(57)【要約】【課題】レゾルバを用いた角度検出装置及び回転座標演算装置において、廉価な構成で処理所要時間を短縮することを可能とする。【解決手段】本発明の角度検出装置は、レゾルバの回転角度を算出する角度算出手段とを備え、角度算出手段は、区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、位相同期手段の最終出力とに基づき位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段と、カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2007139502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期関数の励磁信号が入力され、この励磁信号を搬送波とした振幅変調信号あるいは位相変調信号を出力するレゾルバの回転角度を検出する角度検出装置であって、
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度を算出する角度算出手段と
を備え、
前記角度算出手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段と
を有することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記位相同期手段における逓倍度は、前記回転角度のデータの分解能に基づいて定められることを特徴とする請求項１記載の角度検出装置。
【請求項３】
周期関数の励磁信号が入力され、この励磁信号を搬送波とした振幅変調信号あるいは位相変調信号を出力するレゾルバの回転角度に基づいて回転座標を演算する回転座標演算装置であって、
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度に基づく回転座標を演算する回転座標演算手段と
を備え、
前記回転座標演算手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた正弦情報及び余弦情報とを格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる正弦情報及び余弦情報と、回転前座標とを用いて回転後の座標を演算する座標演算手段と
を有することを特徴とする回転座標演算装置。
【請求項４】
前記回転座標演算手段による回転座標の演算は、二次元平面を含む整数Ｌ次元空間の座標回転を行う演算であることを特徴とする請求項３記載の回転座標演算装置。
【請求項５】
周期関数の励磁信号が入力され、この励磁信号を搬送波とした振幅変調信号あるいは位相変調信号を出力するレゾルバの回転角度に基づいて回転座標を演算する回転座標演算装置であって、
前記レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、
前記区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、
前記パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度に基づく回転直交座標を演算する回転直交座標演算手段と
を備え、
前記回転直交座標演算手段は、
前記区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、前記位相同期手段の最終出力とに基づき前記位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、
カウント値と関連づけられた正弦情報を格納するメモリ手段と、
前記カウント値によって定まる正弦情報と、回転前の三相座標とを用いて回転直交座標を演算する座標演算手段と
を有することを特徴とする回転座標演算装置。
【請求項６】
前記位相同期手段における逓倍度は、前記回転座標演算時の三角関数値を含む回転情報データの分解能に基づいて定められることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項記載の回転座標演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレゾルバと組み合わせて回転装置の回転角を検出する角度検出装置及び回転座標の演算を行う回転座標演算装置に関し、特にレゾルバの変調信号の周波数を逓倍して得たパルス信号のパルス数に基づいて角度検出を行う角度検出装置及び回転座標の演算を行う回転座標演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を検出する角度検出装置の従来技術（第一の従来技術）として、一相励磁二相出力方式のレゾルバと組み合わせて動作する角度検出装置が知られている。この従来の角度検出装置として特許文献１に示されるものがある。
第一の従来技術によれば、レゾルバと電子制御ユニットから構成される角度検出装置を包含したブラシレスモータの制御装置であって、励磁信号たる正弦波の基準信号をレゾルバの一次巻線に入力し、回転角θに応じて基準信号を振幅変調した第一の出力信号（ＣＯＳ信号）と第二の出力信号（ＳＩＮ信号）を電子制御ユニットに入力している。
次に各出力信号に基準信号を乗算した後、それぞれローパスフィルタを通過させて倍調成分を除去している。さらにこのローパスフィルタ通過後の信号の内、ＳＩＮ情報成分をＣＯＳ情報成分にて除算し、ＴＡＮ（正接）情報成分を得て、これに基づきｔａｎθ→θ変換テーブルを参照して回転角θを算出している。
【０００３】
また、別の従来技術（第二の従来技術）として、励磁回路、入力インターフェイス回路、及び、Ｒ／Ｄコンバータ（レゾルバ／ディジタルコンバータ）と呼ばれる半導体集積回路から成り、一相励磁二相出力方式のレゾルバと組み合わせた角度検出装置がある。
特許文献１記載の従来技術と同様に、励磁回路から出力される励磁信号をレゾルバの一次巻線に入力し、回転角θに応じて励磁信号を変調した第一の出力信号（ＣＯＳ信号）と第二の出力信号（ＳＩＮ信号）を、入力インターフェイス回路を経てＲ／Ｄコンバータへ伝達する。
【０００４】
Ｒ／Ｄコンバータでは、例えば回転角推定値φの正弦値ｓｉｎφと余弦値ｃｏｓφをそれぞれ第一の出力信号（ＣＯＳ信号）、及び、第二の出力信号（ＳＩＮ信号）と掛け合わせたもの同士の偏差がゼロ（すなわち回転角推定値φと回転角実際値θが等しい）となるように回転角推定値φの収束演算を行うトラッキング方式といった手法によりハードウェア的に回転角θを算出する。
【０００５】
また、回転座標演算装置の従来技術（第三の従来技術）として、角度検出装置から算出される回転角θに基づきθ→ｓｉｎθ変換テーブルを参照して正弦値ｓｉｎθ、余弦値ｃｏｓθを算出し、これらを用いて式１に示される二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行うものがある。
【０００６】
【数１】
2007139502.tif 000003
【０００７】
但し、（ｕｘ，ｕｙ）：座標回転前の位置、（ｊｘ，ｊｙ）：座標回転後の位置である。
【０００８】
さらに別な回転座標演算装置の従来技術（第四の従来技術）として、公知の電動機のベクトル制御演算に用いられる三相座標と回転直交座標（ｄ，ｑ軸座標）の間の座標変換を行うものがある。
三相座標から回転直交座標への変換は式２に示される形となる。θ→（√２）・ｓｉｎθ変換テーブルを参照して三角関数値（√２）・ｓｉｎθ、（√２）・ｓｉｎ（θ＋π／３）、（√２）・ｓｉｎ（θ＋π／２）、（√２）・ｓｉｎ（θ＋５π／６）を算出し、式２により回転座標演算（座標変換演算）を行う。
【０００９】
【数２】
2007139502.tif 000004
【００１０】
但し、ｊｕ：三相座標Ｕ相成分、ｊｖ：三相座標Ｖ相成分、ｊｄ：回転直交座標ｄ軸成分、ｊｑ：回転直交座標ｑ軸成分である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３４３９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、特許文献１記載の角度検出装置においては、回転角θを算出する過程でＳＩＮ情報÷ＣＯＳ情報の除算を必要としている。ここで非線形特性の写像であるｔａｎθ→θ変換テーブルの参照と合わせて、除算をマイクロプロセッサによるソフトウェア処理にて実装する場合、処理に要する時間が大きいものとなってしまう。処理所要時間の増大はマイクロプロセッサが行う離散時間制御における単位時間当りの総演算量、すなわち負荷率の増加を招く。負荷率が高くなると単位時間当りに処理すべき演算が処理し切れなくなるなどして処理の安定動作を損ねることにつながることから、より高速に演算を行えるマイクロプロセッサに代替するか、離散時間制御の単位時間を拡張するなどの対応が必要となる。高速演算マイクロプロセッサへの代替は装置のコストが増加するという問題点が有り、また、離散時間制御の単位時間の拡張は制御の応答性や精度の劣化といった性能低下につながるという問題点がある。
【００１３】
第二の従来技術による角度検出装置では、Ｒ／Ｄコンバータを用いることで回転角θの算出に必要となるマイクロプロセッサの処理がＲ／Ｄコンバータによるハードウェア的処理に置き換わるため、処理所要時間の増加に起因する問題点は解消されるものの、Ｒ／Ｄコンバータを使用することによるコストの増加が大きいという問題点がある。
【００１４】
第三及び第四の従来技術による回転座標演算装置では、回転角θを算出した後にθ→ｓｉｎθ変換テーブルを参照して正弦値ｓｉｎθ、余弦値ｃｏｓθを算出することから、三角関数値の所望分解能に合わせて回転角θの分解能を定める必要があるために回転角θの算出をより高精度に行う必要があったり、θ→ｓｉｎθ変換テーブルを適用すべくテーブル要素の構成に合致させるために回転角θの数値データ表現を変換する前処理を施す必要があるなど、冗長な処理を要するという問題点があった。
【００１５】
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、処理所要時間を短縮しながら、離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても低コストで制御の応答性や精度の維持、向上を図ることができる角度検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、この発明は離散時間制御装置に組み合わせて回転角θの三角関数値に基づき回転座標の演算を行うに当り、低コストで短い所要時間で処理を実現することを可能とする回転座標演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の角度検出装置は、周期関数の励磁信号が入力され、この励磁信号を搬送波とした振幅変調信号あるいは位相変調信号を出力するレゾルバの回転角度を検出する角度検出装置であって、レゾルバの変調信号を復調する復調手段と、復調手段によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力する区間識別手段と、区間識別手段の識別結果に基づき、パルス信号を生成するパルス信号発生手段と、パルス発生手段から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得る位相同期手段と、区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、位相同期手段の最終出力とに基づき、レゾルバの回転角度を算出する角度算出手段とを備え、角度算出手段は、区間識別手段によって出力される角度区間表示信号と、位相同期手段の最終出力とに基づき位相同期手段の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段と、カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段と、カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転角θを算出する過程の除算演算が不要であるため、処理所要時間を短縮しながら離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても、低コストで制御の応答性や精度の維持、向上を図った角度検出装置を提供することができる。また、Ｒ／Ｄコンバータを使用しないことから、Ｒ／Ｄコンバータ適用に要するコストは不要であり、廉価な角度検出装置を提供することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、回転角θの所要データ分解能に基づき定まる回転角一周期あたりの回転角表現データの総個数に対して、周波数逓倍パルス信号の回転角一周期あたりのパルス数を等しく定める等すれば、回転角の基準（＝０度）を起点としたパルスの計測個数と、基準（＝０度）からの変化量とみなす事ができ、その時点での回転角の対応付けが単純となるため、パルスの計測個数に基づく回転角の算出において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに演算処理所要時間を短縮した角度検出装置を提供することができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、座標回転演算に用いる回転角θの三角関数値を、データ表現された回転角ではなく、周波数逓倍パルス信号の回転角の基準（＝０度）を起点としたパルスの計測個数に対する、回転角一周期にわたる三角関数値を格納したテーブルの基準（＝０度）からのオフセット量の対応付けにより算出することから、演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。また、座標変換演算の所要データ分解能に基づき定まる回転角一周期あたりの三角関数値を含む回転情報データの総個数に対して、前記周波数逓倍パルス信号の回転角一周期あたりのパルス数を等しく定める等すれば、回転角の基準（＝０度）を起点としたパルスの計測個数と、基準（＝０度）からの変化量とみなす事ができるその時点での回転情報データの対応付けが単純となるため、パルスの計測個数に基づく回転情報データの算出において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、三角関数値を含む回転情報データの算出に係る演算処理所要時間を短縮できることから、二次元平面を含む整数Ｌ次元空間の座標回転の演算処理時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、三角関数値を含む回転情報データの算出に係る演算処理所要時間を短縮できることから、三相交流座標から回転直交座標への座標変換、あるいは、回転直交座標から三相交流座標への座標変換の演算処理時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の全体構成を示すブロック図である。
図１において、角度検出装置１には、レゾルバ２が接続されている。
角度検出装置１は、励磁回路３、入力インターフェイス回路４、復調手段９、パルス信号発生器１０、位相同期回路１１、区間識別手段１２、マイクロプロセッサ１３、及び、角度算出部１４を備える。
【００２４】
レゾルバ２は、一次巻線（励磁）２１、位相差９０度として配設される二次巻線（ＣＯＳ）２２、二次巻線（ＳＩＮ）２３、及び、ロータ２４とを備える。
角度検出装置１とレゾルバ２の間は信号伝送線Ｒ１、Ｒ２、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ２、及び、Ｓ４により接続されている。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の動作は次のようになる。
まず、励磁回路３が基準信号たる周期関数の励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇを生成し信号伝送線Ｒ１、Ｒ２を経て一次巻線（励磁）２１に入力する。その結果、ロータ２４の回転角θに応じて基準信号の振幅を余弦関数状に変調した誘導電圧が二次巻線（ＣＯＳ）２２に誘起され、また、正弦関数状に変調した誘導電圧が二次巻線（ＳＩＮ）２３に誘起される。それぞれの誘起電圧の値は、余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓとして信号伝送線Ｓ１、Ｓ３を経て、また、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎとして信号伝送線Ｓ２、Ｓ４を経て角度検出装置１内の入力インターフェイス回路４へ伝達される。
【００２６】
図２は、時間軸を共通の横軸とし、これに対する回転角θと励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇ、余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓ、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎの波形例を示す。
図２（ａ）は、時間軸に対するレゾルバ２の回転角θが単調増加する様子を示す。
図２（ｂ）は、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇの変化を示す。
図２（ｃ）は、余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓの変化を示す。
図２（ｄ）は、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎの変化を示す。
【００２７】
図１における入力インターフェイス回路４内では、余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓが増幅回路４１によって増幅されると共に波形整形され、また、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎが増幅回路４２によって増幅されると共に波形整形される。
レゾルバの変調信号を復調する復調手段９では、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇ、及び増幅回路４１、４２の出力に基づき、それぞれ搬送波成分が取り除かれて余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎが復調される。
【００２８】
図３は、図２に示すように回転角θが変化する場合における、復調動作における余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓ、余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎ、及び、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの波形例を示す。
図３（ａ）は、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇがゼロまたは正値である場合の余弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図３（ｂ）は、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇが負値である場合の余弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図３（ｃ）は、図３（ａ）と図３（ｂ）の波形を合成して得られる余弦関数状復調信号の変化を示す。
図３（ｄ）は、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇがゼロまたは正値である場合の正弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図３（ｅ）は、励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇが負値である場合の正弦関数状変調信号の変化を図示したものである。
図３（ｆ）は、図３（ｄ）と図３（ｅ）の波形を合成して得られる正弦関数状復調信号の変化を示す。
【００２９】
ここで、余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎは、その正負の組み合わせにより回転角θの変化範囲０から２πを４つの区間に区分することができる。
図４は、余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの区分特性を示す。
すなわち、図４に示すように、ｄｅｍ＿ｃｏｓがゼロまたは正値であり、かつ、ｄｅｍ＿ｓｉｎがゼロまたは正値である場合に回転角θは０からπ／２の区間に存在する。
また、ｄｅｍ＿ｃｏｓが負値であり、かつ、ｄｅｍ＿ｓｉｎがゼロまたは正値である場合に回転角θはπ／２からπの区間に存在する。
また、ｄｅｍ＿ｃｏｓが負値であり、かつ、ｄｅｍ＿ｓｉｎが負値である場合に回転角θはπから３π／２の区間に存在する。
さらに、ｄｅｍ＿ｃｏｓがゼロまたは正値であり、かつ、ｄｅｍ＿ｓｉｎが負値である場合に回転角θは３π／２から２πの区間に存在する。
【００３０】
区間識別手段１２は、復調手段９によって復調される復調信号に基づいて角度区間を識別し、識別結果に応じて角度区間を表す角度区間表示信号を出力するものである。具体的には、区間識別手段１２は、上記の区分特性に基づき、’Ｈ’と’Ｌ’の二値論理で角度区間を識別する角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎを生成する。
図５は、角度区間識別信号の出力論理と余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、及び、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの符号との関係をそれぞれ示す。
ｄｅｍ＿ｃｏｓがゼロまたは正値である場合は、ｓｇｎ＿ｃｏｓは’Ｈ’論理を、ｄｅｍ＿ｃｏｓが負値である場合は、ｓｇｎ＿ｃｏｓは’Ｌ’論理を出力する。
また、ｄｅｍ＿ｓｉｎがゼロまたは正値である場合はｓｇｎ＿ｓｉｎは’Ｈ’論理を、ｄｅｍ＿ｓｉｎが負値である場合はｓｇｎ＿ｓｉｎは’Ｌ’論理を出力する。
【００３１】
続いて、パルス信号発生手段であるパルス信号発生器１０は、区間識別手段１２の識別結果に基づき、パルス信号を生成する。すなわち、パルス信号発生器１０は、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎの二値論理を排他的論理和にて合成して、一つのパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓを生成出力する。
図６は、共通の横軸である時間軸に対する回転角θと角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ、パルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓの波形例を示す。
図６（ａ）は、時間軸に対するレゾルバ２の回転角θが単調増加する変化を示す。
図６（ｂ）は、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓの変化を示す。
図６（ｃ）は、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎの変化を示す。
図６（ｄ）は、パルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓの変化を示す。
これらの図に示すように、ｓｇｎ＿ｃｏｓは、回転角θが０からπの範囲で’Ｈ’、それ以外で’Ｌ’の論理となる。
また、ｓｇｎ＿ｓｉｎは、π／２から３π／２の範囲で’Ｈ’、それ以外で’Ｌ’の論理となる。
また、パルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓは、ｓｇｎ＿ｃｏｓとｓｇｎ＿ｓｉｎの排他的論理和として合成され、回転角θが０からπ／２の範囲、及び、πから３π／２の範囲で’Ｈ’、それ以外で’Ｌ‘の論理となる。
【００３２】
パルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓは、位相同期回路１１に入力され周波数がＮ逓倍された後、図６（ｅ）に示すように周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅとして出力される。
【００３３】
図７は、本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の位相同期回路１１の詳細な構成を示すブロック図である。
図７に示すように、位相同期回路１１は、位相比較器１１０、ループフィルタ１１１、電圧制御発振器１１２、及び、１／Ｎ分周期１１３を備える。これは、位相同期回路を周波数逓倍回路として適用した公知の構成である。
【００３４】
位相同期手段であるこの位相同期回路１１は、パルス信号発生器１０から発生されるパルス信号を基準信号とし、この基準信号と、位相同期回路１１の最終出力を逓倍した比較信号とを位相比較することによりパルス状の最終出力を得るものである。
具体的には、位相同期回路１１の動作は次の通りである。
まず、パルス信号発生器１０から出力されるパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓは、位相同期回路１１内の位相比較器１１０へ入力される。一方、位相同期回路１１の出力である周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅは、１／Ｎ分周器１１３にて１／Ｎ倍周波数のパルス信号に分周された後、同様に位相比較器１１０へ入力される。
位相比較器１１０は、ｐｌｓ＿ｃｏｒｓを基準波とし、ｐｌｓ＿ｆｉｎｅを１／Ｎ倍周波数に分周した信号を比較波として、これら基準波と比較波の位相比較を行い、その位相差情報をパルス状の位相差信号として表現し出力する。
すなわち基準波と比較波の論理が一致していない場合には、位相差信号の論理を’Ｈ’とし、基準波と比較波の論理が一致している場合には論理を’Ｌ‘とする。あるいは、基準波と比較波の論理が一致していない場合に、基準波よりも比較波の位相の方が進んでいれば論理を’Ｌ‘とし、基準波よりも比較波の位相の方が遅れていれば論理を’Ｈ‘として、さらに、基準波と比較波の論理が一致している場合に’ハイインピーダンス状態’とするといった手法により位相差信号を生成する。
【００３５】
この位相差信号はループフィルタ１１１に入力され、ループフィルタ１１１は、交流成分を濾波して出力する。
このループフィルタ１１１の出力は、制御信号として電圧制御発振器１１２に入力される。
電圧制御発振器１１２では、入力の制御信号（電圧）の大小に応じて発振周波数を変化させる。
電圧制御発振器１１２の出力は、位相同期回路１１の出力であり、これを１／Ｎ分周器１１３にて１／Ｎ倍周波数に分周したパルス信号の位相が、位相同期回路１１の基準波であるパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓの位相と一致するようにフィードバック制御を行うため、位相同期回路１１は、ｐｌｓ＿ｃｏｒｓをＮ逓倍した周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅを出力することとなる。
続いて、マイクロプロセッサ１３内の角度算出部１４に周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅ、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ及びｓｇｎ＿ｓｉｎが入力される。
角度算出部１４は、これら３つの信号を用いて回転角θを算出する。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の角度算出部１４の詳細な構成を示すブロック図である。
角度算出手段である角度算出部１４は、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき、レゾルバ２の回転角度を算出するものであり、この角度算出部１４は、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき位相同期回路１１の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段（後述するパルスカウンタ１４２）と、カウント値と関連づけられた角度情報とを格納するメモリ手段（後述する角度情報格納メモリ１４３）と、カウント値によって定まる角度情報を抽出する抽出手段（角度算出部１４の制御によって実現される手段）とを有する。
【００３７】
この角度算出部１４の具体的な動作は次の通りである。
図８において、角度算出部１４は、角度算出イベントトリガ発生器１４１、パルスカウンタ１４２、及び、角度情報格納メモリ１４３を備える。
パルスカウンタ１４２は、周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識してカウンタをカウントアップする。
ここで、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎの各立ち上がり、立ち下がりに同期してカウンタはクリアされる。
すなわち、ｓｇｎ＿ｃｏｓ及びｓｇｎ＿ｓｉｎの立ち上がり、ないし、立ち下がりの発生タイミングの間でパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓをＮ逓倍した周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識してカウントアップすることから、カウント数はゼロからＮ−１までのＮ段階の範囲内となる。
【００３８】
角度算出イベントトリガ発生器１４１は、角度算出部１４が回転角θを算出する際の任意の時間タイミングでの角度算出動作のきっかけとなるトリガ信号を発生する。
ここでは、角度算出イベントトリガ発生器１４１として、マイクロプロセッサ１３が行う離散時間制御の単位時間の経過に同期してトリガ信号を発生するものを想定しているが、角度算出イベントトリガ発生器１４１の形態は、これに限定されるものでなく、任意の時間タイミングでトリガ信号を発生するものであってもよい。
角度算出イベントトリガ発生器１４１によってトリガ信号が発生されると、その時点でのパルスカウンタ１４２のカウント値ｍが取り出され、カウント値ｍが角度情報格納メモリ１４３へ伝送される。
【００３９】
角度情報格納メモリ１４３は、ゼロから２πまでの範囲を角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理の組み合わせにより４つに分割し、π／２を範囲とする区間毎にパルスカウンタ１４２のカウント値と回転角θのデータを一対一に写像するテーブルを格納する。
いま、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、かつ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は３π／２から２πとなる。
ここで、パルスカウンタ１４２のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θのデータは３π／２である。
カウント値が１の場合に対応する回転角θのデータは、π／２×１／Ｎを増分として（３π／２＋π／２×１／Ｎ）となる。
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がＮ−１の場合に対応する回転角θのデータは（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）となる。
さらに、回転角θが増加し次の周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識するタイミングで、同時に角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理は’Ｌ’から’Ｈ’に切り替わってｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理となり、パルスカウンタ１４２のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
【００４０】
この時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎ、及び、ｓｇｎ＿ｃｏｓの論理では回転角θの範囲は、０からπ／２となり、角度情報格納メモリ１４３として参照するテーブルはこの範囲を対象とするものに切り替わる。
すなわち、カウント値がゼロの場合に対応する回転角θのデータは０である。
カウント値が１の場合に対応する回転角θのデータは、π／２×１／Ｎを増分として（０＋π／２×１／Ｎ）となる。
カウント値が増加するにつれ対応する回転角θのデータも増加し、カウント値がＮ−１の場合に対応する回転角θのデータは、（０＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）となる。
【００４１】
同様にして、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理の場合は、回転角θの範囲はπ／２からπであり、角度情報格納メモリ１４３として参照するテーブルは、π／２からπを対象とするものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理の場合は、回転角θの範囲はπから３π／２であり、角度情報格納メモリ１４３として参照するテーブルは、πから３π／２を対象とするものに切り替わる。
【００４２】
いま、角度算出イベントトリガ発生器１４１が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ１４２のカウント値ｍが取り出され、角度情報格納メモリ１４３へ伝送されると、その時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理の組み合わせに応じて、回転角θの範囲に対応する適切なテーブルを参照し、一対一写像により回転角θを算出する。
ここで、角度情報格納メモリ１４３内でπ／２範囲の４つのテーブルを格納したメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θのデータを格納し、各カウント値に対応する位相角データがメモリ領域の先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるように構成すると、カウント値に基づく回転角θの参照が高速に行えることとなる。
【００４３】
すなわち、マイクロプロセッサ１３に具備されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）機能を活用し、角度算出イベントトリガ発生器１４１のトリガ信号発生を起点として、パルスカウンタ１４２のカウント値の角度情報格納メモリ１４３への伝送と、メモリの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納された位相角データの算出にいたる一連の動作を、マイクロプロセッサのソフトウェア動作（マイクロコードの実行）に依存せず予め動作シーケンスを設定したマイクロプロセッサのハードウェア動作として実現することが可能となる。
これは、予めパルスカウンタ１４２のカウント値をダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）機能におけるメモリ参照アドレスのオフセット量となすように設定しておき、角度算出イベントトリガ発生器１４１のトリガ信号発生のタイミングで、ダイレクトメモリアクセス機能を動作させて、トリガ信号発生タイミングのカウント値に対応したアドレスのメモリ内容を取り出すことで実現される。
【００４４】
以上の手順により、本発明の角度検出装置は動作する。
ここで、角度情報格納メモリ１４３は、角度範囲π／２に対応するパルスカウンタ１４２のカウント範囲ゼロからＮ−１に対して、一対一対応で回転角θのデータを格納するものとしていることから、回転角θの値域ゼロから２πにおいて、４×Ｎ個の角度データを持つこととなる。
このため、回転角θの分解能は、２π／（４×Ｎ）＝π／（２×Ｎ）として表される。よって、周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの逓倍度Ｎを増すことにより、回転角θの分解能は向上する。
例えば、回転角θの値域ゼロから２πを１，０００分解で表現する場合は、逓倍度Ｎを２５０と設定すればよい。
【００４５】
本発明によれば、回転角θの算出にあたって除算演算が不要であるため、処理所要時間を短縮しつつ離散時間制御装置に組み合わせた場合であっても、低コストで制御の応答性や精度の維持ないし向上を図ることができる。
また、周波数逓倍パルス信号の逓倍度を回転角θの所要分解能に基づいて設定することにより、パルスの計測個数に基づく回転角θの算出過程において、冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに処理時間が短縮された角度検出装置を提供することができる。
【００４６】
なお、実施の形態１では、一相励磁二相出力のレゾルバに適用する場合を例示したが、適用対象は必ずしもこの形態のレゾルバに制限されるものではない。
例えば、二相励磁一相出力の位相変調型レゾルバに適用する場合は、一相分の出力信号に基づいて一つのパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓを生成出力し、これをＮ逓倍した周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅのパルス数をカウントアップすると共に、二相の励磁信号のゼロクロスタイミングでのカウント値を用いて角度情報格納メモリをテーブル参照して回転角θを算出する構成とすることもできる。
【００４７】
また、実施の形態１では、角度情報格納メモリ１４３に格納して参照するテーブルが、回転角θの範囲ゼロから２πを角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ論理の組み合わせにより４つに分割して範囲π／２を一つのブロックとして構成される例を示したが、参照するテーブルの構成は必ずしもこの形態に制限されるものではない。
例えば、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓをパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓとなしてこれをＮ逓倍した周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅを生成し、パルスカウンタ１４２にてこのパルス数をカウントすると共に、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓの立ち上がりを認識してカウント値をクリアするように構成してもよい。
このように構成する場合は、角度情報格納メモリ１４３として参照するテーブルは、角度区間に応じて分割することなく、回転角θの範囲ゼロから２πに対応してＮ個の要素をもつ一つのメモリブロックとして実現することができる。
【００４８】
本発明の実施の形態１に係る角度検出装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて回転角θを検出することができる変形例も含まれる。
【００４９】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る角度検出装置を用いた回転座標演算装置の全体構成を示すブロック図である。
図９に示す回転座標演算装置は、図１に示した実施の形態１に係る角度検出装置のマイクロプロセッサ１３内に、角度算出部１４の代わりに座標演算部１５を備えたものである。
これ以外の構成は、図１に示す角度検出装置と同一構成であるため、同一または想到する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
以下、本発明の実施の形態２に係る回転座標演算装置について、実施の形態１に係る角度検出装置と異なる箇所について説明する。
【００５０】
図９に示すように、レゾルバ２の余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓ、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎから搬送波成分を取り除いて復調した余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、及び、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎに基づき、その符号から角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎが生成される。
次に、ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの二値論理を排他的論理和にて合成して一つのパルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓを得た後、位相同期回路１１にて周波数がＮ逓倍された周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅが生成される。
【００５１】
続いて、マイクロプロセッサ１３内の座標演算部１５に周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅ、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎが入力される。
座標演算部１５は、これらの情報を用いて回転座標の演算を行う。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る回転座標演算装置における回転座標演算として二次元平面上の原点まわりの回転座標演算を行う座標演算部１５ａの詳細な構成を示すブロック図である。
【００５２】
座標演算部１５ａは、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき、レゾルバ２の回転角度に基づく回転座標を演算する回転座標演算手段である。
また、この座標演算部１５ａは、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき位相同期回路１１の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段（後述するパルスカウンタ１５２）と、カウント値と関連づけられた正弦情報及び余弦情報とを格納するメモリ手段（後述する正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５３ｂ）と、カウント値によって定まる正弦情報及び余弦情報と、回転前座標とを用いて回転後の座標を演算する座標演算手段（後述する座標回転手段１５５ａ）とを有する。
【００５３】
図１０に示すように、座標演算部１５ａは、座標演算イベントトリガ発生器１５１、パルスカウンタ１５２、正弦情報格納メモリ１５３ａ、余弦情報格納メモリ１５４、及び、座標回転手段１５５ａを示す。
パルスカウンタ１５２は、実施の形態１におけるパルスカウンタ１４２の動きと同様に、周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識してカウントアップする。
また、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの各立ち上がり、ないし、立ち下がりに同期してパルスカウンタ１５２はクリアされる。
【００５４】
座標演算イベントトリガ発生器１５１は、座標演算部１５が回転座標演算を行う際の任意のタイミングでのきっかけとなるトリガ信号を発生する。
座標演算イベントトリガ発生器１５１によりトリガ信号が発生すると、その時点でのパルスカウンタ１５２のカウント値ｍが取り出され、正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５４へ伝送される。
【００５５】
正弦情報格納メモリ１５３ａは、ゼロから２πまでの範囲を角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ論理の組み合わせにより４つに分割し、π／２を範囲とする各区間毎にパルスカウンタ１５２のカウント値と、これに対応する回転角θの正弦値のデータとを一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
同様に、余弦情報格納メモリ１５４は、π／２を範囲とする区間毎にパルスカウンタ１５２のカウント値と、これに対応する回転角θの余弦値のデータとを一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
【００５６】
いま、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、かつ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は３π／２から２πとなる。
ここで、パルスカウンタ１５２のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θは、３π／２であり、その正弦値はｓｉｎ（３π／２）＝−１．０であるから、正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データは、−１．０である。
カウント値が１の場合に対応する回転角θは、π／２×１／Ｎを増分として（３π／２＋π／２×１／Ｎ）であり、正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データは、その正弦値ｓｉｎ（３π／２＋π／２×１／Ｎ）が格納される。
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がＮ−１の場合に対応する回転角θは（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）となる。正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データとしては、その正弦値ｓｉｎ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）が格納される。
【００５７】
また、パルスカウンタ１５２のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θの余弦値は、ｃｏｓ（３π／２）＝０．０であるから、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データは０．０である。
カウント値が１の場合は対応する回転角θは、（３π／２＋π／２×１／Ｎ）であり、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データとしては、その余弦値ｃｏｓ（３π／２＋π／２×１／Ｎ）が格納される。
さらにカウント値が増加してＮ−１となった場合に対応する回転角θは、（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）であり、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データとしては、その余弦値ｃｏｓ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）が格納される。
【００５８】
さらに、回転角θが増加し、次の周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識するタイミングで、同時に角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理は’Ｌ’から’Ｈ’に切り替わって、ｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、かつ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理となり、パルスカウンタ１５２のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
【００５９】
この時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎ、ｓｇｎ＿ｃｏｓの論理では、回転角θの範囲は０からπ／２となり、正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５４として参照するテーブルは、この範囲を対象とするものに切り替わる。
すなわち、カウント値がゼロの場合に対応する回転角θはゼロであるから、正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データとしては、その正弦値０．０が格納され、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データとしては、その余弦値１．０が格納される。
【００６０】
カウント値が１の場合に対応する回転角θは、π／２×１／Ｎを増分として（０＋π／２×１／Ｎ）となり、正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データとしては、その正弦値ｓｉｎ（０＋π／２×１／Ｎ）が格納され、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データとしては、その余弦値ｃｏｓ（０＋π／２×１／Ｎ）が格納される。
回転角θが増加するにつれ対応するカウント値も増加し、カウント値がＮ−１の場合に対応する回転角θは（０＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）となる。
正弦情報格納メモリ１５３ａの正弦情報データとしては、その正弦値ｓｉｎ（０＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）が格納され、余弦情報格納メモリ１５４の余弦情報データとしては、その余弦値ｃｏｓ（０＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）が格納される。
【００６１】
以上と同様にして、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理の場合は、回転角θの範囲はπ／２からπであり、正弦情報格納メモリ１５３ａとして参照するテーブルは、π／２からπを対象とする正弦値を格納したものに切り替わり、また、余弦情報格納メモリ１５４として参照するテーブルは、π／２からπを対象とする余弦値を格納したものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理の場合は、回転角θの範囲はπから３π／２であり、正弦情報格納メモリ１５３ａとして参照するテーブルは、πから３π／２を対象とする正弦値を格納したものに切り替わり、また、余弦情報格納メモリ１５４として参照するテーブルはπから３π／２を対象とする余弦値を格納したものに切り替わる。
【００６２】
いま、座標演算イベントトリガ発生器１５１が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ１５２のカウント値ｍが取り出され、正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５４へそれぞれ伝送されると、その時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理の組み合わせに応じて、回転角θのπ／２範囲毎に対応する適切なテーブルを参照し、各一対一写像により正弦値ｓｉｎ（θ）、余弦値ｃｏｓ（θ）を算出する。
【００６３】
ここで、正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５４内でπ／２範囲の４つのテーブルを格納したそれぞれのメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θに対応した正弦情報及び余弦情報を格納し、各カウント値に対応する位相角θの正弦情報、余弦情報がそれぞれのメモリブロックの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるようにすると、カウント値に基づく回転角θの正弦情報及び余弦情報の参照がマイクロプロセッサ１３に具備されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）機能の活用により、高速に行えることとなる。
【００６４】
これは実施の形態１に記載のダイレクトメモリアクセス機能の動作手順と同様にして、予めパルスカウンタ１５２のカウント値をダイレクトメモリアクセス機能におけるメモリ参照アドレスのオフセット量となすよう設定しておき、座標演算イベントトリガ発生器１５１のトリガ信号発生のタイミングでダイレクトメモリアクセス機能を動作させてトリガ信号発生タイミングのカウント値に対応したアドレスのメモリ内容を取り出すということで実現される。
【００６５】
次に、正弦情報格納メモリ１５３ａから出力される正弦値及び余弦情報格納メモリ１５４から出力される余弦値と共に、回転座標演算対象である二次元平面上の位置データｕｘ、ｕｙが座標回転手段１５５ａに入力される。
座標回転手段１５５ａは、これらの入力データｕｘ、ｕｙに基づき、式１に示される二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行って、回転後の位置データｊｘ、ｊｙを出力する。
【００６６】
【数３】
2007139502.tif 000005
【００６７】
以上の手順により、本発明の回転座標演算装置は動作する。
ここで、正弦情報格納メモリ１５３ａ及び余弦情報格納メモリ１５４は、角度範囲π／２に対応するパルスカウンタ１５２のカウント範囲ゼロからＮ−１に対して、それぞれ一対一対応で回転角θの正弦値、余弦値を格納するものであるから、回転角θの値域０から２πにおいて、４×Ｎ個の回転情報データたる正弦値情報データ、及び、余弦値情報データを有することとなる。
このため、正弦値情報データ、余弦値情報データの分解能は、２π／（４×Ｎ）＝π／（２×Ｎ）として表される。
従って、周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの逓倍度Ｎを増すことにより、正弦値情報データ、及び、余弦値情報データの分解能を向上させることができる。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態２に係る回転座標演算装置によれば、回転座標演算にあたって、演算に用いる三角関数値を求める際に、データ表現された回転角を算出する過程を経ないため、演算演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
また、周波数逓倍パルス信号の逓倍度を回転座標演算に用いる三角関数値の所要分解能に基づいて設定することで、三角関数値の算出過程において冗長なデータ変換処理が不要となり、さらに処理所要時間を短縮することができる。
【００６９】
本発明の実施の形態２に係る回転座標演算装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて、データ表現された回転角θを算出することなしに回転座標演算に用いる回転情報データを算出することができる変形例も含まれる。
回転座標の演算は二次元平面上の原点周りの回転に限ることなく、整数Ｌ次元空間の座標回転にも適用することができる。
【００７０】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置の構成は、基本的に実施の形態２に係る回転座標演算装置の構成（図９参照）に準ずるが、座標演算部の構成及び演算処理内容が異なる。
以下、本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置の座標演算部の構成及び演算処理内容について説明する。
【００７１】
実施の形態２と同様に、マイクロプロセッサ１３内の座標演算部１５ｂ（図９では符号１５ａで示される）に周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅ、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎが入力される。
座標演算部１５ｂは、これらの情報を用いて三相交流座標から回転直交座標（ｄ，ｑ）への座標変換、あるいは回転直交座標（ｄ，ｑ）から三相交流座標への座標変換の演算を行う。
【００７２】
図１１は、本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置の座標演算部の構成を示す図である。
座標演算部１５ｂは、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき、レゾルバ２の回転角度に基づく回転直交座標を演算する回転直交座標演算手段である。
また、この座標演算部１５ｂは、区間識別手段１２によって出力される角度区間表示信号と、位相同期回路１１の最終出力とに基づき位相同期回路１１の最終出力のパルス数をカウントするカウント手段（後述するパルスカウンタ１５２）と、カウント値と関連づけられた正弦情報を格納するメモリ手段（後述する正弦情報格納メモリ１５３ｂ）と、カウント値によって定まる正弦情報と、回転前の三相座標とを用いて回転直交座標を演算する座標演算手段（後述するｄｑ座標演算手段１５５ｂ）とを有する。
【００７３】
この座標演算部１５ｂの動作は次の通りである。
図１１に示すように、座標演算部１５ｂは、座標変換演算として三相交流座標から回転直交座標への座標変換演算を行うために、座標演算イベントトリガ発生器１５１、パルスカウンタ１５２、正弦情報格納メモリ１５３ｂ、及び、ｄｑ座標演算手段１５５ｂを備える。
なお、座標演算イベントトリガ発生器１５１、及び、パルスカウンタ１５２は、実施の形態２に係る回転座標演算装置の座標演算部１５ａが備えるものと同一のものである。
【００７４】
パルスカウンタ１５２は、周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識してカウントアップしており、また、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの各立ち上がり、ないし、立ち下がりに同期してカウンタはクリアされる。
座標演算イベントトリガ発生器１５１によりトリガ信号が発生すると、その時点でのパルスカウンタ１５２のカウント値ｍが取り出され正弦情報格納メモリ１５３ｂへ伝送される。
【００７５】
正弦情報格納メモリ１５３ｂは、０から２πまでの範囲を角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ論理の組み合わせにより４つに分割し、π／２を範囲とする各区間毎にパルスカウンタ１５２のカウント値とこれに対応する回転角θに関する４つの正弦情報（√２）ｓｉｎθ、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）、（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）をそれぞれ一対一に写像するテーブルとして構成されたものである。
【００７６】
いま、角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理である場合を考えると、回転角θの範囲は３π／２から２πとなる。
ここで、パルスカウンタ１５２のカウント値がゼロの場合に対応する回転角θは３π／２であり、それぞれ、正弦情報（√２）ｓｉｎθ用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２）＝−（√２）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／３）＝−（√２）／２、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２）＝０、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋５π／６）＝√（３／２）となる。
【００７７】
カウント値が１の場合に対応する回転角θは、π／２×１／Ｎを増分として（３π／２＋π／２×１／Ｎ）であり、それぞれ、正弦情報（√２）ｓｉｎθ用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×１／Ｎ）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×１／Ｎ＋π／３）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×１／Ｎ＋π／２）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×１／Ｎ＋５π／６）となる。
【００７８】
回転角θが増加するにつれカウント値も増加し、カウント値がＮ−１の場合に対応する回転角θは（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）となる。それぞれ、正弦情報（√２）ｓｉｎθ用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ＋π／３）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ＋π／２）、正弦情報（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）用データは（√２）ｓｉｎ（３π／２＋π／２×（Ｎ−１）／Ｎ＋５π／６）となる。
【００７９】
さらに、回転角θが増加し、次の周波数逓倍パルス信号ｐｌｓ＿ｆｉｎｅの立ち上がりを認識した場合に、同時に角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理は’Ｌ’から’Ｈ’に切り替わってｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｈ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理となり、パルスカウンタ１５２のカウント値はゼロにクリアされることとなる。
【００８０】
この時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｓｉｎ、及び、ｓｇｎ＿ｃｏｓの論理では、回転角θの範囲は０からπ／２となり、正弦情報格納メモリ１５３ｂとして参照するテーブルはこの範囲を対象とするものに切り替わる。
また、同様にして、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｈ’論理の場合は、回転角θの範囲はπ／２からπであり、正弦情報格納メモリ１５３ｂとして参照するテーブルは、π／２からπを対象とする正弦情報を格納したものに切り替わる。
また、角度区間識別信号がそれぞれｓｇｎ＿ｃｏｓ＝’Ｌ’論理、ｓｇｎ＿ｓｉｎ＝’Ｌ’論理の場合は、回転角θの範囲はπから３π／２であり、正弦情報格納メモリ１５３ｂとして参照するテーブルは、πから３π／２を対象とする正弦情報を格納したものに切り替わる。
【００８１】
いま、座標演算イベントトリガ発生器１５１が発生するトリガ信号により、その時点でのパルスカウンタ１５２のカウント値ｍが取り出され、正弦情報格納メモリ１５３ｂへ伝送されると、その時の角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、及び、ｓｇｎ＿ｓｉｎの論理の組み合わせに応じて、回転角θの範囲に対応する適切なテーブルを参照し、各一対一写像により、正弦値（√２）ｓｉｎθ、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）、（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）を算出する。
【００８２】
ここで、正弦情報格納メモリ１５３ｂ内でπ／２範囲の４つのテーブルを格納したそれぞれのメモリ領域の先頭アドレスに、カウント値ゼロの場合の回転角θに対応した正弦値情報を格納し、各カウント値に対応する位相角θの正弦情報がそれぞれのメモリブロックの先頭アドレスからカウント値をオフセット量としたアドレスに格納されるようにすると、実施の形態２と同様にしてカウント値に基づく回転角θの正弦値及び余弦値の参照がマイクロプロセッサ１３に具備されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）機能の活用により、高速に行えることとなる。
【００８３】
次に、正弦情報格納メモリ１５３ｂから出力される各正弦情報（√２）ｓｉｎθ、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／３）、（√２）ｓｉｎ（θ＋π／２）、（√２）ｓｉｎ（θ＋５π／６）と共に、座標変換演算対象である三相情報ｊｕ、ｊｖがｄｑ座標演算手段１５５ｂに入力される。
ｄｑ座標演算手段１５５ｂは、これら入力データに基づき、式２に示される三相座標から回転直交座標（ｄ，ｑ）への座標変換演算を行って、座標変換後のデータｊｄ、ｊｑを出力する。
【００８４】
【数４】
2007139502.tif 000006
【００８５】
以上、本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置によれば、座標変換演算にあたって演算に用いる三角関数値を求めるのに、データ表現された回転角を算出する過程を経ないため、演算処理所要時間を短縮した回転座標演算装置を提供することができる。
本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置には、レゾルバの変調信号を復調して得られる信号の周波数を逓倍して周波数逓倍パルス信号を得ると共に、このパルス信号のパルスカウント数及び復調信号に基づいて、データ表現された回転角を算出すること無しに座標変換演算に用いる三角関数値を算出することができる変形例も含まれる。
【００８６】
また、座標変換は、三相座標から回転直交座標（ｄ，ｑ）への変換、回転直交座標（ｄ，ｑ）から三相座標への変換の何れであってもよく、また、三相座標から回転直交座標（ｄ，ｑ）への変換にあっては、三相交流情報として三つの入力に基づいて変換するもの、あるいは、三相のうち任意の二相分の入力に基づいて変換するものの何れであっても、処理所要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】時間軸を共通の横軸とし、これに対する回転角θと励磁信号ｒｅｆ＿ｓｉｇ、余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓ、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎの波形例を示す。
【図３】図２に示すように回転角θが変化する場合における、復調動作における余弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｃｏｓ、余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状変調信号ｍｏｄ＿ｓｉｎ、及び、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの波形例を示す。
【図４】余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの区分特性を示す。
【図５】角度区間識別信号の出力論理と余弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｃｏｓ、及び、正弦関数状復調信号ｄｅｍ＿ｓｉｎの符号との関係をそれぞれ示す。
【図６】共通の横軸である時間軸に対する回転角θと角度区間識別信号ｓｇｎ＿ｃｏｓ、ｓｇｎ＿ｓｉｎ、パルス信号ｐｌｓ＿ｃｏｒｓの波形例を示す。
【図７】本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の位相同期回路１１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の角度算出部１４の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る角度検出装置を用いた回転座標演算装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る回転座標演算装置における回転座標演算として二次元平面上の原点まわりの回転座標演算を行う座標演算部１５ａの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る回転座標演算装置の座標演算部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  角度検出装置、２  レゾルバ、３  励磁回路、４  入力インターフェイス回路、９  復調手段、１０  パルス信号発生器、１１  位相同期回路、１２  区間識別手段、１３  マイクロプロセッサ、１４  角度算出部、１５ａ  二次元平面上の原点周りの回転座標演算を行う座標演算部、１５ｂ  三相座標から回転直交座標への回転座標演算を行う座標演算部、２１  一次巻線（励磁）、２２  二次巻線（ＣＯＳ）、２３  二次巻線（ＳＩＮ）、２４  ロータ、１１０  位相比較器、１１１  ループフィルタ、１１２  電圧制御発振器、１１３  １／Ｎ分周器、１４１  角度算出イベントトリガ、１４２  パルスカウンタ、１４３  角度情報格納メモリ、１５１  座標演算イベントトリガ、１５２  パルスカウンタ、１５３ａ、１５３ｂ  正弦情報格納メモリ、１５４  余弦情報格納メモリ、１５５ａ  座標回転手段、１５５ｂ  ｄｑ座標演算手段。
【図１】
2007139502.tif 000007
【図２】
2007139502.tif 000008
【図３】
2007139502.tif 000009
【図４】
2007139502.tif 000010
【図５】
2007139502.tif 000011
【図６】
2007139502.tif 000012
【図７】
2007139502.tif 000013
【図８】
2007139502.tif 000014
【図９】
2007139502.tif 000015
【図１０】
2007139502.tif 000016
【図１１】
2007139502.tif 000017