561024.tif 000003
により算出するレゾルバ信号処理装置である。
【００１１】
他の本発明に係るレゾルバ信号処理装置は、複数のサンプリング時刻ｔi（ここでｉは０≦ｉ≦ｎなる整数である）にてレゾルバ出力信号をサンプリングして、複数のサンプリング値Ｄiを生成するサンプリング手段と、参照信号と同じ角振動数ωで変化する正弦波形であり前記参照信号に対し所定の位相差を設定された第１基準信号Ａ1・sinωｔ及び前記角振動数ωで変化する正弦波形であり前記第１基準信号に対し位相がπ／２異なる第２基準信号Ａ2・cosωｔ（ここで、ｔは時刻、Ａ1及びＡ2は振幅である）を加算合成した合成信号を、最小二乗近似に基づいて前記複数のサンプリング値Ｄiに適合させ、前記第１基準信号及び前記第２基準信号それぞれの適合振幅Ａ1及びＡ2を求める基準信号適合手段と、前記１基準信号の前記適合振幅Ａ1と前記第２基準信号の前記適合振幅Ａ2とに基づいて、前記レゾルバ出力信号の位相を検出する位相検出手段とを有し、前記サンプリング手段は、各サンプリング時刻ｔiにおける前記第１基準信号の値sinωｔiと前記第２基準信号の値cosωｔiとの積の総和が０となるように前記複数のサンプリング時刻ｔiを設定し、前記基準信号適合手段は、前記適合振幅Ａ1及びＡ2をそれぞれ次式、
【数８】
0004561024.tif 000004
により算出する。
【００１２】
本発明によれば、各サンプリング時刻ｔiにおける第１基準信号の値sinωｔiと第２基準信号の値cosωｔiとの積の総和が０となるように複数のサンプリング時刻ｔiが設定されることにより、第１基準信号及び第２基準信号の合成信号に対し最小二乗近似を行った場合の各基準信号の適合振幅Ａ1，Ａ2が簡単な式で算出される。
【００１３】
別の本発明に係るレゾルバ信号処理装置は、さらに、前記第１基準信号及び前記第２基準信号のいずれか一方である主基準信号と前記レゾルバ出力信号との位相差が０となるように、前記主基準信号の位相をフィードバック制御する基準信号位相制御手段と、前記主基準信号の前記適合振幅に基づいて、前記レゾルバ出力信号の振幅を定める出力信号振幅決定手段とを有する。
【００１４】
本発明によれば、位相検出手段により検出された位相に基づいて、主基準信号とレゾルバ出力信号との位相差が０となるように、主基準信号の位相がフィードバック制御される。具体的には第１基準信号と参照信号との所定の位相差が可変制御される。このフィードバック制御により、基本的に、ｇ(t)は主基準信号の成分のみを含み、第１基準信号及び第２基準信号のうちいずれか一方である主基準信号の振幅をそのままレゾルバ出力信号の振幅とすることができ、処理が簡素化される。
【００１５】
さらに別の本発明に係るレゾルバ信号処理装置においては、前記位相検出手段が、前記第１基準信号の前記適合振幅Ａ1及び前記第２基準信号の前記適合振幅Ａ2から、前記第１基準信号と前記レゾルバ出力信号との位相差βを次式、
【数９】
tanβ＝Ａ2／Ａ1                                        ………（２）
に基づいて求める。
【００１６】
本発明によれば、位相差βが適合振幅の比（Ａ2／Ａ1）に基づいて検出される。例えば、（１）式においてｆ1(t)＝sinωｔ，ｆ2(t)＝cosωｔである場合には、第１基準信号に対しβだけ進んだ位相差を有するレゾルバ出力信号は次式で表される。
【００１７】
【数１０】
ｇ(t)＝Ａ0・sin(ωｔ＋β)                               ………（３）
また、（１）式においてｆ1(t)＝cosωｔ，ｆ2(t)＝sinωｔである場合には、第１基準信号に対しβだけ遅れた位相差を有するレゾルバ出力信号は次式で表される。
【００１８】
【数１１】
ｇ(t)＝Ａ0・cos(ωｔ−β)                               ………（４）
（３）（４）式はそれぞれ加法定理により（１）式の形に変形でき、Ａ1＝Ａ0・cosβ，Ａ2＝Ａ0・sinβとなり、これらから（２）式が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［原理］
ここでは、参照信号ｒの位相は基本的に角振動数ωに比例して時間と共に線形に増加し、それ以外の位相変動は生じないものとする。よって参照信号ｒは、固定された時間軸上で定義される時間ξの関数として次式で表される。
【００２０】
【数１２】
ｒ(ξ)＝Ｒ0・sinωξ                                    ………（５）
ここで、参照信号に対するレゾルバ出力信号の位相差（位相進み量）をφ、また、参照信号に対する第１基準信号の位相差（位相進み量）をα、さらに第１基準信号に対するレゾルバ出力信号の位相差（位相進み量）をβとする。これらの位相差の間には、φ＝α＋βなる関係がある。
【００２１】
例えば第２基準信号が第１基準信号に対しπ／２だけ進んだ位相を有する場合には、第１基準信号及び第２基準信号はそれぞれ、sin(ωξ+α)、cos(ωξ+α)に従って変動する。ここで、αは本装置によって制御可能な位相ずれ量である。
【００２２】
以降、表記上、αが現れないようにして簡素化するため、固定時間軸ξに対してαの制御に応じて相対的にシフトし得る時間軸ｔを導入する。ｔとξとは次の関係式で結ばれる。
【００２３】
【数１３】
ωｔ＝ωξ＋α
この時間軸ｔに対応して、レゾルバ出力信号ｚは次式で表される。
【００２４】
【数１４】
ｚ(t)＝Ａ0・sin(ωｔ+β)                                ………（６）
さて、最小二乗近似によれば、レゾルバ出力信号の時刻ｔi（ｉ＝０，１，…，ｎ）でのサンプリング値Ｄiにフィッティングするｚ(t)は次式で表される偏差の二乗和Ｆを最小にするという条件から決定される。なお、以降、記号“Σ”はｉ＝０〜ｎについての総和をとることを意味する。
【００２５】
【数１５】
Ｆ＝Σ｛Ｄi−ｚ(ti)｝2                                 ………（７）
三角関数の加法定理により変形した（６）式を用いると、（７）式は次のように書き直される。ここで、ＡS≡Ａ0・cosβ，ＡC≡Ａ0・sinβである。
【００２６】
【数１６】
Ｆ＝Σ｛Ｄi−（ＡS・sinωｔi＋ＡC・cosωｔi）｝2         ………（８）
Ｆは
【数１７】
∂Ｆ/∂ＡS＝０                                         ………（９）
かつ
【数１８】
∂Ｆ/∂ＡC＝０                                         ………（１０）
の場合に最小（極小）となり得る。
【００２７】
（８）式を用いて計算すると（９）（１０）式はそれぞれ次のようになる。
【００２８】
【数１９】
ＡS・Σsin2ωｔi＋ＡC・Σ(sinωｔicosωｔi)−Σ(Ｄi・sinωｔi)＝０
………（１１）
ＡC・Σcos2ωｔi＋ＡS・Σ(sinωｔicosωｔi)−Σ(Ｄi・cosωｔi)＝０
………（１２）
ここで、
【数２０】
Σ(sinωｔicosωｔi)＝０                               ………（１３）
となるようにレゾルバ出力信号に対するサンプリングタイミングを定めれば、（１１）（１２）式から、
【数２１】
ＡS＝Σ（Ｄi・sinωｔi）／Σsin2ωｔi                   ………（１４）
ＡC＝Σ（Ｄi・cosωｔi）／Σcos2ωｔi                   ………（１５）
が得られ、レゾルバ出力信号ｚ(t)の推定関数が決定される。また、得られたＡS，ＡCを用い、次式から位相差βを検出することができる。
【００２９】
tanβ＝ＡC／ＡS                                        ………（１６）
ちなみに、（１３）式が成立するｔiの組は、（ｔ0，ｔ0+２π/３ω，ｔ0+４π/３ω）や（ｔ0，ｔ0+π/２ω，ｔ0+π/ω，ｔ0+３π/２ω）などである。
【００３０】
なお、（１１）（１２）式を連立させてＡS，ＡCについて解くことにより、（１３）式が成り立たない場合についてもＡS，ＡCを求めることが可能であるが、その解を表す式は（１４）（１５）式に比べて複雑となる。
【００３１】
次に、（６）式に代えて、次式で表される第１基準信号を用いて、サンプリング値Ｄiを最小二乗近似する場合を述べる。
【００３２】
【数２２】
ｚ(t)＝ＡS'・sinωｔ                                    ………（１７）
この場合、Ｆは
【数２３】
Ｆ＝Σ（Ｄi−ＡS'・sinωｔi）2                          ………（１８）
であり、このＦは
【数２４】
∂Ｆ/∂ＡS'＝０                                        ………（１９）
の場合に最小（極小）となり得る。（１９）式を計算すると、
【数２５】
ＡS'・Σsin2ωｔi−Σ(Ｄi・sinωｔi)＝０                 ………（２０）
となり、
【数２６】
ＡS'＝Σ（Ｄi・sinωｔi）／Σsin2ωｔi                  ………（２１）
が得られる。同様に、（６）式に代えて、次式
【数２７】
ｚ(t)＝ＡC'・cosωｔ                                    ………（２２）
で表される第２基準信号を用いて、サンプリング値Ｄiを最小二乗近似した場合には、
【数２８】
ＡC'＝Σ（Ｄi・cosωｔi）／Σcos2ωｔi                  ………（２３）
が得られる。
【００３３】
ここで（１４）（１５）式と（２１）（２３）式とを対比すると、
ＡS'＝ＡS≡Ａ0・cosβ                                   ………（２４）
ＡC'＝ＡC≡Ａ0・sinβ                                   ………（２５）
であることが理解される。すなわち、（１３）式を満たすサンプリング値に対しては、第１基準信号、第２基準信号をそれぞれ別個に最小二乗近似によりフィッティングして得られる振幅ＡS'，ＡC'に基づいてレゾルバ出力信号の位相差βを検出することができる。
【００３４】
なお、振幅ＡS'，ＡC'の具体的な決定方法は（２１）（２３）式を計算する方法が好適であるが、一方、偏差の二乗和Ｆを最小とするような振幅ＡS'，ＡC'を他の方法で決定してもよい。
【００３５】
［装置構成］
次に、本発明の実施形態であるレゾルバについて図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態に係る回転機の回転角計測装置の概略構成を示すブロック図である。本回転角計測装置は、レゾルバ２とレゾルバ信号処理部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とから構成される。ＥＣＵ４はＣＰＵ（Central Processing Unit）６、レゾルバ駆動回路８、入力処理回路１０を含んで構成される。
【００３７】
ＣＰＵ６は、励磁信号演算部２０、ＡＤＣ３０、サンプリングタイミング制御部３２、基準信号演算部３４、ＳＩＮ相振幅演算部３６、ＣＯＳ相振幅演算部３８、位相差検出部４０、回転角演算部４２の機能を有し、それらの多くはＣＰＵ６上で実行されるプログラムにより実現される。
【００３８】
ＣＰＵ６の励磁信号演算部２０は内部クロックに基づいて時間ξを計測し、所定角振動数ωで変化する正弦関数sinωξの値を計算する。計算されたsinωξ値の時系列はＤ／Ａ（Digital to Analog）変換され、ＣＰＵ６から（５）式で表されるアナログの参照信号ｒ(ξ)が出力される。このＣＰＵ６から出力される参照信号は微小電流であり、インピーダンスが通常、数１０Ω程度であるレゾルバ２を駆動するのには不十分である。そこで、ＣＰＵ６から出力された参照信号を、アンプであるレゾルバ駆動回路８で電流増幅する。レゾルバ駆動回路８により電流増幅された参照信号が励磁信号としてレゾルバ２の１次コイルである励磁相コイル２２に印加される。
【００３９】
レゾルバ２には、励磁相コイル２２の他に、互いに９０°の位相差で二つの２次コイル（ＳＩＮ相コイル２４，ＣＯＳ相コイル２６）が配置される。励磁相コイル２２が励磁信号により励磁されると、ＳＩＮ相コイル２４、ＣＯＳ相コイル２６それぞれには、電動機などの回転機の回転角θにより参照信号が変調された電圧信号が発生する。これら電圧信号の角振動数ωでの周期変動の位相は、励磁相コイル２２とＳＩＮ相コイル２４及びＣＯＳ相コイル２６との間の相互インダクタンス、ＳＩＮ相コイル２４及びＣＯＳ相コイル２６それぞれの自己インダクタンス、ＬＰＦの伝達関数などの影響により、励磁信号演算部２０で生成される参照信号の位相に対し位相差を有し得る。ここで、ＳＩＮ相コイル２４から出力されるレゾルバ出力信号（ＳＩＮ相信号）における位相差をφS、ＣＯＳ相コイル２６から出力されるレゾルバ出力信号（ＣＯＳ相信号）における位相差をφCとすると、ＳＩＮ相コイル２４からはＳＩＮ相信号sin(ωξ+φS)sinθ、ＣＯＳ相コイル２６からはＣＯＳ相信号sin(ωξ+φC)cosθが出力されることになる。
【００４０】
ＳＩＮ相コイル２４、ＣＯＳ相コイル２６からのＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号は、入力処理回路１０に入力される。入力処理回路１０は、ＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号に対し信号増幅を行うと共に、ノイズ除去処理を行って、それら信号をＣＰＵ６へ出力する。
【００４１】
ＣＰＵ６ではＡＤＣ（Analog to Digital converter）３０がＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号をそれぞれデジタル信号に変換する。ＡＤＣ３０がＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号それぞれをサンプリングするタイミングｔiはサンプリングタイミング制御部３２により生成される。サンプリングタイミングｔiは（１３）式を満たすように定められる。サンプリングタイミング制御部３２は、決定したタイミングｔiにて、ＡＤＣ３０に対しサンプリング指示を与える。ＡＤＣ３０は指示されたタイミングｔiでのサンプリング値Ｄiを出力する。サンプリング値ＤiはＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号それぞれについて別個に定められる。
【００４２】
またサンプリングタイミング制御部３２は、ＳＩＮ相信号及びＣＯＳ相信号のサンプリングと同一タイミングｔiを基準信号演算部３４に通知する。基準信号演算部３４は、サンプリングタイミング制御部３２で指定されたタイミングｔiにおける第１基準信号sinωｔ〔＝sin(ωξ+α)〕、第２基準信号cosωｔ〔＝cos(ωξ+α)〕の値を算出する。ここでαは、参照信号に対する第１基準信号の位相差（位相進み量）であり、本装置の制御可能量である。αはＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号それぞれについて別個に定められる。
【００４３】
ＳＩＮ相振幅演算部３６は、ＡＤＣ３０から出力されるＳＩＮ相信号のサンプリング値Ｄiを第１基準信号で最小二乗近似して、ＳＩＮ相信号に含まれる第１基準信号成分（ＳＩＮ成分）の振幅ＡSを決定し、またＤiを第２基準信号で最小二乗近似して、ＳＩＮ相信号に含まれる第２基準信号成分（ＣＯＳ成分）の振幅ＡCを決定する。例えばＳＩＮ相振幅演算部３６は、ＡＤＣ３０から入力されるＳＩＮ相信号のサンプリング値Ｄiに加え、基準信号演算部３４から入力される第１基準信号値sinωｔi及び第２基準信号値cosωｔiを用い、（１４）（１５）式に基づいて、ＳＩＮ相信号のＳＩＮ成分の振幅ＡS、ＣＯＳ成分の振幅ＡCを算出する。
【００４４】
同様に、ＣＯＳ相振幅演算部３８は、ＡＤＣ３０から出力されるＣＯＳ相信号のサンプリング値Ｄiを第１基準信号で最小二乗近似して、ＣＯＳ相信号に含まれる第１基準信号成分（ＳＩＮ成分）の振幅ＡSを決定し、またＤiを第２基準信号で最小二乗近似して、ＣＯＳ相信号に含まれる第２基準信号成分（ＣＯＳ成分）の振幅ＡCを決定する。例えばＣＯＳ相振幅演算部３８は、ＡＤＣ３０から入力されるＣＯＳ相信号のサンプリング値Ｄiに加え、基準信号演算部３４から入力される第１基準信号値sinωｔi及び第２基準信号値cosωｔiを用い、（１４）（１５）式に基づいて、ＣＯＳ相信号のＳＩＮ成分の振幅ＡS、ＣＯＳ成分の振幅ＡCを算出する。
【００４５】
位相差検出部４０は、ＳＩＮ相振幅演算部３６から出力されるＡS，ＡCに対し、（１６）式に基づいてβを算出し、またＣＯＳ相振幅演算部３８から出力されるＡS，ＡCに対し、（１６）式に基づいてβを算出する。これらＳＩＮ相信号及びＣＯＳ相信号それぞれの第１基準信号に対する位相差βは基準信号演算部３４に与えられる。
【００４６】
基準信号演算部３４は、ＳＩＮ相信号に対するβに基づいて、ＳＩＮ相振幅演算部３６にて算出されるＡS，ＡCのいずれか一方を０とするようにＳＩＮ相信号に対するαを制御し、またＣＯＳ相信号に対するβに基づいて、ＣＯＳ相振幅演算部３８にて算出されるＡS，ＡCのいずれか一方を０とするようにＣＯＳ相信号に対するαを制御する。例えば、基準信号演算部３４は、ＳＩＮ相信号に対し、参照信号に対する第１基準信号の位相差をαからα’（≡α＋β）に変更することにより、第１基準信号に対するＳＩＮ相信号の位相差をβから０とする。これによりＳＩＮ相信号の第２基準信号成分の振幅ＡC（≡Ａ0・sinβ）が０となり、一方、ＳＩＮ相振幅演算部３６により算出される第１基準信号成分の振幅ＡS（≡Ａ0・cosβ）がＳＩＮ相信号の振幅Ａ0（ＡSINとする）に等しくなる。また基準信号演算部３４はＣＯＳ相信号に対しても、例えばＣＯＳ相信号の第１基準信号成分の振幅ＡSが０となり、一方、ＣＯＳ相振幅演算部３８により算出される第２基準信号成分の振幅ＡCがＣＯＳ相信号の振幅Ａ0（ＡCOSとする）に等しくなるように、ＣＯＳ相信号に関するαを制御する。
【００４７】
回転角演算部４２は、ＡSINとＡCOSとから次式に基づいて回転機の回転角θを決定し出力する。
【００４８】
【数２９】
tanθ＝ＡSIN／ＡCOS                                    ………（２６）
図２は本装置の動作を説明する概略のフロー図である。動作開始時には第１基準信号の参照信号に対する位相差αは初期値０に設定される（Ｓ１００）。基準信号演算部３４は設定されたαに応じて位相を制御された第１基準信号、第２基準信号の値を算出して、ＳＩＮ相振幅演算部３６、ＣＯＳ相振幅演算部３８へ出力する。ＳＩＮ相振幅演算部３６、ＣＯＳ相振幅演算部３８はさらにＡＤＣ３０からＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号のサンプリング値を得、それらを用いてＳＩＮ相信号のＳＩＮ成分振幅ＡS、ＣＯＳ成分振幅ＡC及びＣＯＳ相信号のＳＩＮ成分振幅ＡS、ＣＯＳ成分振幅ＡCを算出する（Ｓ１０５）。
【００４９】
本装置では、例えば上述のようにＳＩＮ相信号のＣＯＳ成分振幅ＡCと、ＣＯＳ相信号のＳＩＮ成分振幅ＡSとをそれぞれ０にするように、フィードバック制御により位相差αの補正が行われる。この位相補正は、ＳＩＮ相信号のＣＯＳ成分振幅ＡCと、ＣＯＳ相信号のＳＩＮ成分振幅ＡSとが、実質的に０と見なせる所定の閾値以下となるまで繰り返し行われる（Ｓ１１０）。位相補正が完了していない場合には、位相差検出部４０がＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号それぞれのＡS，ＡCに基づいて各相信号について位相差βを算出し（Ｓ１１５）、そのβに基づいて基準信号演算部３４がαを補正し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０５に戻る。
【００５０】
位相補正が完了すると、回転角演算部４２が回転角θを算出する（Ｓ１３０）。一旦、位相補正が完了すると（Ｓ１１０）、再補正タイミングが来るまで位相補正は行われない（Ｓ１２５）。一方、前回の位相補正完了からある程度の時間が経過すると、再び位相補正が必要な状態となり得る。そこで、予め設定された再補正タイミングが到来した場合には（Ｓ１２５）、ステップＳ１１５から位相補正処理を開始する。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のレゾルバ信号処理装置によれば、１次巻線に供給される参照信号と、２次巻線から出力されるレゾルバ出力信号との間の位相ずれが検出される。そして、当該位相ずれを考慮することにより、ロータ回転角の計測等の信号処理が高精度に行われる。
【００５２】
位相ずれ量は、レゾルバ出力信号に含まれる互い直交する２つの基準信号sinωｔ，cosωｔの成分の振幅ＡS，ＡCに基づいて算出されるが、レゾルバ出力信号のサンプリングタイミングｔiをΣ(sinωｔicosωｔi)＝０が成り立つように設定することにより、振幅ＡS，ＡCを求める演算が簡素化される。
【００５３】
ロータ回転角θはＳＩＮ相信号、ＣＯＳ相信号それぞれの振幅ＡSIN，ＡCOSに基づいて算出されるが、基準信号の位相を制御して、例えばＳＩＮ相信号の成分振幅ＡS，ＡCのいずれか一方を０とすることにより、他方がそのままＡSINとなり、ＡSINの決定処理が簡素化され、同様にＡCOSの決定も簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る回転機の回転角計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  本装置の動作を説明する概略のフロー図である。
【符号の説明】
２  レゾルバ、４  ＥＣＵ、６  ＣＰＵ、８  レゾルバ駆動回路、１０  入力処理回路、２０  励磁信号演算部、２２  励磁相コイル、２４  ＳＩＮ相コイル、２６  ＣＯＳ相コイル、３０  ＡＤＣ、３２  サンプリングタイミング制御部、３４  基準信号演算部、３６  ＳＩＮ相振幅演算部、３８  ＣＯＳ相振幅演算部、４０  位相差検出部、４２  回転角演算部。
【図１】
0004561024.tif 000008
【図２】
0004561024.tif 000009