JPH06121572A - 電流検出器のオフセット自動調整装置 - Google Patents

電流検出器のオフセット自動調整装置

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JPH06121572A
JPH06121572A JP4263293A JP26329392A JPH06121572A JP H06121572 A JPH06121572 A JP H06121572A JP 4263293 A JP4263293 A JP 4263293A JP 26329392 A JP26329392 A JP 26329392A JP H06121572 A JPH06121572 A JP H06121572A
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electrical angle
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torque
offset
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JP4263293A
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Masahiro Ooto
雅裕 大音
Hisashi Kinoshita
久 木下
Shinobu Kake
忍 懸
Yoshihiro Ino
芳浩 井野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフセット補正値の補正をモータの運転中も
自動的に実行して、サーボモータで発生するトルクの脈
動を抑制する。 【構成】 運転中温度変化などによってオフセット補正
に誤差が生じた場合、トルク・電気角検出手段26にお
いて、トルク指令値bと電気角信号fから、トルク指令
値bの最大値、および最大値を得たときの第1の電気角
と、トルク指令値の最小値、および最小値を得たときの
第2の電気角を検出し、さらに判断手段27において、
第1の電気角と第2の電気角の角度差によりオフセット
補正誤差が発生したかどうかを判断し、もしオフセット
補正誤差が発生と判断されれば、補正手段30において
オフセット補正値c1、c2に第1の電気角の値とトル
ク指令値の最大値と最小値の差に対応したオフセット補
正値調整量を加算し更新する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高精度なNC装置やロ
ボットなどに使用されるサーボモータのディジタル制御
装置における電流検出器のオフセット自動調整装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、高精度なNC装置やロボットなど
に使用されるサーボモータのディジタル制御装置におい
て、電流検出手段としてアナログ回路で構成された電流
検出器を用いる場合、この電流検出器出力のオフセット
の補正が行われる。すなわち、電源投入後、モータが停
止しているときに検出した電流検出器の出力電圧をオフ
セット補正値とし、電源投入時に設定したオフセット補
正値はモータの運転中には更新していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、24時間運転時の周囲温度の変化や電流
検出器内の素子の温度上昇などによって実際のオフセッ
ト値と電源投入時に設定したオフセット補正値との間に
誤差が生じた場合、サーボモータが発生するトルクに電
気角と同周期の脈動が生じるという問題があった。
【0004】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、電流検出器の温度上昇を原因とするオフセット補正
値の補正誤差の発生をトルク指令値の脈動から判断し、
オフセット補正値の補正をモータの運転中も自動的に実
行してサーボモータで発生するトルクの脈動を防止する
ことができる電流検出器のオフセット自動調整装置を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の電流検出器のオフセット自動調整装置は、オ
フセット値を有する電流検出器を用いたサーボモータの
ディジタル制御装置における電流検出器のオフセット自
動調整装置であって、サーボモータのトルク指令値と電
気角信号を入力とし、電気角1周期の間回転が一方向で
回転速度が所定の上限設定値以下であることを検出する
回転検出手段と、その回転検出手段の検出時に前記電気
角1周期の間のトルク指令値の最大値とその最大値を得
たときの第1の電気角と電気角1周期の間のトルク指令
値の最小値とその最小値を得たときの第2の電気角を検
出するトルク・電気角検出手段と、そのトルク・電気角
検出手段で検出された第1の電気角と第2の電気角の差
が180度であるかどうかを判断する判断手段と、その
判断手段で第1の電気角と第2の電気角の差が180度
であると判断した場合に第1の電気角と前記トルク指令
値の最大値と最小値の差に応じて前記電流検出器のオフ
セット補正値を補正する補正手段とを備えたものであ
る。
【0006】また、本発明の電流検出器のオフセット補
正値を補正する補正手段は、第1の電気角が電気角36
0度を4つに分割したどの範囲にあるかを判断する電気
角存在範囲判定手段と、前記4つの分割範囲とトルク指
令値の最大値と最小値の差に応じて設定されたオフセッ
ト補正値調整量を持ちオフセット補正値に第1の電気角
が存在する分割範囲とトルク指令値の最大値と最小値の
差に応じた前記オフセット補正値調整量を加算更新して
出力するオフセット補正値出力手段とを有するものであ
る。
【0007】
【作用】上記構成により、運転中に温度変化などによっ
てオフセット補正値に補正誤差が生じた場合でも、電流
検出器の温度上昇を原因とするオフセット補正値の補正
誤差の発生をトルク指令値の脈動から判断し、サーボモ
ータの電気角1周期の間でトルク指令値が最大となる電
気角とトルク指令値の最大値と最小値の差に応じて電流
検出器のオフセット補正値を補正するので、サーボモー
タの運転中も自動的にオフセット補正値の補正が行われ
るためモータ発生トルクの脈動が防止され、速度リップ
ルの増加などの制御性能の悪化を抑えることができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例を示す電流検出器
のオフセット自動調整装置を有するサーボモータのディ
ジタル制御装置のブロック図である。図1において、速
度指令値aが入力される加算器1は速度制御部2を介し
て正弦波テーブル3およびオフセット補正値自動調整装
置4に接続され、速度制御部2からのトルク指令値bを
正弦波テーブル3およびオフセット補正値自動調整装置
4に入力する。このオフセット補正値自動調整装置4
と、オフセット値を有するU相の電流検出器5の出力端
は加算器6に接続され、オフセット補正値自動調整装置
4からのU相のオフセット補正値c1と、電流検出器5
からの、オフセット値を持ったU相の検出電流値d1は
加算器6に入力される。この加算器6と正弦波テーブル
3は加算器7に接続され、この正弦波テーブル3からの
U相の電流指令値e1と、加算器6からの出力とが加算
器7に入力される。この加算器7は比例要素8さらにサ
ーボアンプ9を介してサーボモータ10に接続されてい
る。これらサーボアンプ9とサーボモータ10の間にU
相電流検出器5が設けられている。また、オフセット補
正値自動調整装置4と、オフセット値を有するV相の電
流検出器11の出力端は加算器12に接続され、オフセ
ット補正値自動調整装置4からのV相のオフセット補正
値c2と、電流検出器11からの、オフセット値を持っ
たV相の検出電流値d2は加算器12に入力される。こ
の加算器12と正弦波テーブ3が加算器13に接続さ
れ、この正弦波テーブ3からのV相の電流指令値e2
と、加算器12からの出力とが加算器13に入力され
る。この加算器13は比例要素14さらにサーボアンプ
9を介してサーボモータ10に接続されている。これら
サーボアンプ9とサーボモータ10の間にV相電流検出
器11が設けられている。さらに、加算器7、13は加
算器15、比例要素16さらにサーボアンプ9を介して
サーボモータ10に接続されている。
【0010】また、サーボモータ10はエンコーダ17
に接続され、さらにエンコーダ17は位置カウンタ18
を介してオフセット補正値自動調整装置4と正弦波テー
ブル3に接続され、位置カウンタ18からのサーボモー
タ10の電気角信号fをオフセット補正値自動調整装置
4と正弦波テーブル3に入力する。また、エンコーダ1
7は速度検出回路19を介して加算器1に接続され、速
度検出回路19からの速度フィードバック値gを加算器
1に入力する。
【0011】図2は、図1のオフセット補正値自動調整
装置4の構成を示すブロック図である。図2において、
速度制御処理周期設定手段21は、サーボモータ10の
トルク指令値bと電気角信号fを入力とし、これらトル
ク指令値bおよび電気角信号fを通過させるとともに、
速度制御処理復帰フラグにより次の速度制御周期へと進
むように設定する。この速度制御処理周期設定手段21
が接続される回転検出手段22は、電気角信号fを入力
とし、回転方向が前回の速度制御処理周期の回転方向と
同一であって、回転速度がサーボモータ10の発生トル
クとトルク指令値の位相差が問題とならないようにあら
かじめ定めた上限設定値以下であることを検出する。こ
の回転検出手段22が接続されるトルク・電気角検出手
段26は、トルク指令値bと電気角信号fを入力とし
て、トルク指令値が最大となった時のトルク指令値をト
ルク最大値b1として保存し、その時の電気角を第1の
電気角f1として保存する最大値検出手段23と、トル
ク指令値が最小となった時のトルク指令値をトルク最小
値b2として保存し、その時の電気角を第2の電気角f
2として保存する最小値検出手段24と、電気角信号を
カウントし、電気角1周期の経過が検出されていなけれ
ば速度制御処理復帰フラグを速度制御処理周期設定手段
21に出力する電気角カウンタ25で構成される。この
トルク・電気角検出手段26が接続される判断手段27
は、トルク・電気角検出手段26で検出された電気角f
1と電気角f2の差が180度であるかどうかを判断す
る。この判断手段27が接続される電気角存在範囲判定
手段28は、判断手段27で電気角f1と電気角f2の
差が180度であると判断した場合に、電気角f1が電
気角360度を4つに分割したどの範囲に存在するかを
判断する。この電気角存在範囲判定手段28が接続され
るオフセット補正値出力手段29は、前記4つの分割範
囲とトルク最大値b1とトルク最小値b2の差に応じて
設定されたオフセット補正値調整量を持ち、電気角f1
が存在する分割範囲とトルク最大値b1とトルク最小値
b2の差と応じた前記オフセット補正値調整量を、オフ
セット補正値に加算して更新するとともにオフセット補
正値c1、c2として出力する。これら電気角存在範囲
判定手段28およびオフセット補正値出力手段29によ
り補正手段30が構成され、第1の電気角とトルク最大
値b1とトルク最小値b2の差に応じて電流検出器5、
11のオフセット値を補正する構成である。
【0012】さらに、回転検出手段22と判断手段27
とオフセット補正値出力手段29が接続される初期化手
段31は、回転検出手段22、判断手段27、オフセッ
ト補正値出力手段29のいずれかより出力される初期化
フラグによってトルク最大値b1、トルク最小値b2と
電気角f1、電気角f2の初期化を行い、その後速度制
御処理復帰フラグを速度制御処理周期設定手段21に出
力する。また初期設定時にはオフセット補正値の初期値
設定も初期化手段31において行われる。
【0013】以上のように構成されたオフセット補正値
自動調整装置4において、電流検出器のオフセット補正
値に誤差が生じると、サーボモータ10で発生するトル
クには電気角と同周期の脈動が生じ、電気角1周期の間
のトルク指令値bの最大値b1と、トルク指令値bが最
大値b1となる第1の電気角f1、および電気角1周期
の間のトルク指令値bの最小値b2と、トルク指令値b
が最小値b2となる第2の電気角f2が存在する。本実
施例では電気角f1と、トルク最大値b1とトルク最小
値b2の差を検出することでオフセット補正値の自動調
整を行う。
【0014】図3は図2のオフセット補正値自動調整装
置4内での演算処理を示した流れ図であり、この演算処
理のうち処理S0〜S1は初期設定時の処理を示し、速
度制御処理SVと処理S2〜S8は通常運転時に行われ
る処理を示している。図3に示すように、まず処理S0
において、前記従来の技術に従って電源投入時に決定さ
れるオフセット補正値を初期値として設定し、処理S1
において、トルク指令値のトルク最大値b1とトルク最
小値b2、電気角f1と電気角f2の値を初期化する。
【0015】通常の運転が開始され速度制御処理SVが
実行されたのち、処理S2において、回転検出手段22
によって、現在のモータ軸の回転方向を検出し、この回
転方向を前回の速度制御処理時の回転方向と比較し、回
転方向が変化した場合には処理S8に進み、初期化手段
31によりトルク最大値b1とトルク最小値b2および
電気角f1と電気角f2の値を初期化し、次の速度制御
処理周期へ進む。この回転方向が前回の速度制御処理周
期と同一であれば処理S3へ進む。処理S3において
は、回転検出手段22により、現在の回転速度を検出
し、あらかじめ設定した上限設定値以上の回転速度であ
る場合は処理S2と同様、処理S8に進み、初期化手段
31によりトルク最大値b1とトルク最小値b2および
電気角f1と電気角f2の値を初期化し、次の速度制御
処理周期へ進む。回転速度が上限設定値以下であれば処
理S4へ進む。そして処理S4においては、電気角カウ
ンタ25が電気角1周期の経過を検出するまで、速度制
御処理周期に一回、トルク指令値bと電気角fがトルク
・電気角検出手段26に入力され、電気角1周期が経過
するまでの間に、最大値検出手段23において測定した
トルク指令値bの最大値をトルク最大値b1として保存
し、トルク最大値b1を得たときの電気角を第1の電気
角f1として保存する。また最小値検出手段24におい
て、測定したトルク指令値bの最小値をトルク最小値b
2として保存し、トルク最小値b2を得たときの電気角
を第2の電気角f2として保存する。電気角1周期の経
過が検出されない間は次の速度制御処理周期へと進み、
電気角1周期の経過を検出すれば、処理S5へ進む。処
理S5においては、オフセット補正値の補正誤差によっ
て生ずるトルク脈動は電気角と同周期であるから判断手
段27によって、電気角f1と電気角f2の角度差の絶
対値が180度でなければオフセット補正誤差以外を要
因とするトルクの脈動と判断して処理S8へ進み、初期
化手段31によってトルク最大値b1とトルク最小値b
2、電気角f1と電気角f2を初期化したのち、次の速
度制御処理周期へ進む。電気角f1と電気角f2の角度
差の絶対値が180度であればオフセット補正誤差を要
因とするトルクの脈動が発生したと判断して処理S6へ
進む。ここで角度差180度には計測時の誤差α度を許
容するものとする。
【0016】処理S6では、電気角存在範囲判定手段2
8により、電気角f1が後述の電気角360度を4つに
分割した範囲のうちどの範囲に存在するかを判定し、処
理S7へ進む。処理S7においては、処理S6での判定
結果とトルク最大値b1とトルク最小値b2の差から、
オフセット補正値出力手段29により、後述するU相の
オフセット補正値調整量をU相のオフセット補正値に加
算して更新し、U相のオフセット補正値c1として出力
し、V相のオフセット補正値調整量をV相のオフセット
補正値に加算して更新し、V相のオフセット補正値c2
が出力される。このオフセット補正値c1、c2を出力
したのち、処理S8において、初期化手段31によりト
ルク最大値b1とトルク最小値b2および電気角f1と
電気角f2の値を初期化し、次の速度制御処理周期へ進
む。
【0017】速度制御処理SVにおいては、図1におけ
るオフセット補正値自動調整装置4内での処理を除く全
ての処理が行われ、加算器6において電流検出器5から
のオフセット値を有するU相検出電流d1から、オフセ
ット補正値出力手段29から出力されたU相のオフセッ
ト補正値c1を差し引くことによって補正されたU相フ
ィードバック電流が得られる。同様に、加算器12にお
いて電流検出器11からのオフセット値を有するV相検
出電流d2から、オフセット補正値出力手段29から出
力されたV相のオフセット補正値c2を差し引くことに
よって補正されたV相フィードバック電流が得られる。
【0018】オフセット補正値の調整量は次のように決
定される。まずU相のオフセット補正誤差をdIu、V相
のオフセット補正誤差をdIvとし、dIuを(数1)でdIv
を(数2)で定義する。
【0019】
【数1】
【0020】
【数2】
【0021】電気角f1が電気角1周期360度を4つ
に分割した範囲のどこに存在するかに応じてdIu、dIvの
正負の符号が判明する。そこで電気角f1が存在する範
囲ごとのdIu、dIvの正負の符号を表すと図4(a)とな
る。図4(a)より電気角f1の存在するそれぞれの範
囲に応じたオフセット補正誤差dIu、dIvの関係は、電気
角f1が電気角0度以上で120度未満(図4(a)の
R1)の場合、 dIu ≦ 0、 dIv > 0 電気角f1が電気角120度以上で180度未満(図4
(a)のR2)の場合、 dIu < 0、 dIv ≦ 0 電気角f1が電気角180度以上で300度未満(図4
(a)のR3)の場合、 dIu ≧ 0、 dIv < 0 電気角f1が電気角300度以上で360度未満(図4
(a)のR4)の場合、 dIu > 0、 dIv ≧ 0 となる。
【0022】オフセット補正誤差dIu、dIvを原因として
モータで発生するトルクτの脈動は、電気角θを用いて
(数3)、(数4)、(数5)で与えられる。
【0023】
【数3】
【0024】
【数4】
【0025】
【数5】
【0026】ここでMはモータで発生するトルクとトル
ク指令値間の変換係数、ΔTはトルク最大値b1とトル
ク最小値b2の差であるトルク振幅値、Ktはトルク定
数である。
【0027】(数4)、(数5)を変形して(数6)、
(数7)を得てp1およびp2を定義する。
【0028】
【数6】
【0029】
【数7】
【0030】θoffは第1の電気角f1を用いて(数
8)で表すことができる。
【0031】
【数8】
【0032】(数6)、(数7)、(数8)よりオフセ
ット補正誤差 dIu、dIvの絶対値はp1およびp2を用い
て(数9)、(数10)と表される。
【0033】
【数9】
【0034】
【数10】
【0035】今、電流検出器5、11の出力のデジタル
値1レベルがqアンペアに相当するものとすれば、オフ
セット補正値調整量の大きさKu、Kvは(数11)、
(数12)で決定される。
【0036】
【数11】
【0037】
【数12】
【0038】ここでint[A]はAの整数化を意味する
ものとする。図4(a)と(数11)、(数12)より
オフセット補正値調整量が求められる。一例として電気
角f1が図4(a)の範囲R1に存在する場合は、U相
オフセット補正誤差 dIuは負の値となり(数1)より、
実際のオフセット値に対してオフセット補正値が小であ
ることを示しており、U相のオフセット補正値c1の現
在の値に(数11)で求められる量 Kuを加えることで
U相のオフセット補正値c1の補正を行う。 またdIvは
正の値となり(数2)より、実際のオフセット値に対し
てオフセット補正値が大であることを示しており、V相
のオフセット補正値c2の現在の値から(数12)で求
められる量 Kvを減ずることでV相のオフセット補正値
c2の補正を行う。図4(a)の各範囲についてのオフ
セット補正値調整量を、Ku、Kvを用いて表したもの
が、図4(b)である。なお本実施例では(数9)、
(数10)で求められるオフセット補正誤差dIu、dIvの
絶対値に対し(数11)、(数12)の演算を行った値
をオフセット補正値に加算して補正を行っているが、
(数9)、(数10)で求められたオフセット補正誤差
の絶対値を正の整数nで除した値に対して(数11)、
(数12)の演算を行った値を加算して補正を行っても
よい。
【0039】したがって、以上の実施例によれば、運転
中に温度変化などによってオフセット補正値に誤差が生
じた場合、トルク・電気角検出手段26において、トル
ク指令値bと電気角信号fから、電気角1周期の間でト
ルク指令値bが最大となったときの値であるトルク最大
値b1と、トルク最大値b1を得たときの電気角f1
と、トルク指令値bが最小となったときの値であるトル
ク最小値b2と、トルク最小値b2を得たときの電気角
f2を検出し、さらに、判断手段27は、電気角f1と
電気角f2の角度差によりオフセット補正誤差が発生し
たかどうかを判断し、もしオフセット補正誤差が発生し
たと判断されれば、補正手段30においてオフセット補
正値に電気角f1の値とトルク最大値b1とトルク最小
値b2の差に対応したオフセット補正値調整量が加算さ
れ、オフセット補正値が更新される。これにより、サー
ボモータのディジタル制御装置において長時間運転する
ことによる電流検出器内の素子の温度上昇によってオフ
セット補正値に補正誤差が生じ、サーボモータが発生す
るトルクに電気角同周期の脈動が生じた場合でも、トル
ク指令値の脈動からオフセット補正誤差の発生を察知し
オフセット補正値を自動的に補正することができる。
【0040】ここでは、本発明をある程度詳細にその最
も好ましい実施態様について説明したが、その好ましい
実施態様の説明は、構成の詳細な部分についての変形、
特許請求の範囲に記載された本発明の思想に反しない限
りでの種々な変形、あるいはそれらを組み合わせたもの
に変更することができることは明らかである。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
電流検出器のオフセット自動調整装置によれば、温度上
昇などでオフセット補正値に補正誤差が生じた場合で
も、サーボモータの運転中にオフセット補正値の自動調
整を行うことができ、サーボモータで発生するトルク脈
動を減少させ、速度リップルの増加などの制御性能の悪
化を抑制し、サーボモータの運転を長時間にわたり、安
定で精密に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電流検出器のオフセット自動調整装置
を有するサーボモータのディジタル制御装置の一実施例
のブロック図
【図2】オフセット補正値自動調整装置の内部構成を示
すブロック図
【図3】オフセット補正値自動調整装置内での演算処理
動作を示す流れ図
【図4】(a)は電気角f1の値とオフセット補正誤差
dIu、dIvの正負を示す関係図 (b)はU相のオフセット補正値c1およびV相のオフ
セット補正値c2の調整量を示す一覧図
【符号の説明】
5 U相電流検出器(電流検出器) 10 サーボモータ 11 V相電流検出器(電流検出器) 22 回転検出手段 26 トルク・電気角検出手段 27 判断手段 28 電気角存在範囲判定手段 29 オフセット補正値出力手段 30 補正手段 b トルク指令値 c1 U相のオフセット補正値(オフセット補正値) c2 V相のオフセット補正値(オフセット補正値) f 電気角信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井野 芳浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オフセット値を有する電流検出器を用い
    たサーボモータのディジタル制御装置における電流検出
    器のオフセット自動調整装置であって、サーボモータの
    トルク指令値と電気角信号を入力とし、電気角1周期の
    間回転が一方向で回転速度が所定の上限設定値以下であ
    ることを検出する回転検出手段と、その回転検出手段の
    検出時に前記電気角1周期の間のトルク指令値の最大値
    とその最大値を得たときの第1の電気角と前記電気角1
    周期の間のトルク指令値の最小値とその最小値を得たと
    きの第2の電気角を検出するトルク・電気角検出手段
    と、そのトルク・電気角検出手段で検出された第1の電
    気角と第2の電気角の差が180度であるかどうかを判
    断する判断手段と、その判断手段で第1の電気角と第2
    の電気角の差が180度であると判断した場合に、第1
    の電気角とトルク指令値の最大値と最小値の差に応じて
    前記電流検出器のオフセット補正値を補正する補正手段
    とを備えた電流検出器のオフセット自動調整装置。
  2. 【請求項2】 電流検出器のオフセット補正値を補正す
    る補正手段は、第1の電気角が電気角360度を4つに
    分割したどの範囲にあるかを判断する電気角存在範囲判
    定手段と、前記4つの分割範囲とトルク指令値の最大値
    と最小値の差に応じて設定されたオフセット補正値調整
    量を持ちオフセット補正値に前記第1の電気角が存在す
    る分割範囲とトルク指令値の最大値と最小値の差に応じ
    た前記オフセット補正値調整量を加算更新して出力する
    オフセット補正値出力手段とを有する請求項1記載の電
    流検出器のオフセット自動調整装置。
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