【发明授权】位置预测装置及位置检测装置_TDK株式会社_201711297303.4 

申请/专利权人:TDK株式会社

申请日:2017-12-08

发明/设计人:望月慎一郎

公开(公告)日:2020-06-23

代理机构:北京尚诚知识产权代理有限公司

公开(公告)号:CN108662969B

代理人:杨琦

主分类号:G01B7/00(20060101)

地址:日本东京都

分类号:G01B7/00(20060101);G01B7/30(20060101)

优先权:["20170328 JP 2017-062065"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.06.23#授权;2018.11.09#实质审查的生效;2018.10.16#公开

摘要:本发明涉及位置预测装置及位置检测装置,提供能够以极高的精度预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的位置预测装置及包含该位置预测装置的位置检测装置。预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的位置预测装置具备:推定部,求出规定时刻以前的位置推定时刻时的动作体的推定位置状态;和位置预测部,基于由推定部推定的动作体的推定位置状态,预测动作体的规定时刻时的位置。

主权项:1.一种位置预测装置,其特征在于,是预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的装置,具备:推定部,其求出所述规定时刻以前的第一时刻时的所述动作体的推定位置状态;位置预测部,其基于由所述推定部推定的所述动作体的推定位置状态,预测所述动作体的所述规定时刻时的位置;运算处理部,其基于从检测设置于所述动作体的磁场产生部的外部磁场的检测部输出的关于所述动作体的位置的信号,计算所述动作体的位置状态;以及模拟部,其基于由所述推定部推定的、所述第一时刻以前的第二时刻时的所述动作体的推定位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的模拟位置状态,所述推定部基于由所述模拟部求出的所述模拟位置状态和由所述运算处理部计算出的所述第一时刻时的所述动作体的所述位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的所述推定位置状态。

全文数据:位置预测装置及位置检测装置技术领域[0001]本发明涉及预测动作体的工作中的位置的装置及检测该动作体的工作中的位置的装置。背景技术[0002]目前,使用通过检测安装在机床等中的机械可动部的伺服电动机等动作体的旋转动作等所引起的物理量的变化而检测该动作体的位置的位置检测装置。通过该位置检测装置的输出而连续地跟踪动作体的旋转动作等并反馈给动作体,从而进行该动作体的动作控制。[0003]作为这样的位置检测装置,已知有具备产生磁场的磁场产生部和磁检测装置的位置检测装置。该磁检测装置一般具备:磁检测元件,其检测由磁场产生部产生的外部磁场,输出表示磁场产生部进行相对移动的物理量的模拟信号;运算电路,其能够将上述模拟信号转换成数字信号,基于该数字信号而计算出当前时刻时的动作体的位置,构成为磁检测元件和运算电路在同一半导体芯片上集成而一体化的集成电路。[0004]基于在这样的磁检测装置的运算电路中所计算出的、当前时刻时的动作体的位置信息,进行动作体的动作控制。但是,由于对于从磁检测元件输出的模拟信号的过滤处理、将模拟信号转换成数字信号的处理、去除该数字信号中包含的噪声的过滤处理、基于该数字信号而计算当前时刻时的动作体的位置的处理等,会产生延迟。因此,为了对特别高速地工作的动作体精确地进行动作控制,应收回上述延迟,采用根据动作体的位置信息预测未来的时刻时的动作体的位置,基于该预测值而控制动作体的方法。[0005]作为可以实施这样的方法的位置检测装置,目前,提出了一种旋转检测装置,其具备:测量设置于旋转体的磁铁的磁场强度的磁传感器元件、根据磁传感器元件的测量值运算磁铁的旋转角度的角度计算单元、存储角度计算单元输出的旋转角度的数据的存储单元、通过对存储单元的存储内容进行统计处理而推定旋转状态的旋转状态推定单元、根据由旋转状态推定单元推定的旋转状态而预测以后的旋转角度的外推处理单元、及基于由外推处理单元所预测的旋转角度而计算并输出旋转角度的输出单元参照专利文献1。[0006]现有技术文献[0007]专利文献[0008]专利文献1:日本特开2008-116292号公报[0009]在上述专利文献1所记载的旋转检测装置中,当前时刻的角度通过磁传感器元件以一定取样周期输出,并存储、累积于存储单元。而且,对存储、累积于存储单元中的到达当前时刻的角度数据的以前的角度数据进行平均化过滤等处理,求得应预测的取样时刻时的角度预测角度)。[0010]由磁传感器元件以一定取样周期输出的当前时刻的角度数据中含有规定的噪声。若使用这种含有噪声的角度数据并像上述专利文献1那样通过线性外推处理而求出预测角度,则存在预测角度的精度降低之类的问题。从图14所示的预测模型可以了解,规定的取样时刻Tx的角度9x和其之前的取样时刻Tx-i的角度0x-i分别含有规定的噪声(图14中,箭头表示噪声宽度。),使用这些角度数据对规定的时刻Tx之后的取样时刻Tx+1时的预测角度0+1进行线性外推预测时,预测角度9x+1中所含的噪声相比于角度exdx-i中所含的噪声会被放大。[0011]另外,通过使用了上述角度数据的平均过滤处理等而求出预测角度时,会产生由此造成的群延迟,需要在将来进一步设定应预测的取样时刻。在将来进一步设定应预测的取样时刻时,无法抑制噪声的放大,存在预测角度的精度降低之类的问题。[0012]为了提高预测角度的精度,考虑对由磁传感器元件输出的角度数据进行滤波电路等所进行的处理,以减少该角度数据中所含的噪声。通过滤波电路等所进行的处理,可以减少角度数据中所含的噪声。但是,由于通过滤波电路等所进行的处理,会产生进一步的延迟,所以不得不在将来进一步设定应预测的取样时刻。若像这样在将来进一步设定应预测的取样时刻,则通过滤波电路等被减少的噪声再次放大并包含于预测角度中,所以结果是存在预测角度的精度降低之类的问题。发明内容[0013]鉴于上述技术问题,本发明的目的在于,提供能够以极高的精度预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的位置预测装置及包含该位置预测装置的位置检测装置。[0014]为了解决上述技术问题,本发明提供一种位置预测装置,其特征在于,是预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的装置,具备:推定部,其求出所述规定时刻以前的第一时刻时的所述动作体的推定位置状态;位置预测部,其基于由所述推定部推定的所述动作体的推定位置状态,预测所述动作体的所述规定时刻时的位置。[0015]上述位置预测装置优选还具备:运算处理部,其基于从检测设置于所述动作体的磁场产生部的外部磁场的检测部输出的关于所述动作体的位置的信号,计算所述动作体的位置状态;模拟部,其基于由所述推定部推定的、所述第一时刻以前的第二时刻时的所述动作体的推定位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的模拟位置状态,所述推定部基于由所述模拟部求出的所述模拟位置状态和由所述运算处理部计算出的所述第一时刻时的所述动作体的所述位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的所述推定位置状态。[0016]在上述位置预测装置中,优选所述第一时刻时的所述动作体的所述位置状态是由所述运算处理部计算出的所述动作体的所述位置状态中的最新时刻时的所述位置状态。[0017]在上述位置预测装置中,优选所述动作体是以规定的旋转轴为中心进行旋转的旋转动作体,所述推定部求出所述动作体的所述位置推定时刻时的旋转角度、角速度及角加速度的推定值来作为所述推定位置状态。[0018]另外,本发明提供一种位置检测装置,其特征在于,具备:上述位置预测装置、与设置于所述动作体的磁场产生部相对地配置且能够检测所述动作体的位置的检测部。在该位置检测装置中,优选所述检测部包含磁阻效应元件。[0019]根据本发明,可以提供能够以极高的精度预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的位置预测装置及包含该位置预测装置的位置检测装置。附图说明[0020]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的大致结构的立体图;_[0021]图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的旋转角度检测装置的大致结构的侧视图;__[0022]图3是表示本发明的一个实施方式中的磁检测装置的大致结构的框图;[0023]图4是概略地表示本发明的一个实施方式中的检测部的电路结构的电路图;[0024]图5是表示作为本发明的一个实施方式中的磁检测元件的MR元件的大致结构的立体图;[0025]图6是表示实施例1及比较例1〜2的模型中的噪声的图表;[0026]图7是表示实施例1的模拟结果的图表;[0027]图8是表示比较例1的模拟结果的图表;[0028]图9是表示比较例2的模拟结果的图表;[0029]图10是表示实施例2及比较例3〜4的模型中的噪声的图表;[0030]图11是表示实施例2的模拟结果的图表;[0031]图12是表示比较例3的模拟结果的图表;[0032]图13是表示比较例4的模拟结果的图表;[0033]图14是用于说明在使用了包含噪声的角度数据的线性预测模型中预测值所含的噪声放大的图表。[0034]符号的说明[0035]1…旋转角度检测装置位置检测装置)[0036]2…磁铁磁场产生部)[0037]3…磁检测装置[0038]31…检测部[0039]33…运算处理部[0040]34…模拟部[0041]35…推定部[0042]36…预测部。具体实施方式[0043]参照附图,对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的旋转角度检测装置的大致结构的立体图,图2是表示本实施方式所涉及的旋转角度检测装置的大致结构的侧视图,图3是表示本实施方式的磁检测装置的大致结构的框图,图4是概略地表示本实施方式的检测部的电路结构的电路图,图5是表示作为本实施方式的磁检测元件的MR元件的大致结构的立体图。[0044]如图1及图2所示,本实施方式所涉及的旋转角度检测装置1具备磁铁2和与磁铁2相对地配置的磁检测装置3。磁铁2被固定于以旋转轴C为中心连续地旋转的轴部11例如,伺服电动机等的电动机轴等)的轴向的一端部,与轴部11的旋转联动,以旋转轴C为中心进行旋转。[0045]磁铁2具有与旋转轴C正交的端面21、以包含旋转轴C的假想平面为中心对称配置的N极22及S极23,在与旋转轴C正交的方向(从S极23朝向N极22的方向、即与N极22和S极23的边界正交的方向)被磁化。磁铁2基于其具有的磁化而产生磁场。[0046]磁检测装置3以与磁铁2的端面21相对的方式配置,检测磁铁2产生的磁场。本实施方式所涉及的旋转角度检测装置1能够基于磁检测装置3的输出而检测磁铁2的旋转角度、即旋转移动的轴部11的旋转角度。[0047]如图3所示,磁检测装置3具有检测部31、AD模拟数字转换部32、运算处理部33、模拟部34、推定部35及预测部36。检测部31检测磁铁2参照图1、图2的磁场。AD转换部32将从检测部31输出的模拟信号转换成数字信号。运算处理部33对通过AD转换部32进行了数字转换的数字信号进行运算处理,计算旋转角度0。模拟部34基于由推定部35推定的旋转角度4、角速度〇E及角速度aE,模拟规定的取样时刻时的旋转角度0S。推定部35基于由模拟部34模拟的旋转角度0S和由运算处理部33计算出的旋转角度0中的最新的旋转角度0,推定规定的取样时刻时的旋转角度%、角速度及角加速度aE。预测部36基于推定部35的推定结果旋转角度%、角速度及角加速度aE,预测当前取样时刻时的旋转角度0p。在本实施方式中,至少由运算处理部33、模拟部34、推定部35及预测部36构成可预测连续地工作的动作体例如连续地旋转的伺服电动机的电动机轴等的位置旋转位置的位置预测装置。[0048]如图4所示,检测部31包含第一检测部31A及第二检测部31B,第一及第二检测部31A、31B分别包含至少1个磁检测元件。检测部31以规定的取样周期(1取样周期例如为50〜lOOysec左右生成并输出关于磁铁2的磁场的方向相对于规定的方向所成的角度旋转角度的检测信号模拟信号)。[0049]第一及第二检测部31A、31B也可以分别包含串联连接的一对磁检测元件来作为至少1个磁检测元件。在该情况下,第一及第二检测部31A、31B分别具有包含串联连接的第一的一对磁检测元件和串联连接的第二的一对磁检测元件的惠斯通电桥电路。[0050]第一检测部31A具有的惠斯通电桥电路311包括:电源端口VI、接地端口G1、两个输出端口E11、E12、串联连接的第一的一对磁检测元件R11、R12、串联连接的第二的一对磁检测元件R13、R14。磁检测元件R11、R13的各一端与电源端口VI连接。磁检测元件R11的另一端与磁检测元件R12的一端和输出端口E11连接。磁检测元件R13的另一端与磁检测元件R14的一端和输出端口E12连接。磁检测元件R12、R14的各另一端与接地端口G1连接。电源端口VI被施加规定的大小的电源电压,接地端口G1与地线连接。[0051]第二检测部31B具有的惠斯通电桥电路312具有与第一检测部31A的惠斯通电桥电路311—样的结构,包括:电源端口V2、接地端口G2、两个输出端口E21、E22、串联连接的第一的一对磁检测元件R21、R22、串联连接的第二的一对磁检测元件R23、R24。磁检测元件R21、R23的各一端与电源端口V2连接。磁检测元件R21的另一端与磁检测元件R22的一端和输出端口E21连接。磁检测元件R23的另一端与磁检测元件RM的一端和输出端口EM连接。磁检测元件R22、R24的各另一端与接地端口G2连接。在电源端口V2被施加规定大小的电源电压,接地端口G2与地线连接。[0052]在本实施方式中,作为惠斯通电桥电路311、312所包含的所有的磁检测元件R11〜R14、R21〜R24,可以使用TMR元件、GMR元件等MR元件,特别优选使用TMR元件。TMR元件、GMR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化方向根据被施加的磁场的方向而变化的自由层、配置在磁化固定层及自由层之间的非磁性层。[0053]具体地说,如图5所示,MR元件具有多个下部电极41、多个MR膜50、多个上部电极42。多个下部电极41设置于基板未图示上。各下部电极41具有细长的形状。在下部电极41的长度方向上邻接的两个下部电极41之间形成有间隙。在下部电极41的上面上的、长度方向的两端附近分别设置有MR膜50AR膜50包括从下部电极41侧起依次层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53及反铁磁性层54。自由层51与下部电极41电连接。反铁磁性层54由反铁磁性材料构成,通过在与磁化固定层53之间产生交换耦合,而起到将磁化固定层53的磁化的方向固定的作用。多个上部电极42设置于多个MR膜50上。各上部电极42具有细长的形状,配置于在下部电极41的长度方向上邻接的两个下部电极41上,将邻接的两个MR膜50的反铁磁性层54彼此电连接。此外,MR膜50也可以具有从上部电极42侧起依次层叠自由层51、非磁性层52、磁化固定层53及反铁磁性层54而成的结构。另外,也可以通过将磁化固定层53设为作为铁磁性层非磁性中间层铁磁性层的层叠铁Ferri结构且使两铁磁性层反铁磁性地親合而成的、所谓自钉扎型的固定层SyntheticFerriPinned合成铁钉扎层,SFP层),从而省略反铁磁性层54。[0054]在TMR元件中,非磁性层52为隧道势垒层。在GMR元件中,非磁性层52为非磁性导电层。在TMR元件、GMR元件中,电阻值根据自由层51的磁化的方向相对于磁化固定层53的磁化的方向所成的角度而变化,该角度为〇°彼此的磁化方向平行)时,电阻值最小,该角度为180°彼此的磁化方向相反平行时,电阻值最大。[0055]在图4中,用填充的箭头表示磁检测元件R11〜R14、R21〜R24的磁化固定层的磁化的方向,用空心的箭头表示自由层的磁化的方向。在第一检测部31A中,磁检测元件R11、R14的磁化固定层的磁化的方向是平行于第一方向D1的方向,磁检测元件R12、R13的磁化固定层的磁化的方向是与磁检测元件R11、R14的磁化固定层的磁化的方向相反平行方向。在第一检测部31A中,输出端口E11,E12的电位差根据磁铁2的磁场的第一方向D1的成分的强度而变化,输出表示磁铁2的磁场的第一方向D1的强度的信号。[0056]在第二检测部31B中,磁检测元件R21、R24的磁化固定层的磁化的方向为第二方向D2与第一方向D1正交的方向),磁检测元件R22、R23的磁化固定层的磁化的方向为与磁检测元件R21、R24的磁化固定层的磁化的方向相反平行方向。在第二检测部31B中,输出端口E21、E22的电位差根据磁铁2的磁场的第二方向D2的成分的强度而变化,输出表示磁铁2的磁场的第二方向D2的强度的信号。[0057]差分检测器37将与输出端口E11、E12的电位差对应的信号作为第一信号S1而输出给AD转换部32。差分检测器38将与输出端口E21、E22的电位差对应的信号作为第二信号S2输出给AD转换部32。[0058]如图4所示,第一检测部31A的磁检测元件R11〜R14的磁化固定层的磁化方向和第二检测部31B的磁检测元件R21〜R24的磁化固定层的磁化方向彼此正交。在这种情况下,第一信号S1的波形变为依赖于旋转角度0的余弦Cosine波形,第二信号S2的波形变为依赖于旋转角度0的正弦Sine波形。在本实施方式中,第二信号S2的相位与第一信号S1的相位相差信号周期的14、即n290°。[0059]AD转换部32将从检测部31以规定的取样周期输出的、第一及第二信号关于旋转角度9的模拟信号S1、S2转换成数字信号,该数字信号被输入运算处理部33。[0060]运算处理部33进行关于由AD转换部幻从模拟信号转换的数字信号的运算处理,计算磁铁2的旋转角度0。该运算处理部33例如由微型计算机构成。由运算处理部33计算的磁铁2的旋转角度e被存储于运算处理部33所包含的存储部未图示)。[0061]磁铁2的旋转角度e例如可以通过用下述式表示的反正切计算来计算出。[0062]Q二atanS1S2[0063]此外,360°的范围内,上述式中的旋转角度0的解中有相差180°的两个值。但是,通过第一信号S1及第二信号S2的正负的组合,可以判别旋转角度0的真值是否是上述式中的两个解的任意一个。即,第一信号S1为正的值时,旋转角度e大于0°小于180°。第一信号Sis负的值的时,旋转角度0大于180°小于360°。第二信号S2为正的值时,旋转角度9为〇°以上且小于90°及大于270°且360°以下的范围内。第二信号S2为负的值时,旋转角度9大于90°小于270。。运算处理部33通过上述式与第一信号S1及第二信号S2的正负的组合的判定,而在360°的范围内计算旋转角度0。[0064]模拟部34根据由推定部35推定且存储于存储部的以前的取样时刻时的磁铁2的旋转角度0E、角速度及角加速度aE,模拟规定的取样时刻时的磁铁2的旋转角度9s。例如,模拟部34对于由推定部35推定的以前的取样时刻时的磁铁2的旋转角度如等,例如可以通过进行外推处理等而模拟规定的取样时刻时的磁铁2的旋转角度0s。[0065]推定部35通过使规定的取样时刻时的磁铁2的旋转角度9反映于由模拟部34求出的磁铁2的旋转角度9s,推定该规定的取样时刻时的磁铁2的旋转角度0e,并且推定角速度«e及角加速度aE。[0066]预测部36基于由推定部35推定的磁铁2的旋转角度如、角速度及角加速度aE,预测当前取样时刻时的磁铁2的旋转角度9P。例如,预测部36对于由推定部35推定的磁铁2的旋转角度eE等,例如通过进行外推处理等而计算当前取样时刻时的磁铁2的旋转角度0p。[0067]在具有上述结构的旋转角度检测装置1中,当磁铁2伴随轴部11的旋转而旋转时,磁铁2的磁场产生变化。检测部31的磁检测元件R11〜R14、R21〜R24的电阻值根据该磁场的变化而变化,根据第一检测部31A及第二检测部31B各自的输出端口E11、E12、E21、E22的电位差,以规定的取样周期从差分检测器37、38输出表示第一方向D1及第二方向D2上的磁铁2的磁场强度的信号S1、S2。于是,输出从差分检测器37、38输出的第一信号S1及第二信号S2,并通过AD转换部32转换成数字信号。之后,通过运算处理部33来计算磁铁2的旋转角度0。[0068]在本实施方式所涉及的旋转角度检测装置1中,由于对于基于来自检测部31的输出的模拟信号的过滤处理、由AD转换部32转换成数字信号的处理、对于数字信号的过滤处理、运算处理部33的运算处理等而产生延迟。为了收回该延迟,预测部36所进行的旋转角度的预测是重要的。[0069]例如,在本实施方式所涉及的旋转角度检测装置1中,由于各种处理而产生3取样时刻量的延迟。于是,在当前取样时刻Tn,通过运算处理部33来计算相比于当前取样时刻Tn为3取样时刻前的Tn-3时的磁铁2的旋转角度心_3。另一方面,模拟部34例如基于由推定部35推定的、相比于当前取样时刻Tn为4取样时刻前的Tn-4时的磁铁2的旋转角度如„-4、角速度WEn—4及角力口速度aEn_4,模拟并求出相比于当前取样时刻Tn为3取样时刻前的时的磁铁的旋转角度eSn-3。推定部35使由运算处理部33计算的磁铁2的旋转角度心-3当前取样^刻Tn时的最新的磁铁2的旋转角度反映于由模拟部34模拟的磁铁2的旋转角度0Sn-3,、推足3取样时刻前Tn—3的磁铁2的旋转角度0En-3,并且推定角速度WEn-3及角加速度aEn-3。然后,预现7部36基于由推定部35推定的磁铁2的旋转角度0En-3、角速度WEn_3及角加速度aEn-3,预测当前取样时刻Tn时的磁铁2的旋转角度0Pn。[0070]在此,在由运算处理部33计算的磁铁的旋转角度0中含有规定的噪声。若要基于含有该噪声的旋转角度0预测当前取样时刻Tn时的旋转角度0pn,所预测的旋转角度0pn的预测值中包含的噪声会被放大,难以进行正确的预测。另外,在本发明人以前提出的使用角速度W或角加速度a的预测方法(日本特愿2015-67498号)中,虽然可以减少预测的旋转角度0pn中包含的噪声,但是旋转角度9此的预测值有可能偏离由运算处理部33计算的旋转角度心。在该预测方法中,在以高速进行旋转动作的动作体中,将如果是取样周期中的极短期间j例如,从当前取样时刻Tn回溯3取样周期以下左右)则将磁铁2的旋转运动假定为等速度旋转运动或等加速度旋转运动,且可以假定为3取样时刻前Tn—3时的角速度Wn_3或角加速度an—3和当前取样时刻Tn时的角速度或角加速度h实质上相同作为前提,通过基于根据3取样时刻前Tn-3时的磁铁2的旋转角度1-3的实测值(由运算处理部计算的旋转角度0^3计算的角速度或角加速度知-3而预测当前取样时刻h时的磁铁2的旋转角度0Pn,能够减少旋转角度%中包含的噪声。但是,为了预测当前取样时刻^时的磁铁2的旋转角度^而使用的3取样时刻前Tn-3时的旋转角度1-3为实测值(由运算处理部33计算的旋转角度0n_3,由此推断为会产生由预测部36预测的旋转角度偏离实测值之类的问题。[0071]关于该点,在本实施方式中,为了预测当前取样时刻Tn时的磁铁2的旋转角度0Pnf使用的3取样时刻前Tn-3时的旋转角度0En-3、角速度WEn-3及角力P速度aEn-3为推定值,从而能够消除由预测部36预测的旋转角度0Pn偏离由运算处理部33计算出的旋转角度9"之类的问题,从而能够极其精确地预测当前取样时刻[时的磁铁2的旋转角度epn。[0072]这样,由预测部36极其精确地预测的磁铁2的旋转角度被输七到包括轴部1:1的动作体例如包括电动机轴的伺服电动机等的驱动电路等未图示),进行该动作体的动作控制。因此,能够高精度地进行该动作体的动作控制。1、[0073]如上所述,根据本实施方式所涉及的旋转角度检测装置丨,由于通过使在当前,样时刻Tn的时候由运算处理部33计算的以前的取样时刻时的旋转角度0。-3反映于由模拟部34模拟的旋转角度0sn-3而求得为了由预测部36预测当前取样时刻h时的旋转角度0pn而使用的旋转角度0En-3、角速度C〇En-3及角加速度ClEn-3,所以能够基于该旋转角度0En_3、角速度C〇En-3及角力P速度咖-3,极其精确地预测当前取样时刻Tn的旋转角度I、[0074]另外,根据本实施方式所涉及的旋转角度检测装置1,由于只使用模^[部34模拟的旋转角度0sn-3和运算处理部33计算的最新的旋转角度0『3来求得为了预测当前取样时刻Tn时的磁铁2的旋转角度ePn而由推定部35推定的旋转角度3、角速度WE^3及觔_度aEn-3,所以还可以起到能够减少为了该旋转角度扣^的预测所需要的信息量试样数这样的效果D、、、、、曰、[0075]以上说明的实施方式是为了使本发明的理解更容易而记载的实施方式,并不是为了限定本发明而记载的。因此,上述实施方式中公开的各要件的主旨也包括属于本发明的技术范围的所有的设计变更或等同物。、、[0076]在上述实施方式中,举出预测部36预测当前取样时刻Tn时的旋转角度0["的方式为例进行了说明,但本发明不限定于这种方式,例如,也可以预测当前取样时刻Tn之后例如3取样时刻后Tn+3的旋转角度0Pn+3。^[0077]在上述实施方式中,使用固定于轴部11的磁铁2作为磁场产生部,但本发明不限定于这种方式,例如,也可以是使用至少1组N极及S极交替配置成环状的磁铁作为磁场产生部,且使磁检测装置与该磁铁的外周部相对配置,也可以使用直线状标尺作为磁场产生部。[0078]在上述实施方式中,固定有磁铁2的轴部11以旋转轴C为中心进行旋转,由此磁铁2相对于磁检测装置3相对地进行旋转移动,但本发明不限定于这种方式。例如,可以是磁铁2轴部11和磁检测装置3彼此向相反方向旋转,也可以是磁铁2轴部11不旋转而磁检测装置3进行旋转。[0079]【实施例】[0080]以下,举出实施例等进一步详细地说明本发明,但本发明不受下述的实施例等的任何限定。[0081]〔实施例1〕[0082]关于具有图3及图4所示的结构的磁检测装置3中的、预测部36对当前取样时刻Tn时的旋转角度ePn的预测,使用MATLAB进行模拟,求出旋转角度0Pn的预测值中包含的噪声。在该模拟中,磁铁2以10000degsec进行等速旋转运动,检测部31的取样周期为5〇ysec,由运算处理部33计算的旋转角度0中包含的噪声为±0.1deg参照图6,产生3取样时刻量150ysec的群延迟。另外,模拟部34通过使用了4取样时刻前Tn-4时的旋转角度I-4、角速度《En-4及角加速度En-4的外推处理而模拟3取样时刻前Tn-3的旋转角度3,推定部35通过使3取样时刻前Tn-3的旋转角度en-3反映于旋转角度eSn-3而推定旋转角度9En-3、角速度wEn-3及角加速度aEn-3,通过使用了这些推定值eEn-3、《En-3、aEn-3的线性外推处理,预测部36预测旋转角度0Pn。将模拟结果示于图7。[0083]〔比较例1〕[0084]通过使用由运算处理部33计算的3取样时亥[jTn-3〜T『5时的旋转角度9"-3〜0n-5进行线性外推处理而进行当前取样时刻^时的旋转角度ePn的预测,除此以外,与实施例1相同地,求出旋转角度9Pn的预测值中包含的噪声。将模拟结果示于图8。[0085]〔比较例2〕[0086]通过进行使用了将4取样时刻Tn-3〜Tn-6时的旋转角度心-3〜心-6分别一次微分所得的角速度《n-3〜《n-6的移动平均过滤处理而预测当前取样时刻Tn时的旋转f度0Pn,除此以外,与实施例1相同地,求出旋转角度的预测值中包含的噪声。将模拟结果示于图9。[0087]从实施例1、比较例1及比较例2的结果参照图7〜9可以看出,可以确认通过使用了由推定部34推定的旋转角度9En-3、角速度C0En—3及角加速度aEn-3的预测,即使旋转^度0中含有规定的噪声,也不会使该噪声放大,能够极其精确地预测当前取样时刻1[1的旋转角度ePn。[0088]〔实施例2〕、[0089]磁铁2以2X10sdegsec2进行等加速旋转运动,如图10所示,由运算处理部计算的旋转角度0中包含的噪声随着速度增加而増大,除此以外,与实施例1相同地,求出旋转角度0^的预测值中包含的噪声。将结果示于图11。[0090]〔比较例3〕、[0091]通过使用由运算处理部33计算的3取样时刻Tn-3〜Tn-5时的旋转角度〜0n-5进行线性外推处理而进行当前取样时刻Tn时的旋转角度0Pn的预测,除此以外,与实施例2相同地,求出旋转角度的预测值中包含的噪声。将模拟结果示于图12。[0092]〔比较例4〕、-一、_3]通过进行使用了对4取样时刻心-3〜Tn-6时的旋转角度分所得的角加速度m“的移动平均过滤处理而预测当前取样时ePn,除此以外,与实施例2相同地,求出旋转角度9而的预测值中包含的噪声。彳寸槙拟^果亦于图13。[0094]从实施例2、比较例3及比较例4的结果参照图丨1〜13可以看出,可以确认通过使用了由推定部34推定的旋转角度eEn-3、角速度咖-3及角加1度咖-3的预测,即使旋转角度0含有规定的噪声,也会使该噪声减少,且当前取样时刻Tn的旋转角度0Pn的预测值也不会偏离真值(由运算处理部33计算的旋转角度心),能够极其精确地进行预测。

权利要求:1.一种位置预测装置,其特征在于,是预测连续地工作的动作体的规定时刻时的位置的装置,具备:推定部,其求出所述规定时刻以前的第一时刻时的所述动作体的推定位置状态;以及位置预测部,其基于由所述推定部推定的所述动作体的推定位置状态,预测所述动作体的所述规定时刻时的位置。2.根据权利要求1所述的位置预测装置,其特征在于,还具备:运算处理部,其基于从检测设置于所述动作体的磁场产生部的外部磁场的检测部输出的关于所述动作体的位置的信号,计算所述动作体的位置状态;以及模拟部,其基于由所述推定部推定的、所述第一时刻以前的第二时刻时的所述动作体的推定位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的模拟位置状态,所述推定部基于由所述模拟部求出的所述模拟位置状态和由所述运算处理部计算出的所述第一时刻时的所述动作体的所述位置状态,求出所述动作体的所述第一时刻时的所述推定位置状态。3.根据权利要求2所述的位置预测装置,其特征在于,所述第一时刻时的所述动作体的所述位置状态是由所述运算处理部计算出的所述动作体的所述位置状态中的最新时刻时的所述位置状态。4.根据权利要求1〜3中任一项所述的位置预测装置,其特征在于,所述动作体是以规定的旋转轴为中心进行旋转的旋转动作体,所述推定部求出作为所述推定位置状态的所述动作体的所述位置推定时刻时的旋转角度、角速度及角加速度的推定值。5.—种位置检测装置,其特征在于,具备:权利要求1〜3中任一项所述的位置预测装置;以及检测部,与设置于所述动作体的磁场产生部相对地配置,能够检测所述动作体的位置。6.根据权利要求5所述的位置检测装置,其特征在于,所述检测部包含磁阻效应元件。

百度查询: TDK株式会社 位置预测装置及位置检测装置

vip会员权益升级
价格优惠/年费监控/专利管家/定制微网站 关闭