JP7245978B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動機および電動機で駆動される機械負荷に対し、電動機の速度または位置などの駆動動作を制御する電動機の制御装置に関する。特に、駆動時などに発生する機械負荷の***振に起因する振動を抑制する制御構成を備えた電動機の制御装置に関する。
この種の電動機の制御装置は、上位コントローラから入力された位置指令と電動機および被制御対象の負荷(機械負荷)の位置が一致するように、内部にフィードバック制御系を有している。このような電動機の制御装置は、位置指令と電動機の位置検出値から、位置指令と電動機位置を一致させるためのトルク指令値を算出し、電動機でトルク指令値と同じトルクが生じるよう電動機の固定子巻線に通電する電流を制御することで、電動機および被制御対象の負荷(機械負荷)の位置を制御している。しかしながら、電動機と被制御対象の負荷(機械負荷)との接合部の機械剛性が低い場合は、加減速時または外乱印加時において、被制御対象の負荷(機械負荷)に***振に起因する振動が生じやすく、整定性および外乱抑圧性を従来よりも更に高めることが課題として認識されていた。
この課題に対し、従来の送り制御装置は、被制御対象の負荷(機械負荷)であるスライダに加速度センサを設置し、被制御対象の負荷(機械負荷)の加速度検出値に重み係数である加速度フィードバックゲインを乗じたものを、トルク指令値から減算する加速度フィードバックループを備えることで、加減速時または外乱印加時に被制御対象の負荷(機械負荷)に生じる振動を抑制するように構成されている(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1等で代表される構成では、加速度フィードバックゲインを大きくするほど機械剛性に起因する振動が小さくなる。一方、負荷の加減速動作に必要なトルクがトルク指令値から減算される。このため、指令追従性能が劣化し、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが生じてしまい、整定性と振動抑制が両立できない、という問題を有していた。換言すると、加速度フィードバックゲイン(加速度フィードバック量)と指令追従性能との間には、トレードオフの関係があり、整定性と振動抑制の両立については、更なる改良が希求されていた。
特開平6-91482号公報
本発明は、従来の課題を解決する。本発明は、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を得ることで、整定性と振動抑制の両立が可能となる電動機の制御装置を提供することを目的とする。即ち、本発明は、負荷加速度フィードバックゲイン(加速度フィードバック量)と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図り、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供する。
上述の課題を解決するために、本出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた新規な電動機の制御装置を見出した。その詳細を下記に述べる。
課題を解決するための第1の態様は、負荷(機械負荷)を駆動する電動機の制御装置であって、位置制御部と、指令加速度算出部と、第1の減算器と、第2の減算器と、を含む。位置制御部は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号と負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する。指令加速度算出部は、位置指令信号を入力し、位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する。第1の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号から指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する。第2の減算器は、トルク指令信号から負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する。トルク指令補正信号は、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
また、第2の態様は、第1の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
また、第3の態様は、第1の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
上述の課題解決によって、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、負荷加速度フィードバックによる指令追従性能の低下を招くことも無く、指令追従性能を保ったまま、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることができる。したがて、整定性と振動抑制の両立が実現可能である。
本発明の電動機の制御装置は、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じる。本発明の電動機の制御装置は、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぎ、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることを可能にし、産業的価値の大いなるものである。
本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態における負荷加速度補正部の構成の一例を示す図 本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図 本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図である。図1に示す電動機の制御装置100は、電動機201と電動機201の位置を検出する位置検出器202と、接合部203を介して電動機201に繋がれた駆動対象である負荷204の加速度を検出する加速度検出器205に接続されている。電動機の制御装置100は、図示しない上位コントローラから位置指令信号が入力され、位置指令信号と電動機および負荷機械の位置が一致するように電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
位置検出器202は電動機の位置を検出し、電動機位置信号θとして電動機の制御装置100へ出力する。加速度検出器205は負荷の加速度を検出し、負荷加速度信号ALとして電動機の制御装置100へ出力する。
電動機の制御装置100の構成を説明する。電動機の制御装置100は、内部に位置制御部101、速度制御部102、トルク制御部103、速度変換部104、負荷加速度補正部105、指令加速度算出部106、減算器107、減算器108を有している。
位置制御部101は、位置指令信号θと電動機位置信号θを入力し、速度指令信号ωを出力する。速度制御部102は、速度指令信号ωと、電動機位置信号θから速度変換部104によって算出された電動機速度信号ωを入力し、トルク指令信号τを出力する。トルク制御部103は、トルク指令信号τから後述する負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを減じたトルク指令補正信号τinを入力し、電動機でトルク指令補正信号τinと同じトルクが生じるように、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
指令加速度算出部106は、位置指令信号θを入力し、位置指令の加速度を示す指令加速度信号Aを出力する。
負荷加速度補正部105は、負荷加速度信号ALから指令加速度信号Aを減じた負荷加速度補正信号A’Lを入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを出力する。
このようにして、電動機の制御装置100は内部に、位置指令と電動機および負荷の位置が一致するにように、電動機位置と電動機速度と負荷速度をフィードバックしたカスケード型のフィードバック制御系を有している。
次に、電動機の制御装置の構成の詳細を説明する。位置制御部101は、位置指令信号θと電動機位置信号θを入力し、両者の差異を小さくするための速度指令信号ωを出力する。位置制御部101は、例えば、位置指令信号θと電動機位置信号θに重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωとして出力する比例制御演算を行う。位置制御部101は、例えば、位置指令信号θと電動機位置信号θの差分値に重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωとして出力する比例制御演算を行う。
速度制御部102は、速度指令信号ωと電動機速度信号ωを入力し、両者の差異を小さくするためのトルク指令信号τを出力する。速度制御部102は、例えば、速度指令信号ωと電動機速度信号ωの差分値に重み係数を乗じたものと、速度指令信号ωと電動機速度信号ωの差分値の積分値に重み係数を乗じたものとの加算値をトルク指令信号τとして出力する比例積分演算を行う。
速度変換部104は、電動機位置信号θを入力し、電動機速度を示す電動機速度信号ωを出力する。速度変換部104は、例えば、電動機位置信号θに対して微分演算を行い、その算出結果を電動機速度信号ωとして出力する。
指令加速度算出部106は、位置指令信号θを入力し、位置指令信号θの加速度を示す指令加速度信号Aを出力する。指令加速度算出部106は、例えば、位置指令信号θに二階微分演算処理を施すことで、指令加速度信号Aを算出する。
減算器107は、負荷加速度信号ALから指令加速度信号Aを減じて、負荷加速度補正信号A’Lを出力する。負荷加速度補正部105は、負荷加速度補正信号A’Lを入力し、負荷加速度補正信号A’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τaccとして出力する。
減算器108は、トルク指令信号τから負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを減じた値をトルク指令補正信号τinとしてトルク制御部103に出力する。
負荷加速度補正部105は、負荷加速度信号ALから指令加速度信号Aを減じた負荷加速度補正信号A’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τaccとして出力する構成としている。仮に負荷加速度信号ALに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τaccとして出力した場合、電動機位置信号θまたは負荷位置θLを位置指令信号θに追従させるために電動機または負荷を加減速動作させる際に、負荷加速度フィードバックトルク信号τaccをトルク指令信号τから減じるとする。この場合、トルク指令信号τに含まれる、加減速動作に必用なトルクから負荷加速度フィードバックトルク信号τaccが減じられてしまう。トルク指令信号τから負荷加速度フィードバックトルク信号τaccが減じられた場合の作用について、負荷加速度補正部105の動作原理と合わせて説明する。
図2は、本発明の実施の形態における負荷加速度補正部105の構成の一例を示す図である。負荷加速度補正部105は、負荷加速度補正信号A’を入力し、負荷加速度補正信号A’に重み係数である負荷加速度フィードバックゲインKaccを乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τaccとして出力する。このとき、指令加速度信号A=0とすると、トルク指令信号τに対する電動機位置信号θの伝達関数GτS→θm(s)は、式(1)で示される。トルク指令信号に対する負荷位置θの伝達関数GτS→θL(s)は、式(2)で示される。
Figure 0007245978000001
Figure 0007245978000002
Figure 0007245978000003
Figure 0007245978000004
各式における変数及び演算子について説明する。sはラプラス演算子である。Jは電動機201のイナーシャである。Jは負荷204のイナーシャである。ω’はトルク指令信号τから電動機位置信号θへの伝達特性における共振周波数である。ωはトルク指令信号τから電動機位置信号θへの伝達特性における***振周波数である。負荷加速度フィードバックゲインKaccと共振周波数ω’との関係は、式(3)として示される。弾性係数Kおよび負荷204のイナーシャJと***振周波数ωとの関係は式(4)の式で示される。式(3)及び式(4)において、Kは接合部203の弾性係数を示している。電動機の制御装置100で電動機201を介して負荷204を駆動する場合、加減速動作によって負荷204に***振周波数ωの振動が励起され、停止時の整定性を妨げる要因となる。
式(1)に着目すると、負荷加速度フィードバックゲインKaccを大きくすると、共振周波数ω’は大きくなり、***振周波数ωは変化しないことが分かる。共振周波数と***振周波数の差異が大きくなるほど、***振周波数におけるゲインは小さくなるので、***振の影響は小さくなる。一方、式(1)と式(2)とによって、トルク指令信号τに対する、電動機位置信号θと負荷位置θとの関係は、次の式(5)の関係にあることが分かる。
Figure 0007245978000005
式(5)によって、電動機位置信号θと負荷位置θとの関係は、負荷加速度フィードバックゲインKaccに関わらず、常に一定である。よって、式(1)において、負荷加速度フィードバックゲインKaccを上げることで、トルク指令信号τに対する電動機位置信号θの伝達特性の***振周波数ωにおけるゲインが小さくなると、トルク指令信号τに対する負荷位置θの伝達特性の***振周波数ωにおけるゲインも同様に小さくなる。よって、加減速動作によって生じる負荷204の***振周波数ωの振動も小さくなる。
上述のとおり、負荷加速度補正部105によって負荷加速度をフィードバックすることで、上記の各式で示されるように、***振周波数におけるゲイン、つまり感度を下げる作用がある。これによって、電動機の制御装置100によって電動機201または負荷204を駆動する際に、加減速動作時に負荷204に生じる***振振動を減じることができる。
以上のとおり、負荷加速度補正部105による負荷加速度信号Aをフィードバックすることで、***振に起因する振動を抑制する効果が得られる。
一方、電動機位置信号θおよび負荷加速度信号Aを位置指令信号θに追従させるために加減速動作させる際に、負荷加速度信号Aから指令加速度信号Aを減ずることなく、負荷加速度信号Aを直接に負荷加速度補正部105に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを算出した場合、負荷加速度フィードバックによって、整定性が悪化する問題が生じる。
加減速動作を行うには所望の加速度に比例したトルクが電動機で生じるように制御する必要がある。電動機の制御装置100では、加減速動作に必要なトルクを位置制御部101と速度制御部102によって算出し、トルク指令信号τとして出力する。しかしながら、負荷加速度信号Aから指令加速度信号Aを減ずることなく、負荷加速度信号Aを直接に負荷加速度補正部105に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを算出した場合、トルク指令信号τから負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを減じることで、加減速動作に必要なトルクも減じられてしまい、指令追従性能が低下する。加減速動作に必用なトルクの不足分は、位置制御部101および速度制御部102によって再度補償されることで、電動機位置信号θおよび負荷位置θが位置指令信号θと一致するように制御される。しかし、位置制御部101および速度制御部102はフィードバック制御であるため、制御に遅れが生じる。この制御遅れによって、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが発生し、整定性が低下してしまう。つまり、負荷加速度フィードバックゲイン(加速度フィードバック量)を大きくするほど、指令追従性能は低下する。負荷加速度フィードバックゲイン(加速度フィードバック量)と指令追従性能とはトレードオフの関係にある。
フィードバックされる負荷加速度信号Aから、加減速動作時の加速度を示す指令加速度信号Aを予め減じた負荷加速度補正信号A’を負荷加速度補正部105に入力して負荷加速度フィードバックトルク信号τaccを算出することで、電動機201および負荷204の加減速動作に必要なトルクが負荷加速度フィードバックによって減じられることが無くなる。よって、停止間際の動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどを改善する効果が得られる。
以上のように、本実施の形態においては、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。図3は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図である。図3において、図1に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図3に示す電動機の制御装置100のフィルタ処理部109において、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に対し、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。この場合、図3に示す電動機の制御装置100のフィルタ処理部109において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
以上のように、本実施の形態の電動機の制御装置100は、負荷(機械負荷)を駆動する電動機の制御装置100であって、位置制御部101と、指令加速度算出部106と、第1の減算器に相当する減算器107と、第2の減算器に相当する減算器108と、を含む。位置制御部101は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号θと負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号θを入力し、トルク指令信号τを出力する。指令加速度算出部106は、位置指令信号θを入力し、位置指令信号θの加速度を示す指令加速度信号Aを出力する。第1の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ALから指令加速度信号Aを減算し、負荷加速度補正信号A’Lを出力する。第2の減算器は、トルク指令信号τから負荷加速度補正信号A’Lに所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号τinを出力する。トルク指令補正信号τinは、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
これにより、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置100において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
また、指令加速度算出部106は、指令加速度信号Aに、位置指令信号θに対する電動機位置信号θの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図4は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図である。図4において、図3に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図4に示す電動機の制御装置100の重み係数乗算部110において、フィルタ処理部109にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部106は、フィルタ処理部109および重み係数乗算部110を含んでもよい。
また、指令加速度算出部106は、指令加速度信号Aに、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号θに対する電動機位置信号θの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図4に示す電動機の制御装置100のフィルタ処理部109において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、信号を出力する。図4に示す電動機の制御装置100の重み係数乗算部110において、フィルタ処理部109にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部106は、フィルタ処理部109および重み係数乗算部110を含んでもよい。
以上のように、本発明にかかる電動機の制御装置は、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。よって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。負荷加速度フィードバックゲイン(加速度フィードバック量)と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図ることで、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供可能である。したがって、半導体製造装置または電子部品実装機等で使用される電動機の制御装置等の用途に好適である。
100 電動機の制御装置
101 位置制御部
102 速度制御部
103 トルク制御部
104 速度変換部
105 負荷加速度補正部
106 指令加速度算出部
107 減算器
108 減算器
109 フィルタ処理部
110 重み係数乗算部
201 電動機
202 位置検出器
203 接合部
204 負荷
205 加速度検出器

Claims (2)

  1. 負荷を駆動する電動機の制御装置であって、
    前記負荷の目標位置を指定する位置指令信号と前記負荷を駆動する前記電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する位置制御部と、
    前記位置指令信号を入力し、前記位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する指令加速度算出部と、
    前記負荷の加速度を示す負荷加速度信号から前記指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する第1の減算器と、
    前記トルク指令信号から前記負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する第2の減算器と、を含み、
    前記トルク指令補正信号は、前記電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する電動機の制御装置において、
    前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、電動機の制御装置。
  2. 負荷を駆動する電動機の制御装置であって、
    前記負荷の目標位置を指定する位置指令信号と前記負荷を駆動する前記電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する位置制御部と、
    前記位置指令信号を入力し、前記位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する指令加速度算出部と、
    前記負荷の加速度を示す負荷加速度信号から前記指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する第1の減算器と、
    前記トルク指令信号から前記負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する第2の減算器と、を含み、
    前記トルク指令補正信号は、前記電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する電動機の制御装置において、
    前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記負荷と前記電動機とを剛体とした場合の前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理
    を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、電動機の制御装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6960112B1 (ja) * 2020-06-25 2021-11-05 株式会社安川電機 指令生成装置、指令生成方法
CN114915223A (zh) * 2022-07-13 2022-08-16 佛山市华道超精科技有限公司 伺服控制装置、方法及伺服运动***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006158026A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Fanuc Ltd 制御装置
JP2008043132A (ja) 2006-08-09 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp 機械制御装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS583001A (ja) * 1981-06-30 1983-01-08 Fujitsu Ltd ロボツト制御方式
JPH0691482A (ja) 1992-09-16 1994-04-05 Toyoda Mach Works Ltd 送り制御装置
WO2000019288A1 (fr) * 1998-09-28 2000-04-06 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Dispositif de commande de position
DE60006666T2 (de) * 1999-06-04 2004-04-15 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu Positionsregelung fuer einen motor
WO2001088649A1 (fr) * 2000-05-15 2001-11-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Servomecanisme de positionnement
US6744590B2 (en) 2000-09-14 2004-06-01 Samsung Electronics Co., Inc. Seek trajectory adaptation in sinusoidal seek servo hard disk drives
JP4150902B2 (ja) * 2002-12-02 2008-09-17 株式会社安川電機 電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法および装置
GB2414818B (en) * 2003-04-11 2007-01-10 Mitsubishi Electric Corp Servo controller
JP4301913B2 (ja) * 2003-09-29 2009-07-22 オークマ株式会社 モータ制御装置
DE112006001287B4 (de) * 2005-05-31 2021-07-29 Mitsubishi Electric Corp. Elektromotor-Steuervorrichtung
EP2716522B1 (en) * 2011-05-25 2016-10-05 Mitsubishi Electric Corporation Electric power steering control device
WO2014061083A1 (ja) * 2012-10-15 2014-04-24 三菱電機株式会社 電動車両のモータ制御装置
CN106164802B (zh) * 2014-03-14 2019-08-30 株式会社牧野铣床制作所 传送轴的控制方法以及数值控制工作机械
JP6017595B2 (ja) * 2015-01-16 2016-11-02 ファナック株式会社 振動を抑制するモータ制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006158026A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Fanuc Ltd 制御装置
JP2008043132A (ja) 2006-08-09 2008-02-21 Mitsubishi Electric Corp 機械制御装置

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