特許 6107557 角度検出装置および角度検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6107557

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】角度検出装置および角度検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20170327BHJP

   G01D 5/20 20060101ALI20170327BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 K

   G01D5/20 110Q

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-189551(P2013-189551)

(22)【出願日】2013年9月12日

(65)【公開番号】特開2015-55567(P2015-55567A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】514315159

【氏名又は名称】株式会社ソシオネクスト

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100119987

【弁理士】

【氏名又は名称】伊坪 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(74)【代理人】

【識別番号】100135976

【弁理士】

【氏名又は名称】宮本 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】水野 博夫

(72)【発明者】

【氏名】島村 彰

(72)【発明者】

【氏名】新井 隆

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８８６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８１９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０２９０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２４４

Ｇ０１Ｄ ５／２０

Ｇ０１Ｐ ３／４２

Ｇ０１Ｐ ３／４８１

Ｈ０２Ｐ ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転体の回転角度に関する第１角度信号および第１角速度信号を出力する第１の回転計測器と、
前記回転体の回転角度に関する第２角度信号および第２角速度信号を出力する第２の回転計測器と、
前記第１および第２の回転計測器における信号を監視し、前記第１の回転計測器の異常発生および前記第２の回転計測器の異常発生を検出する異常検出部と、
前記第１角度信号および前記第１角速度信号を含む第１の組と、前記第２角度信号および前記第２角速度信号を含む第２の組の一方を選択して第３角度信号および第３角速度信号として出力し、前記第１の回転計測器が正常である時には、前記第１角度信号および前記第１角速度信号を選択して前記第３角度信号および前記第３角速度信号として出力し、前記第１の回転計測器に異常が発生した時に、前記第２の回転計測器が正常であれば、前記第１角度信号と前記第２角度信号の差を段階的に縮小するように補間しながら、前記第２角度信号および前記第２角速度信号を前記第３角度信号および前記第３角速度信号として出力するように切り換える切り換え補間部と、を有することを特徴とする角度検出装置。

【請求項2】

前記切り換え補間部は、切り換え時に出力する前記第３角度信号の変化率が所定の閾値を超えないように補間することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。

【請求項3】

前記切り換え補間部は、前記第１角度信号と前記第２角度信号の差を縮小する方向で、前記第３角度信号の変化率を大きくする加速段階と、前記加速段階の後で前記第３角度信号の変化率を減少させる減速段階と、を有する処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。

【請求項4】

前記切り換え補間部は、前記加速段階と前記減速段階の間に、前記第３角度信号の変化率を前記所定の閾値に近い値とする高速段階を有する処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の角度検出装置。

【請求項5】

前記第１および第２の回転計測器は、レゾルバを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の角度検出装置。

【請求項6】

第１の回転計測器により、回転体の回転角度を検出し、第１角度信号および第１角速度信号を生成し、
第２の回転計測器により、前記回転体の回転角度を検出し、第２角度信号および第２角速度信号を生成し、
前記第１および第２の回転計測器における信号を監視し、前記第１の回転計測器の異常発生および前記第２の回転計測器の異常発生を検出し、
前記第１の回転計測器が正常である時には、前記第１角度信号および前記第１角速度信号を第３角度信号および第３角速度信号として出力し、
前記第１の回転計測器の異常発生を検出した時に、前記第２の回転計測器が正常であれば、前記第１角度信号と前記第２角度信号の差を段階的に縮小するように補間しながら、前記第２角度信号および前記第２角速度信号を前記第３角度信号および前記第３角速度信号として出力するように切り換える、ことを特徴とする角度検出方法。

【請求項7】

前記補間は、切り換え時に出力する前記第３角度信号の変化率が所定の閾値を超えないように行われることを特徴とする請求項６に記載の角度検出方法。

【請求項8】

前記補間の処理は、前記第１角度信号と前記第２角度信号の差を縮小する方向で、前記第３角度信号の変化率を大きくする加速段階と、前記加速段階の後で前記第３角度信号の変化率を減少させる減速段階と、を有することを特徴とする請求項７に記載の角度検出方法。

【請求項9】

前記補間の処理は、前記加速段階と前記減速段階の間に、前記第３角度信号の変化率が前記所定の閾値に近い値とする高速段階を有することを特徴とする請求項８に記載の角度検出方法。

【請求項10】

前記第１および第２の回転計測器は、レゾルバを含むことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の角度検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の技術は、角度検出装置および角度検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レゾルバ等の回転計測器を使用して、回転機（モータ等）の回転角度および回転速度（角速度）を計測することが知られている。計測した回転角度および回転速度は、回転機のサーボ制御などに用いられる。

【0003】

レゾルバは、正弦波発振器から供給される参照信号をそのロータの回転角に応じて振幅変調した信号を出力する。レゾルバとモータとは、それぞれのロータが互いに軸を共有しており、レゾルバの出力信号に基づいてモータの回転角を計測することができる。以下の説明では、レゾルバを使用した例を説明するが、本発明は、回転機（モータ等）の回転角度および回転速度を計測可能な回転計測器であれば適用可能であり、レゾルバに限定されるものではない。また、回転機として、モータを例として説明を行う。

【0004】

レゾルバを含む角度検出装置は、モータのサーボ制御などに使用され、高精度の検出が行えることと共に、高い信頼性を有することが求められる。信頼性を向上するため、同一のモータの回転を検出する２個のレゾルバを設ける二重化を行い、冗長性を持たせた角度検出装置が提案されている。信頼性を一層向上するために、同一のモータの回転を検出する３個以上のレゾルバを設けることも考えられ、本発明はそのような場合にも適用可能であるが、以下の説明では２個のレゾルバを設ける例を説明する。

【0005】

冗長性を持たせた角度検出装置は、レゾルバごとに内部信号を監視し、異常が発生したことを検出する異常検出部を設け、各レゾルバが正常であるかを検出する。この場合に、さらに２個のレゾルバの信号の差を比較して、異常発生の検出精度を向上する場合もある。冗長性を持たせた角度検出装置は、通常は一方のレゾルバ（第１レゾルバ）の計測した回転角度および回転速度を出力する。そして、第１レゾルバに異常が発生したことが検出され、他方のレゾルバ（第２レゾルバ）が正常であれば、第２レゾルバの計測した回転角度および回転速度を出力するように切り換える。

【0006】

このような２個のレゾルバの出力を切り換える場合、単純に異常の発生した第１レゾルバの出力から正常な第２レゾルバの出力に切り換えることが考えられる。しかし、レゾルバでの異常発生から検出までの間に、異常発生したレゾルバの出力と正常なレゾルバの出力との差は広がる。そのため、単純に第１レゾルバの出力から第２レゾルバの出力に切り換えと、角度検出装置の出力の変化が大きくなり、モータの脱調などのモータ制御系の誤動作の原因になる場合が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９−２７３９４２号公報

【特許文献2】特開２００５−１１４４４２号公報

【特許文献3】特開平９−６８４３９号公報

【特許文献4】特開２００９−１５０８２６号公報

【特許文献5】特開２００６−０５８２３２号公報

【特許文献6】特開２００９−２１０２８１号公報

【特許文献7】特開２００２−２４３５００号公報

【特許文献8】特開２００５−００３６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、モータは、小型化のために、より一層高速回転することが求められており、それに伴って、冗長性を持たせた角度検出装置では、高速回転時の速やかな異常検出と、モータ制御系への影響が小さい切り換え方法が求められる。

【0009】

実施形態によれば、異常発生時に、後段の出力信号を利用する制御系への影響が小さい形で出力を変化させる、冗長性を持たせた角度検出装置が開示される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第１の態様の角度検出装置は、第１の回転計測器と、第２の回転計測器と、異常検出部と、切り換え補間部と、を有する。第１の回転計測器は、回転体の回転角度に関する第１角度信号および第１角速度信号を出力する。第２の回転計測器は、回転体の回転角度に関する第２角度信号および第２角速度信号を出力する。異常検出部は、第１および第２の回転計測器における信号を監視し、第１の回転計測器の異常発生および第２の回転計測器の異常発生を検出する。切り換え補間部は、第１角度信号および第１角速度信号を含む第１の組と、第２角度信号および第２角速度信号を含む第２の組の一方を選択して第３角度信号および第３角速度信号として出力する。切り換え補間部は、第１の回転計測器が正常である時には、第１角度信号および第１角速度信号を選択して第３角度信号および第３角速度信号として出力する。切り換え補間部は、第１の回転計測器に異常が発生した時に、第２の回転計測器が正常であれば、第２角度信号および第２角速度信号を第３角度信号および第３角速度信号として出力するように切り換える。切り換え補間部は、この切り換えの際に、第１角度信号と第２角度信号の差を段階的に縮小するように補間しながら切り換える。

【0011】

第２の態様の角度検出方法は、第１および第２の回転計測器の出力から、以下のように角度を検出する。まず、第１の回転計測器により、回転体の回転角度を検出し、第１角度信号および第１角速度信号を生成する。次に、第２の回転計測器により、回転体の回転角度を検出し、第２角度信号および第２角速度信号を生成する。次に、第１および第２の回転計測器における信号を監視し、第１の回転計測器の異常発生および第２の回転計測器の異常発生を検出する。第１の回転計測器が正常である時には、第１角度信号および第１角速度信号を第３角度信号および第３角速度信号として出力する。第１の回転計測器に異常が発生した時に、第２の回転計測器が正常であれば、第２角度信号および第２角速度信号を第３角度信号および第３角速度信号として出力するように切り換える。この切り換えの際に、第１角度信号と第２角度信号の差を段階的に縮小するように補間しながら切り換える。

【発明の効果】

【0012】

第１および第２の態様によれば、同一の回転体の回転角度を検出する２個の回転計測器を設け、異常が発生した場合に回転計測器の出力を切り換えて冗長化した構成で、スムーズな切り換えが行われる。これにより、出力信号を利用する後段への切り換えに伴う影響を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置を搭載したモータ制御システムの構成例を示す図である。

【図2】図２は、図１の第１レゾルバ、第２レゾルバ、第１レゾルバインターフェース、第２レゾルバインターフェースおよびセレクタを含む角度検出装置の詳細な構成を示す図である。

【図3】図３は、図２の角度検出装置における切り換え時の第１回転角度および第２回転角度の変化を示す図である。

【図4】図４は、実施形態のモータ制御システムの構成を示す図である。

【図5】図５は、実施形態における角度検出装置の詳細な構成を示す図である。

【図6】図６は、図１および図２に示したセレクタによる切り換えと、実施形態の切り換え補間部による切り換えを説明する図である。

【図7】図７は、実施形態の切り換え補間部による切り換え補間処理をより具体的に説明する図である。

【図8】図８は、回転角度補間処理において、第２回転角速度に対して、角速度をどの程度増加または減少する量に設定するかを示す図である。

【図9】図９は、図７に示す動作を行う切り換え補間部の回路構成ブロック図である。

【図10】図１０は、補間処理における算出角速度の変化および補間処理で使用する用語を説明する図である。

【図11】図１１は、図９の角度算出部の詳細な構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、図９の角速度算出部の詳細な構成を示すブロック図である。

【図13】図１３は、反転境界角度差生成部の構成を示す図である。

【図14】図１４は、折返し角度抽出部の構成を示す図である。

【図15】図１５は、図１２の制御判定部の制御フローを示すフローチャートである。

【図16】図１６は、図１２の制御判定部の制御フローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施形態を説明する前に、２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置、およびそれを搭載したモータ制御システムの一般的な例を説明する。
図１は、２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置を搭載したモータ制御システムの構成例を示す図である。

【0015】

モータ制御システムは、モータ１１と、第１レゾルバ１２Ａと、第２レゾルバ１２Ｂと、第１レゾルバインターフェース１３Ａと、第２レゾルバインターフェース１３Ｂと、セレクタ１４と、ＣＰＵ１５と、モータ制御部１６と、ドライバ１７と、を有する。第１レゾルバ１２Ａ、第２レゾルバ１２Ｂ、第１レゾルバインターフェース１３Ａ、第２レゾルバインターフェース１３Ｂおよびセレクタ１４が、角度検出装置を形成する。また、第１レゾルバ１２Ａと第１レゾルバインターフェース１３Ａを合わせて第１回転計測器、第２レゾルバ１２Ｂと第２レゾルバインターフェース１３Ｂを合わせて第２回転計測器、と称する場合がある。

【0016】

ＣＰＵ１５は、外部から動作要求を受け取り、モータ制御部１６から制御情報を受け取り、これらに基づいて制御指令を生成して、モータ制御部１６に出力する。モータ制御部１６は、ＣＰＵ１５からの制御指令、およびセレクタ１４からの角度情報および角速度情報に基づいて、モータ制御信号を生成し、ドライバ１７に出力する。ドライバ１７は、モータ制御信号に基づいて駆動信号を生成し、モータ１１に印加する。これに応じて、モータ１１は、所望の回転を行う。

【0017】

第１レゾルバ１２Ａおよび第２レゾルバ１２Ｂは、ロータがモータ１１のロータと軸を共有するように配置され、回転位置に関係する正弦波信号および余弦波信号を発生する。第１レゾルバインターフェース１３Ａおよび第２レゾルバインターフェース１３Ｂは、第１レゾルバ１２Ａおよび第２レゾルバ１２Ｂの出力する正弦波信号および余弦波信号から、モータ１１の回転角度および回転速度（角速度）を演算して出力する。なお、レゾルバ以外にも、回転位置に関係する正弦波信号および余弦波信号を発生するセンサが知られており、レゾルバの代わりにそのようなセンサを使用してもよい。

【0018】

上記のように、第１および第２レゾルバ１２Ａおよび１２Ｂは、同一のモータ１１に配置されており、正常であれば、第１および第２レゾルバインターフェース１３Ａおよび１３Ｂは、同じ回転角度および角速度を出力する。そこで、セレクタ１４は、通常は、第１レゾルバインターフェース１３Ａの出力する第１回転角度および第１角速度を選択して、モータ制御部１６に出力する。もし、第１レゾルバ１２Ａおよび第１レゾルバインターフェース１３Ａからなる第１回転計測器に異常が発生した場合には、セレクタ１４は、第２レゾルバインターフェース１３Ｂの出力する第２回転角度および第２角速度を選択するように切り換える。この場合、第２レゾルバ１２Ｂおよび第２レゾルバインターフェース１３Ｂからなる第２回転計測器に異常が発生していれば、切り換えは行わずに、角度検出装置は、異常が発生したことを、ＣＰＵ１５またはモータ制御部１６に通知する。また、セレクタ１４が第２回転角度および第２角速度を選択するように切り換えた後、第２回転計測器に異常が発生した場合も同様である。なお、以下の説明では、レゾルバの異常を検出する例を説明するが、レゾルバインターフェースを含めた回転計測器の異常を検出する場合も同様である。

【0019】

図２は、図１の第１レゾルバ１２Ａ、第２レゾルバ１２Ｂ、第１レゾルバインターフェース１３Ａ、第２レゾルバインターフェース１３Ｂおよびセレクタ１４を含む角度検出装置の詳細な構成を示す図である。

【0020】

第１レゾルバ１２Ａは、ロータ２１Ａと、励磁コイル２２Ａと、第１検出コイル２３Ａと、第２検出コイル２４Ａと、を有する。正弦波発振器からの参照信号が、ロータ２１Ａの回転角度に応じて振幅変調されて励磁コイル２２Ａに印加され、第１検出コイル２３Ａおよび第２検出コイル２４Ａに回転角度に応じた正弦波信号および余弦波信号が誘起される。第１検出コイル２３Ａの両端に誘起される正弦波信号は、第１レゾルバインターフェース１３Ａの増幅回路２５Ａで増幅された後、ＡＤＣ２７Ａでデジタル信号に変換されて、角度演算回路２９Ａに供給される。同様に、第２検出コイル２４Ａの両端に誘起される余弦波信号は、第１レゾルバインターフェース１３Ａの増幅回路２６Ａで増幅された後、ＡＤＣ２８Ａでデジタルデータに変換されて、角度演算回路２９Ａに供給される。角度演算回路２９Ａは、ＡＤＣ２７ＡおよびＡＤＣ２８Ａの出力するデータから、ロータ２１Ａの第１回転角度Ｒ１および第１角速度ω１を演算して出力する。第２レゾルバ１２Ｂおよび第２レゾルバインターフェース１３Ｂは、上記と同じであるので説明は省略する。また、レゾルバおよびレゾルバインターフェースについては、列記した特許文献等に記載されており、広く知られているのでこれ以上の説明は省略する。

【0021】

異常監視部１８は、第１検出コイル２３Ａ、第２検出コイル２４Ａ、第１検出コイル２３Ｂおよび第２検出コイル２４Ｂの出力するアナログ信号を監視して、第１レゾルバ１２Ａおよび第２レゾルバ１２Ｂが正常であるか、すなわち異常が発生したかを監視する。異常検出部１９は、異常監視部１８の監視信号から、第１レゾルバ１２Ａが正常であるか否か（異常であるか）、第２レゾルバ１２Ｂが正常であるか否か（異常であるか）を検出する。レゾルバの異常発生は、特許文献７に記載される方法で、各レゾルバのみの信号を監視することにより検出される。この際、必要に応じて角度演算回路の出力を利用する。また、第１レゾルバ１２Ａからの信号と第２レゾルバ１２Ｂからの信号を比較することにより、より高精度に異常の発生を検出できる。ここでは、異常発生の検出方法は、特に限定しないが、一般レゾルバの異常発生は、発生から検出まである程度の時間が必要である。また、レゾルバインターフェースに異常が発生する場合もあり、第１および第２レゾルバインターフェース１３Ａおよび１３Ｂを含めて異常監視を行うようにしてもよい。言い換えれば、第１回転計測器および第２回転計測器のそれぞれで異常発生を検出するようにしてもよい。

【0022】

異常検出部１９は、第１回転計測器と第２回転計測器の両方が正常の場合には、例えば第１の検出信号を選択する選択信号ＳＥＬをセレクタ１４に出力する。これに応じて、セレクタ１４は、第１回転角度Ｒ１および第１角速度ω１を選択して、第３回転角度Ｒ３および第３角速度ω３として出力する。

【0023】

異常検出部１９は、第１回転計測器に異常が発生したことを検出した場合には、第２回転計測器の出力する第２回転角度Ｒ２および第２角速度ω２を含む第２の検出信号を選択するように切り換える選択信号ＳＥＬをセレクタ１４に出力する。これに応じて、セレクタ１４は、第２回転角度Ｒ２および第２角速度ω２を選択して、第３回転角度Ｒ３および第３角速度ω３として出力する。ただし、第１回転計測器に異常が発生した時に、すでに第２回転計測器にも異常が発生していた場合には、異常検出部１９は、第１と第２の検出信号のいずれも検出しない選択信号ＳＥＬをセレクタ１４に出力し、異常発生を知らせる信号を出力する。これは、第２の検出信号を選択するように切り換える選択信号ＳＥＬを出力した後で、第２回転計測器に異常が発生した場合も同様である。

【0024】

図３は、図２の角度検出装置における切り換え時の第１回転角度Ｒ１および第２回転角度Ｒ２の変化を示す図である。
図３において、Ｐは第１回転計測器および第２回転計測器が正常な場合の、第１回転角度Ｒ１および第２回転角度Ｒ２の変化を示す。第１回転計測器および第２回転計測器が正常であるから、第１回転角度Ｒ１および第２回転角度Ｒ２は同じ値を示す。

【0025】

図３において、参照番号３０で示す時間に、第１回転計測器に異常が発生した場合を考える。第２回転計測器は正常であるから、第２回転角度Ｒ２はモータの回転に応じてＱ２で示すように変化する。一方、第１回転計測器は異常であるから、第１回転角度Ｒ１の値は、Ｑ１で示すように変化し、第２回転角度Ｒ２との差が時間の経過と共に広がる。

【0026】

前述のように、レゾルバ（回転計測器）の異常発生の検出は、発生から検出まである程度の時間が必要である。図３に示すように、参照番号３１で示す時間に第１回転計測器に異常が発生したことを検出したと仮定すると、Ｑ１とＱ２の差は広がっている。そのため、セレクタ１４が、Ｒ３およびω３として出力するデータを、Ｒ１およびω１の組からＲ２およびω２の組に切り換えると、Ｒ３およびω３は非常に大きく変化する場合が起こる。

【0027】

セレクタ１４の出力するＲ３およびω３は、モータ制御部１６において、サーボ制御に使用されており、大きな変化を生じると、サーボ制御に悪影響を及ぼし、最悪の場合には脱調などが発生する。この場合問題になるのが、回転角度Ｒ３の大きな変化である。

【0028】

モータは、小型化のために、より高速回転することが求められている。そのため、回転計測器の異常発生の検出時間が同じでも、その間の第１検出信号と第２検出信号の差は大きくなり、サーボ制御への影響が大きくなる。

【0029】

したがって、２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置には、レゾルバに異常が発生した場合に、後段のサーボ制御などへ悪影響を及ぼさない形で、正常なレゾルバの検出した回転角度に切り換えることが求められる。以下に説明する実施形態では、切り換え動作を改良した２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置が開示される。

【0030】

図４は、実施形態のモータ制御システムの構成を示す図である。このモータ制御システムは、モータ１１と、第１レゾルバ１２Ａと、第２レゾルバ１２Ｂと、第１レゾルバインターフェース１３Ａと、第２レゾルバインターフェース１３Ｂと、ＣＰＵ１５と、モータ制御部１６と、ドライバ１７と、切り換え補間部４０と、を有する。言い換えれば、実施形態のモータ制御システムは、２個のレゾルバを有する冗長化した角度検出装置を搭載したシステムであり、図１の構成で、セレクタ１４の代わりに切り換え補間部４０を設けたことが異なり、他は図１のシステムと同じである。したがって、切り換え補間部４０以外の部分について説明は省略する。

【0031】

図５は、実施形態における角度検出装置の詳細な構成を示す図である。実施形態の角度検出装置は、第１レゾルバ１２Ａ、第２レゾルバ１２Ｂ、第１レゾルバインターフェース１３Ａ、第２レゾルバインターフェース１３Ｂおよび切り換え補間部４０を有する。言い換えれば、実施形態の角度検出装置は、図２の構成で、セレクタ１４の代わりに切り換え補間部４０を設けたことが異なり、他は図２の角度検出装置と同じである。第１レゾルバ１２Ａおよび第１レゾルバインターフェース１３Ａを含み、第１検出信号（第１回転角度Ｒ１および第１回転角速度ω１）を出力する部分を第１回転計測器と称する。同様に、第２レゾルバ１２Ｂおよび第２レゾルバインターフェース１３Ｂを含み、第２検出信号（第２回転角度Ｒ２および第２回転角速度ω２）を出力する部分を第２回転計測器と称する。

【0032】

実施形態の切り換え補間部４０は、第１回転計測器および第２回転計測器が正常であれば、第１検出信号を選択して、第３回転角度Ｒ３および第３回転角速度ω３として出力する。切り換え補間部４０は、第１回転計測器に異常が発生した場合、第２回転計測器が正常であれば、第２検出信号を選択して、第３回転角度Ｒ３および第３回転角速度ω３として出力するように、選択を切り換える。以上の機能は、図１および図２のセレクタ１４と同じである。さらに、実施形態の切り換え補間部４０は、第１検出信号から第２検出信号に選択を切り換える時に、単純に切り換えるのではなく、第３回転角度Ｒ３が段階的に第２回転角度Ｒ２との差を縮小するように補間しながら切り換える。

【0033】

図６は、図１および図２に示したセレクタ１４による切り換えと、実施形態の切り換え補間部４０による切り換えを説明する図である。
図６では、説明を簡略にするために、第１回転計測器に異常が発生した時の第１回転角速度ω１と第２回転角速度ω２が等しく且つその後一定で、第１回転角度Ｒ１および第２回転角度Ｒ２が異なるとして説明を行う。さらに、Ｑ１は第１回転角度Ｒ１を示し、Ｑ２は第２回転角度Ｒ２を示し、０＜ω１＝ω２＝一定であるから、Ｑ１とＱ２は単調増加する平行な直線となる。

【0034】

図６の（Ａ）は、セレクタ１４による切り換えを示す。セレクタ１４は、第１検出信号（第１回転角度Ｒ１および第１回転角速度ω１）を第２検出信号（第２回転角度Ｒ２および第２回転角速度ω２）に切り換えるだけであるから、第１回転角度Ｒ１から第２回転角度Ｒ２への変化は瞬時に終了する。したがって、この場合の回転角速度の変化は非常に大きい。

【0035】

モータ制御系では、上記のような回転角度の変化が発生すると、制御目標の角度が大きく変化したことになり、目標角度になるように回転角速度を大きく変化させる制御を行う。これに応じて、ドライバ１７は、駆動信号を急激に変化させるため、脱調などの悪影響が発生する。また、駆動信号に応じてモータ１１の回転速度が急激に変化し、目標回転速度に近づくが、今度は逆に急激に減速するが、イナーシャの関係で目標回転速度を超えて変化し、このような制御を繰り返して目標回転速度に収束することになる。言い換えれば、回転速度が振動しながら目標回転速度に収束する。このように、図１および図２に示したセレクタ１４による瞬時の切り換えでは、検出信号を利用する後段に悪影響を及ぼす。
図６の（Ｂ）は、元の回転角度Ｑ１から目標回転角度Ｑ２への変化をサーボ制御系の最大許容角速度Δωで変化させる補間処理を行った場合を示す。元の回転角度Ｑ１に対する角速度をΔω増加させる。この場合、モータ制御系の影響は最小で済むが、切り換え時間が長くなる。

【0036】

例えば、ドライバ１７がモータ１１をＰＷＭ駆動する時、ＰＷＭのキャリア周波数１周期内において指定した制御量(Ang_L)をＰＷＭのキャリア周波数(fc)とモータ回転数(R[rps])から次のように定義する。
Ang_L < 360 x R/fc[°]
このAng_Lの変化量で回転動作したときの角速度をωMAXとする。この角速度ωMAXは、ＰＷＭ駆動で実現できる最大変化量である。

【0037】

図６の（Ｃ）は、元の回転角度Ｑ１から目標回転角度Ｑ２への変化を角速度ωMAXで行った場合を示す。この場合、元の回転角度Ｑ１に対する角速度に加速用角速度Δωを加えてωMAXとする。
ωMAXで切り換えを行えば短時間で切り換えが可能であるが、急にωMAXにしてしまうと、図６の（Ａ）の場合と同様にモータ制御系に悪影響を及ぼす。

【0038】

図６の（Ｄ）は、実施形態のモータ制御システムの切り換え補間部４０における補間処理を示す。この補間処理では、元の回転角度Ｑ１から目標回転角度Ｑ２への変化を、角速度を段階的に変化させて行う。図６の（Ｄ）では、元の回転角度Ｑ１に対する角速度から、単位処理時間ごとに角速度を少し加速して補間回転角度を算出し、さらに角速度を少し加速して補間回転角度を算出する処理を繰り返す。そして、角速度が上記のωMAXにまで増加すると、ωMAXでの加速を維持しながら単位処理時間ごとに補間回転角度を算出する。補間回転角度が、回転角度Ｑ２に近づくと、角速度をωMAXから減少させ、補間回転角度が、回転角度Ｑ２に一致すると、完全に第２回転計測器の出力に切り換える。

【0039】

図７は、実施形態の切り換え補間部４０による切り換え補間処理をより具体的に説明する図である。図６の（Ｄ）に示した例では、第１回転計測器に異常が発生した時の第２回転角速度ω２は、その後一定で変化しないとして説明したが、実際にはモータ１１の回転に応じて変化する。図７において、Ｑ１は第１回転角度Ｒ１の変化を示し、参照番号３１で示す時間に異常発生が検出され、第２検出信号（第２回転角度Ｒ２および第２回転角速度ω２）への切り換えが開始される。図７では、Ｑ１は角速度が一定であるとして示しているが、参照番号３１で示す時間以後どのように変化しても処理には関係しない。Ｑ２は、第２回転角度Ｒ２の変化曲線を示し、参照番号３１で示す時間において、すでにＱ１とは異なる角度となっており、角速度も既に異なっており、その後も変化する。

【0040】

図７は、切り換え開始時に第２回転角度Ｒ２は第１回転角度Ｒ１より大きく、Ｒ１を徐々に増加させてＲ２に一致させ、その後Ｒ２に切り換える場合を示している。なお、第３角速度ω３は、参照番号３１で示す時間において、ω１からω２に切り換えられ、以下の説明における角速度は回転角度Ｒ３を演算する補間処理にのみ関係する。

【0041】

図７において、Ｆは加速境界角度差の変化曲線を示し、Ｇは折り返し角度の変化曲線を示し、Ｈは減速境界角度差の変化曲線を示す。加速境界角度差の変化曲線Ｆは、切り換え補間処理において、第１回転角度Ｒ１から第２回転角度Ｒ２に変化させる場合に、角速度を最大角速度ωMAXまで段階的に増加させる時点を示す。折り返し角度の変化曲線Ｇは、加速境界角度差の変化曲線Ｆ上の状態から、最大角速度ωMAXで第２回転角度Ｒ２に近づくように加速する範囲の中間となる時点を示す。減速境界角度差の変化曲線Ｈは、第２回転角度Ｒ２に近づいたので、最大角速度ωMAXから第２回転角速度ω２に近づくように減速を開始する時点を示す。回転角度を補間するために、角速度をどの程度増加または減少させるかは、その時点の第２回転角速度ω２に応じて決定する。

【0042】

図８は、回転角度補間処理において、第２回転角速度ω２に対して、角速度をどの程度増加または減少する量に設定するかを示す図である。図８に示すように、角速度を増加または減少させる量は、第２回転角速度ω２に比例するように決定する。

【0043】

次に、回転角度Ｒ３をどのように補間処理するかについて、図７の例で詳しく説明する。
補間処理は、参照番号３１で示す時間（ｔ１）において開始される。ｔ１の時の第１回転角度Ｒ１であり、これが切り換え開始時の補間した第３回転角度Ｒ３１となる。ｔ１の時、第１回転角度Ｒ１より第２回転角度Ｒ２の方が進んでいる（プラス）ので、その時点の第２回転角速度ω２１より加速してＲ３を演算する必要がある（加速しないとＲ２に追いつかない）。図８にしたがって、ω２１に対してΔω１増加させるので、切り換え処理開始時のＲ３を演算する補間処理のための回転角速度ω３１はω２１＋Δω１となる。

【0044】

１単位制御周期経過し、参照番号３２で示す時間（ｔ２）になると、第３回転角度Ｒ３２は、Ｒ３１＋（ω２１＋Δω１）（ｔ２−ｔ１）である。ｔ２の時、第２回転角速度ω２はω２２であり、図８にしたがって、ω２２に対してさらにΔω２増加させるので、補間処理のための回転角速度ω３２はω２２＋Δω１＋Δω２となる。

【0045】

図７では、４回処理を繰り返すことにより、第３回転角度Ｒ３は増加し、参照番号３３で示す時点で、加速境界角度差の変化曲線Ｆに到達する。この時点でのＲ３を増加させる回転角速度ω３４はω２４＋Δω１＋Δω２＋Δω３＋Δω４となる。次に、第３回転角度Ｒ３を最大角速度ωMAXで加速するとして演算し、単位制御周期ごとに演算値を出力する。この状態を、第３回転角度Ｒ３が減速境界角度差の変化曲線Ｈに到達するまで維持する。

【0046】

参照番号３４で示す時間に、第３回転角度Ｒ３が減速境界角度差の変化曲線Ｈに到達すると、補間処理のための回転角速度の最大角速度ωMAXからの減速を開始する。減速の補間処理は、加速の補間処理に類似しており、その時点の回転角速度と第２回転角速度ω２の値から減速する加速度を決定する。

【0047】

以上の処理を繰り返すことで、第３回転角度Ｒ３は、第２回転角度Ｒ２に近づき、参照番号３５で示す時間に、第３回転角度Ｒ３は第２回転角度Ｒ２に一致する。それ以後は、第２回転角度Ｒ２を第３回転角度Ｒ３として出力する。

【0048】

以上まとめると、実施形態の切り換え補間部４０は、以下の手順で切り換え補間処理を行う。
（１）レゾルバ同士の角度差を求める。
（２）切り換え先の角速度ωからΔωを求める。
（３）角度差の正負状態とΔωとωから補間処理のための切り換え中の算出角速度を求める。
（４）切り換え中の算出角速度が、上限、下限のリミット値になったならリミット値に切り換える。
（５）目標角度に近づいたら上記の（３）の逆方向の演算を行い、切り換え中の算出角速度を求める。
（６）切り換え中の算出角速度を積分する事により算出角度を求める。
（７）以上のようにして、算出角度が切り換わり先のレゾルバ角度に接近していく。

【0049】

図９は、上記の動作を行う切り換え補間部４０の回路構成ブロック図である。
切り換え補間部４０は、セレクタ４１、角度偏差算出部（Ｒ１−Ｒ２）４２と、セレクタ４３と、初回保持部４４と、角速度算出部４５と、角度算出部４６と、０〜３６０°変換部４７と、を有する。

【0050】

セレクタ４１は、選択信号ＳＥＬに応じて、第１回転計測器からの第１回転角度Ｒ１と第２回転計測器からの第２回転角度Ｒ２の一方を選択して、角度Ｂとして出力する。選択信号ＳＥＬは、セレクタ４１が、第１回転計測器が正常であればＲ１を、第１回転計測器が異常であることが検出されるとＲ２を選択する信号である。

【0051】

角度偏差算出部（Ｒ１−Ｒ２）４２は、Ｒ１とＲ２の差を、異常の発生に備えて常時演算する。
セレクタ４３は、選択信号ＳＥＬに応じて、第１回転計測器からの第１回転角速度ω１と第２回転計測器からの第２回転角速度ω２の一方を選択して、切り換え先角度Ｂとして出力する。

【0052】

初回保持部４４は、第１回転計測器に異常が検出され、選択信号ＳＥＬが切り換わった時、角度偏差算出部（Ｒ１−Ｒ２）４２の出力する角度差Ｒ１−Ｒ２を保存し、切り換え直後の角度差Ｃとして出力する。

【0053】

角速度算出部４５は、角度差Ｃと、セレクタ４１から出力される切り換え先角度Ｂ（切り換え処理中は第２回転角度Ｒ２）を受け、切り換え中の算出角速度Ｓの生成を行う。角速度算出部４５は、Ｒ１とＲ２の角度差の補間処理を、モータ制御系への影響がないよう、補間処理の進行状態ごとに区分して行うことにより、切り換え時間の短縮を実現している。また、制御周期毎に切り換え先の角速度ωを確認していくことで、切り換え中に角速度が変化した場合でも追従して角速度を算出していく。

【0054】

角度算出部４６は、角度差Ｃと、セレクタ４１から出力される第２回転角度Ｒ２および角速度算出部４５の出力する切り換え中の算出角速度Ｓを受け、段階的に変化する算出回転角度Ａの生成を行う。補間回転角度は、切り換え時間を短縮すると共に、モータ制御系に影響のない角度差で段階的に変化するように補間処理して生成される。また、角度算出部４６は、単位制御周期ごとに、切り換え先である第２回転計測器の出力する角速度ω２を確認していくことで、切り換え中に角速度が変化した場合でも追従して角速度を算出していく。また、角度算出部４６は、切り換え先である第２回転計測器の出力する回転角度Ｒ２と、角速度算出部４５が生成した角速度から算出した角速度Ｓに対して、常に比較、差分を求め、角速度算出部４５に切り換え先との角度差（切り換え中角度差）Ｄとして提供している。

【0055】

０〜３６０°変換部４７は、角度算出部４６が求めた回転角度値Ａがマイナスや３６０°を越えている場合、０°から３６０°の間の値に修正する。

【0056】

ここで、上記の切り換え補間処理における算出角速度の変化および使用する用語を説明する。

【0057】

図１０は、補間処理における算出角速度の変化および補間処理で使用する用語を説明する図である。図１０は、図６の（Ｄ）で使用した図に対応し、説明を簡単にするため、切り換え先である第２角度計測器の第２回転角度Ｒ２と切り換え元の第１角度計測器の第１回転角度Ｒ１の変化を直線で示すが、前述のように、実際は常に変動する曲線である。

【0058】

・折返し角度
折返し角度とは、切り換え先の角度Ｂ（Ｒ２）から、切り換え時の角度差Ｃの１／２の角度異なる角度である。Ｂ（Ｒ２）が変動している為、下記式より常に補正が掛かる。
折返し角度＝Ｂ＋Ｃ／２（Ｒ１＜Ｒ２の時Ｃは負、Ｒ１＞Ｒ２の時Ｃは正）

【0059】

・加速境界角度差
加速境界角度差とは、切り換え時の角度差Ｃの補正方向が進みの場合（Ｒ１＜Ｒ２）、切り換え中の角速度ＳがωMAXに到達したときの角度差とする。例えば、図７に示した例では、４回目の単位制御周期でωMAXに到達したときの例である。

【0060】

加速境界角度差は、切り換え時の角度差Ｃの補正方向が遅れの場合（Ｒ１＞Ｒ２）、詳細を後述する減速境界角度差の反対の所にある。但し速度差に差分がある可能性を考慮し、下記補正項を付ける。

【0061】

（ケース１）切り換え時の角度差Ｃの補正方向が進みの場合（Ｒ１＜Ｒ２）
ωMAX＝ω４＋Δω１＋Δω２＋Δω３＋Δω４とすると、加速境界角度差＝（ω１＋Δω１）ｔ１＋（ω２＋Δω１＋Δω２）ｔ２＋（ω３＋Δω１＋Δω２＋Δω３）ｔ３＋（ω４＋Δω１＋Δω２＋Δω３＋Δω４）ｔ４

【0062】

（ケース２）切り換え時の角度差Ｃの補正方向が遅れの場合（Ｒ１＞Ｒ２）
加速境界角度差＝ω／（ωｄｍ＋ωｓ）／２）
ただし、ωｓ：切り換え時の第２回転計測器の第２角速度ω２
ωｄｍ：境界角度達成時の切り換え中の角度差Ｄｍ到達時の角速度

【0063】

・減速境界角度差
切り換え時の角度差Ｃの補正方向が進みの場合、加速境界角度差の反対の所にある。但し速度差に差分がある可能性を考慮し、下記補正項を付ける。

【0064】

減速境界角度差とは、切り換え時の角度差Ｃの補正方向が遅れの場合、切り換え中の角速度ＳがωMINに到達したときの角度差とする。

【0065】

（ケース１）切り換え時の角度差Ｃの補正方向が進みの場合（Ｒ１＜Ｒ２）
減速境界角度差＝ω／（ωｄｍ＋ωｓ）／２）
ただし、ωｓ：切り換え時の第２回転計測器の第２角速度ω２
ωｄｍ：境界角度達成時の切り換え中の角度差（Ｄｍ）到達時の角速度

【0066】

（ケース２）切り換え時の角度差Ｃの補正方向が遅れの場合（Ｒ１＞Ｒ２）
ωMAX＝ω４−Δω１−Δω２−Δω３−Δω４とすると、加速境界角度差＝（ω１−Δω１）ｔ１＋（ω２−Δω１−Δω２）ｔ２＋（ω３−Δω１−Δω２−Δω３）ｔ３＋（ω４−Δω１−Δω２−Δω３−Δω４）ｔ４

【0067】

・算出角度Ａ
算出角度Ａとは、この切り換え補間部４０の角度算出部４６が生成した回転角度のことであり、図１０では、Ｑ１からＱ２に段階的に変化する線上の折れ曲がった点の示す角度に相当する。

【0068】

・切り換え中の角速度Ｓ
切り換え中の角速度Ｓとは、補間角度を決定していく変位を角速度として表したものである。
切り換え立ち上がりと切り換わり終了では、切り換え先の第２回転計測器の角速度ω２に一致し、折返し角度付近では、最大(最小)角速度になるような曲線で示される。

【0069】

・切り換え時の角度差Ｃ
切り換え開始時における、切り換え元の第１回転計測器の回転角度Ｒ１と、切り換え先の第２回転計測器の回転角度Ｒ２の差である。切り換え時の角度差Ｃは、切り換わり終了まで、変わらず保持される。

【0070】

・切り換え先の第２回転計測器の回転角度Ｒ２との角度差Ｄ
切り換え先の第２回転計測器の回転角度Ｒ２と比較した角度差のことである。開始時には、切り換え時の角度差Ｃと同値であり、切り換わり終了時は”０”になっている。

【0071】

・境界角度到達時の切り換え先との角度差Ｄｍ
Ｄｍ＝切り換え直後の角度差Ｃ−切り換え先との角度差Ｄ
実施形態における切り換え中の算出角度Ａの算出の基本原理を、図１０と関連付けて説明すると、以下のようになる。

【0072】

Ｑ１上の参照番号３１で示す切り換え開始の時点から、算出角度Ａが加速境界角度差Ｆに到達するまでは、Ｑ２（Ｒ２）の方がＱ１（Ｒ１）より進んでいるので、サーボ制御に影響しないように徐々に加速し、順次算出角度Ａを算出して出力する。算出角度Ａが、加速境界角度差Ｆに到達した時には、算出角速度Ｓが最大角速度に達しており、加速境界角度差Ｆと減速境界角度差Ｈの間は、算出角速度Ｓを最大角速度に固定して、順次算出角度Ａを算出して出力する。したがって、加速境界角度差Ｆと減速境界角度差Ｈの間は、高速状態である。その後、算出角度Ａが減速境界角度差Ｈに達すると、減速を行い、算出角度Ａが第２回転計測器の出力する第２回転角度Ｒ２に一致する時には、算出角速度Ｓが第２回転計測器の出力する角速度ω２に一致するようにする。

【0073】

Ｑ２（Ｒ２）の方がＱ１（Ｒ１）より遅れている時には、上記と逆に、まず減速処理し、最小角速度で進んだ後、加速して、算出角速度Ｓが第２回転計測器の出力する角速度ω２に一致するようにする。

【0074】

上記の説明は、切り換え処理中に、算出角速度Ｓが、最大または最少角速度になる場合であるが、最大または最少角速度になる前に、折返し角度Ｇに達する場合がある。その場合には、算出角速度Ｓが、折返し角度Ｇに達した時に、加速と減速を切り換える。

【0075】

以上説明した用語を用いて、図９の各部を説明する。
図１１は、図９の角度算出部４６の詳細な構成を示すブロック図である。
角度算出部４６は、乗算器５１と、時間幅レジスタ５２と、減算器５３と、角度差保持部５４と、初期値算出部５５と、減算器５６と、初期信号発生部５７と、セレクタ５８と、角度偏差算出部５９と、収束判定部６０と、セレクタ６１と、を有する。角度算出部４６は、算出角度Ａの生成と、切り換え先との角度差Ｄの生成を行う。

【0076】

初期値算出部（Ｂ−Ｃ）５５は、切り換え先の回転角度であるＢと切り換え時の角度差Ｃから、切り換え時の第１回転計測器の出力する回転角度Ｒ１を算出する。
初期信号発生部５７は、選択信号ＳＥＬに応じて、切り換え時の最初の補間処理を行う間のみ有効になる初期信号を発生する。

【0077】

セレクタ５８は、初期信号が有効の期間Ｂ側を選択し、それ以外の時にはＡ側を選択する。したがって、セレクタ５８は、切り換え時の最初の補間処理のみＲ１を、それ以後は減算器５６が出力するその時点の角度差を、切り換え中の角度Ｉとして出力する。

【0078】

角度偏差算出部（Ｂ−Ｉ）５９は、切り換え先の回転角度であるＢと切り換え中の角度Ｉの差を算出して切り換え中の角度差Ｄとして出力する。

【0079】

判定部６０は、セレクタ６０の切り換え信号を出力する。この切り換え信号は、セレクタ６０が、初期および収束後にはＢ側を、その間はＡ側を選択して算出角度Ａとして出力するように制御する。判定部６０は、切り換え中の角度差Ｄがあらかじめ設定した範囲に収束したかを判定する。これにより算出誤差による角度収束が不完全な場合でも、算出角度はＢ、すなわちＲ２に切り換えられる。

【0080】

乗算器５１は、切り換え中の算出角速度Ｓに、時間幅レジスタ５２に保持された単位制御周期Ｔを乗算し、単位制御周期Ｔの間の回転角度を算出する。
減算器５３は、角度差保持部５４に保持された前回の角度差から乗算器５１の出力する回転角度量を減算し、その時点の角度差を算出する。

【0081】

角度差保持部５４は、切り換え開始時には、角度差Ｃを保持し、それ以後減算器５３の出力するその時点の角度差を保持するように保持する値を更新する。
減算器５６は、切り換え先の回転角度Ｒ１から減算器５３の出力するその時点の角度差を減算し、その時点の算出角度を求める。

【0082】

以上の通り、前回の角度差から、単位制御周期Ｔの間の算出角速度Ｓに対応する回転量を減算していくことで、その時点の算出角度を求める。このようにして求められたその時点の算出角度は、補間切り換え処理中、セレクタ５８およびセレクタ６１を介して算出角度Ａとして出力され、収束すると、算出角度Ａとして切り換え先の回転角度Ｒ２が出力される。

【0083】

図１２は、図９の角速度算出部４５の詳細な構成を示すブロック図である。角速度算出部４５は、切り換え中の算出角速度Ｓの生成を行い、切り換え中の算出角速度Ｓを、加速状態、高速状態、減速状態のように変化させることで、モータ制御系の影響がでない、切り換え時間の短縮を実現している。

【0084】

角速度算出部４５は、折返し角度抽出部７１と、初回角速度保持部７２と、反転境界角度差生成部７３と、制御判定部７４と、ω−Δωテーブル７５と、加減算器７６と、前回値保持部７７と、加算器７８と、最大値最小値保持部７９と、セレクタ８０と、を有する。

【0085】

折返し角度抽出部７１および反転境界角度差生成部７３については後述する。
初回角速度保持部７２は、選択切り換え信号ＳＥＬＡに応じて、切り換え時の切り換え先の第２回転計測器の出力する回転角速度ω２をラッチして初回角速度ωｓとして保持する。

【0086】

ω−Δωテーブル７５は、図８の関係を記憶したテーブルで、ω２からΔωを生成する。これは、角速度によりモータ制御系に影響のないΔωが異なることが予想されるためである。また、角速度ωは、制御単位ごとに新しい値を使用するようにしており、これにより、切り換え中に角速度ωが変化した場合にも追従できる。

【0087】

加減算器７６は、Δωと前回値保持部７７に保持された前回の角速度から新たな加速度を算出する。単位制御周期ＴごとにΔωを加算してゆくことで、加速状態から高速状態に近づけてゆく。なお、減速の場合はマイナスの値を加算する。このように、加減算器７６と前回値保持部７７は、Δω１、Δω１＋Δω２、Δω１＋Δω２＋・・・を順次生成する。加減算器７６の演算が、加算か減算かの制御は、制御判定部７４が行う。

【0088】

加算器７８は、ωとΔω１＋Δω２＋・・・を足し合わせる。
以上のようにして、加速期間中と減速期間中の角速度を生成する。

【0089】

最大値最小値保持部７９は、モータ制御での最大値ωMAXおよび最小値ωMINを保持し、Ｒ２がＲ１より進んでいる時には最大値ωMAXを、Ｒ２がＲ１より遅れている時には最小値ωMINを、出力する。

【0090】

制御判定部７４は、前述の加減算器７６の制御およびセレクタ８０における切り換え中の算出角速度Ｓの選択制御を行う。

【0091】

セレクタ８０は、制御判定部７４の制御に基づいて、ω＋Δω１＋Δω２＋・・・と最大値(最小値)のいずれかを選択し、切り換え中の算出角速度Ｓとして出力する。

【0092】

反転境界角度差生成部７３は、後述する図１３の構成を有し、角速度の変化に合わせて減速又は加速境界角度差の生成を行う。例えば、高速状態から減速状態への推移であれば、減速境界角度差の生成を行う。切り換え中の角度差が減速境界角度を達成すると、減速を開始する。

【0093】

折返し角度抽出部７１は、後述する図１４の構成を有し、折返し角度の生成を行う。
図１３は、反転境界角度差生成部７３の構成を示す図である。
反転境界角度差生成部７３は、ωｄｍ抽出部８１と、境界角度達成監視部８２と、平均算出部８３と、除算器８４と、減算器８５と、乗算器８６と、を有する。

【0094】

境界角度達成監視部８２は、切り換え中の角度差Ｄｍが境界角度に到達したかを監視し、到達すると到達信号を出力する。
ωｄｍ抽出部８１は、第２回転計測器の出力する第２回転角速度ω２を監視し、到達信号が出力された時の第２回転角速度ωｄｍを抽出する。

【0095】

平均算出部８３は、第２回転角速度ω２の切り換え開始時の角速度ωｓとωｄｍの平均（ωｄｍ＋ωｓ）／２を算出する。
除算器８４は、第２回転角速度ω２を上記の平均（ωｄｍ＋ωｓ）／２で除して、前述の補正項を算出する。

【0096】

減算器８５は、切り換え時の角度差ＣからＤｍを減じて加速（減速）境界角度差を算出する。
乗算器８６は、加速（減速）境界角度差に補正項を乗じて、加速（減速）境界角度差を算出し、反転境界角度Ｄｄとして出力する。

【0097】

図１４は、折返し角度抽出部７１の構成を示す図である。折返し角度抽出部７１は、折返し角度の生成を行う。
折返し角度抽出部７１は、切り換え時の角度差Ｃの１／２を算出する１／２算出部８７と、１／２算出部８７の出力と切り換え先の角度Ｂを加算する加算器８８と、を有する。

【0098】

図１５および図１６は、図１２の制御判定部７４の制御フローを示すフローチャートである。図１５および図１６を参照して制御判定部７４の制御を説明する。
制御判定部７４に入力する信号は、次の５つである。

【0099】

切り換え中の角度差Ｄ
切り換え時の角度差Ｃ
切り換え中の算出角速度Ｓ
切り換え先の角速度ω２
反転境界角度差Ｄｄ

【0100】

また、制御判定部７４からの出力情報は、次の２つである。
セレクタ８０の選択信号（加速、減速、最大速度切り換え、最小速度切り換え）
加減算器７６の制御信号。

【0101】

また、制御判定部７４で、境界角度達成時の切り換え先との角度差Ｄｍが生成される。
ステップＳ１１では、切り換え時の角度差Ｃから補正方向が、進み方向であるか遅れ方向であるか判定し、進み方向であればステップＳ１２に進み、遅れ方向であればステップＳ４１に進む。

【0102】

ステップＳ１２では、切り換え中の角度差Ｄと、加速境界角度、折返し角度および減速境界角度との比較、および角速度と最大角速度との比較を行う。加速境界角度に達していなければステップＳ１３に進む。加速境界角度に達しているが、折返し角度に到達していればステップＳ２１に進む。すでに最大角速度ωMAXを超えて一定の角速度になっていればＳ１２に戻る。減速境界角度（反転境界限界角度差Ｄｄ）に達していれば、ステップＳ３１に進む。

【0103】

ステップＳ１３では、その時点の第２回転角速度ω２にΔωｎを加えて（加速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成する。
ステップＳ１４では、切り換え中の算出角速度Ｓが最大値に達したかを判定し、達していればステップＳ１５に進み、達していなければＳ１２に戻る。

【0104】

ステップＳ１５では、加速度境界角度に到達したと決定する。
ステップＳ１６では、切り換え中の角度差Ｄを、加速度境界角度到達時の切り換え中の角度Ｄｍとして決定する。

【0105】

ステップＳ１７では、切り換え中の算出角速度Ｓを最大値（ωMAX）に切り換え、Ｓ１２に戻る。
ステップＳ２１では、切り換え中の算出角速度Ｓが最大値（ωMAX）に達しているか判定し、達していればＳ１２に戻り、達しておらず加速中であればステップＳ２２に進む。

【0106】

ステップＳ２２では、減速境界角度差を、折返し角度と同じ位置に設定する。
ステップＳ２３では、その時点の第２回転角速度ω２からΔωｎを減じて（減速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成し、Ｓ１２に戻る。

【0107】

ステップＳ３１では、切り換え中の算出角速度Ｓに対して減速処理に切り換える。
ステップＳ３２では、その時点の第２回転角速度ω２からΔωｎを減じて（減速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成する。

【0108】

ステップＳ３３では、切り換え中の算出角速度Ｓが第２回転計測器の出力するω２に等しいか、切り換え中の角度差Ｄ＝０であるか判定し、Ｓ＝ω２またはＤ＝０であればステップＳ３４に進み、Ｓ≠ω２またはＤ≠０であればＳ１２に戻る。

【0109】

一方、ステップＳ１１で遅れ方向と判定された場合には、ステップＳ４１に進む。
ステップＳ４１では、切り換え中の角度差Ｄと、減速境界角度、折返し角度および加速境界角度との比較、および角速度と最小角速度との比較を行う。減速境界角度に達していなければステップＳ４２に進む。減速境界角度に達しているが、折返し角度に到達していればステップＳ５１に進む。すでに最小角速度ωMINを超えて一定の角速度になっていればＳ４１に戻る。加速限界角度（反転境界角度差Ｄｄ）に達していれば、ステップＳ６１に進む。

【0110】

ステップＳ４２では、その時点の第２回転角速度ω２からΔωｎを減じて（減速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成する。
ステップＳ４３では、切り換え中の算出角速度Ｓが最小値に達したかを判定し、達していればステップＳ４４に進み、達していなければＳ４１に戻る。

【0111】

ステップＳ４４では、減速度境界角度に到達したと決定する。
ステップＳ４５では、切り換え中の角度差Ｄを、減速度境界角度到達時の切り換え中の角度Ｄｍとして決定する。

【0112】

ステップＳ４６では、切り換え中の算出角速度Ｓを最小値（ωMIN）に切り換え、Ｓ４１に戻る。
ステップＳ５１では、切り換え中の算出角速度Ｓが最小値（ωMIN）に達しているか判定し、達していればＳ４１に戻り、達しておらず減速中であればステップＳ５２に進む。

【0113】

ステップＳ５２では、加速境界角度差を、折返し角度と同じ位置に設定する。
ステップＳ５３では、その時点の第２回転角速度ω２にΔωｎを加えて（加速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成し、Ｓ４１に戻る。

【0114】

ステップＳ６１では、切り換え中の算出角速度Ｓに対して加速処理に切り換える。
ステップＳ６２では、その時点の第２回転角速度ω２にΔωｎを加えて（加速して）、切り換え中の算出角速度Ｓを生成する。

【0115】

ステップＳ６３では、切り換え中の算出角速度Ｓが第２回転計測器の出力するω２に等しいか、切り換え中の角度差Ｄ＝０であるか判定し、Ｓ＝ω２またはＤ＝０であればステップＳ６４に進み、Ｓ≠ω２またはＤ≠０であればＳ４１に戻る。

【0116】

以上説明した図１５および図１６のフローチャートで、Ｒ２がＲ１より進んでいる時で、加速状態の時にはＳ１２、Ｓ１３からＳ１７を行い、高速状態ではＳ１２から直接Ｓ１２に戻り、減速状態ではＳ１２、Ｓ３１からＳ３４を行う。Ｒ２がＲ１より遅れている時で、減速状態の時にはＳ４１、Ｓ４２からＳ４６を行い、低速状態ではＳ４１から直接Ｓ４１に戻り、加速状態ではＳ４１、Ｓ６１からＳ６４を行う。

【0117】

切り換え補間部は、ハードウエア回路で実現しても、コンピュータやＤＳＰなどを利用したソフトウエア処理で実現してもよい。

【0118】

以上説明した実施形態の角度検出装置によれば、複数の回転計測器（レゾルバ）で同一回転軸の回転を計測し、一方に異常が発生した時には他方に切り換える冗長構成で、出力信号を利用する制御系への影響が小さい形で高速に切り換える。これにより、モータ制御系は、設計変更せずに、これまでの制御シーケンスがそのまま使用でき、高速回転し、回転速度が随時変化する回転体にも適用できる。

【0119】

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものである。特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。

【符号の説明】

【0120】

１１ モータ
１２Ａ、１２Ｂ レゾルバ
１３Ａ、１３Ｂ レゾルバインターフェース
１５ ＣＰＵ
１６ モータ制御部
１７ ドライバ
１８ 以上監視部
１９ 以上検出部
４０ 切り換え補間部
４５ 角速度算出部
４６ 角度算出部
７４ 制御判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】