JPH06237589A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents
電動機の速度制御装置Info
- Publication number
- JPH06237589A JPH06237589A JP3114229A JP11422991A JPH06237589A JP H06237589 A JPH06237589 A JP H06237589A JP 3114229 A JP3114229 A JP 3114229A JP 11422991 A JP11422991 A JP 11422991A JP H06237589 A JPH06237589 A JP H06237589A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速
域の電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易
にしたものである。 【構成】 トルク指令と負荷トルク推定値の偏差を第1
演算部12で演算する。この演算出力を第2演算部13
で演算してパルス間隔における平均値を得る。この平均
値と速度平均値との偏差を第1偏差部14で得る。この
第1偏差部14の偏差出力をオブザーバゲイン部16で
オブザーバゲイン倍して負荷トルク推定値を得るととも
に第1演算部12の演算出力との偏差を第2偏差部17
で得る。第2偏差部17の偏差出力は速度推定値として
速度アンプ19にフィードバック信号として供給して電
動機の速度制御を行う。
域の電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易
にしたものである。 【構成】 トルク指令と負荷トルク推定値の偏差を第1
演算部12で演算する。この演算出力を第2演算部13
で演算してパルス間隔における平均値を得る。この平均
値と速度平均値との偏差を第1偏差部14で得る。この
第1偏差部14の偏差出力をオブザーバゲイン部16で
オブザーバゲイン倍して負荷トルク推定値を得るととも
に第1演算部12の演算出力との偏差を第2偏差部17
で得る。第2偏差部17の偏差出力は速度推定値として
速度アンプ19にフィードバック信号として供給して電
動機の速度制御を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は速度検出器にパルスエ
ンコーダを用いた速度制御系の極低速域における電動機
の速度制御装置に関するものである。
ンコーダを用いた速度制御系の極低速域における電動機
の速度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】パルスエンコーダを用いた電動機の速度
制御系では極低速域において、エンコーダパルス間隔が
速度制御周期より長くなり、その速度制御周期において
正確な速度情報が得られなくなる。このため、極低速域
では速度制御系が以下に述べるように不安定になること
が知られている。
制御系では極低速域において、エンコーダパルス間隔が
速度制御周期より長くなり、その速度制御周期において
正確な速度情報が得られなくなる。このため、極低速域
では速度制御系が以下に述べるように不安定になること
が知られている。
【0003】電動機の回転軸に連結されたパルスエンコ
ーダは電動機の低速域で図6(c)に示すようなパルス
を発生する。すなわち、電動機の低速域での時間tに対
する回転速度nMは図6(a)に示すように直線的に変
化するが、時間tに対する位置θは図6(b)に示すよ
うに曲線的に変化する。従って、パルスエンコーダに得
られるパルスは時間tの経過とともにパルス間隔が図6
(c)のように狭くなってくる。図6(c)のパルス情
報からその情報が変化したときに、パルス間隔Tpjとパ
ルス変化量とによりパルス間隔Tpj間の平均速度nMjが
図6(d)に示すように求まる。このため、パルス間隔
Tpjが速度制御周期より長いと、この間の速度が検出で
きないため、前回値の平均速度nMj-1を使用する。その
ため真値速度nMとの偏差が大きくなり、速度制御が不
安定となる。
ーダは電動機の低速域で図6(c)に示すようなパルス
を発生する。すなわち、電動機の低速域での時間tに対
する回転速度nMは図6(a)に示すように直線的に変
化するが、時間tに対する位置θは図6(b)に示すよ
うに曲線的に変化する。従って、パルスエンコーダに得
られるパルスは時間tの経過とともにパルス間隔が図6
(c)のように狭くなってくる。図6(c)のパルス情
報からその情報が変化したときに、パルス間隔Tpjとパ
ルス変化量とによりパルス間隔Tpj間の平均速度nMjが
図6(d)に示すように求まる。このため、パルス間隔
Tpjが速度制御周期より長いと、この間の速度が検出で
きないため、前回値の平均速度nMj-1を使用する。その
ため真値速度nMとの偏差が大きくなり、速度制御が不
安定となる。
【0004】上記のような速度制御の不安定を改善する
手段として特開平2−307384号公報がある。
手段として特開平2−307384号公報がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにパルスエ
ンコーダを用いた速度制御系では極低速域で速度制御系
が不安定になる。この問題は特にサーボ、エレベータ等
の位置決め精度が要求される用途では解決しなければな
らない。このため、従来ではレゾルバや高パルス出力の
エンコーダが用いられてきた。しかし、このような手段
ではエンコーダ等のコストが上昇する不具合がある。ま
た、特開平2−307384号公報に記載の負荷トルク
推定値を用いる手段は完全次元オブザーバ方式であるた
めにゲインの調整が極めてむずかしい問題がある。
ンコーダを用いた速度制御系では極低速域で速度制御系
が不安定になる。この問題は特にサーボ、エレベータ等
の位置決め精度が要求される用途では解決しなければな
らない。このため、従来ではレゾルバや高パルス出力の
エンコーダが用いられてきた。しかし、このような手段
ではエンコーダ等のコストが上昇する不具合がある。ま
た、特開平2−307384号公報に記載の負荷トルク
推定値を用いる手段は完全次元オブザーバ方式であるた
めにゲインの調整が極めてむずかしい問題がある。
【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速域の
電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易にし
た電動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
ので、低分解能のパルスエンコーダを用いて極低速域の
電動機の速度制御を安定に行うとともに調整を容易にし
た電動機の速度制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、電動機と、この電動機の速度をパルス
出力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トル
ク推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とに
おける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力
されるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザー
バとを備えたものである。
達成するために、電動機と、この電動機の速度をパルス
出力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トル
ク推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とに
おける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力
されるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザー
バとを備えたものである。
【0008】また、前記速度推定オブザーバは、トルク
指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機
械時定数で積分したモデル出力推定値を得る第1演算部
と、この第1演算部で得られたモデル出力推定値からパ
ルス間隔における平均値を得る第2演算部と、この第2
演算部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時
に求まる平均値速度との偏差を算出する第1偏差部と、
この第1偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍
して前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部
と、前記第1演算部のモデル出力推定値と前記第1偏差
部の偏差値との偏差を求める第2偏差部と、この第2偏
差部で求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィ
ードバック信号として供給される速度アンプと、この速
度アンプの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク
推定値とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる
ものである。
指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機
械時定数で積分したモデル出力推定値を得る第1演算部
と、この第1演算部で得られたモデル出力推定値からパ
ルス間隔における平均値を得る第2演算部と、この第2
演算部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時
に求まる平均値速度との偏差を算出する第1偏差部と、
この第1偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍
して前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部
と、前記第1演算部のモデル出力推定値と前記第1偏差
部の偏差値との偏差を求める第2偏差部と、この第2偏
差部で求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィ
ードバック信号として供給される速度アンプと、この速
度アンプの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク
推定値とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる
ものである。
【0009】
【作用】電動機速度が低速域になると、速度検出器から
のパルス間隔が速度制御周期より長くなって、正確な速
度情報が得られなくなる。このため、最小次元の負荷ト
ルク推定値オブザーバを用いてパルス間の速度を推定し
て推定速度を得る。この推定速度を速度情報とする。
のパルス間隔が速度制御周期より長くなって、正確な速
度情報が得られなくなる。このため、最小次元の負荷ト
ルク推定値オブザーバを用いてパルス間の速度を推定し
て推定速度を得る。この推定速度を速度情報とする。
【0010】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず、従来より用いられている負荷トルク推定
オブザーバ(最小次元オブザーバ)を用いた零速オブザ
ーバについて述べる。
明する。まず、従来より用いられている負荷トルク推定
オブザーバ(最小次元オブザーバ)を用いた零速オブザ
ーバについて述べる。
【0011】(A)速度推定の原理、 最小次元オブザーバによる負荷トルク推定オブザーバは
図1に示すような構成となっている。最小次元オブザー
バではオブザーバゲインgは比例要素のみとなるので、
負荷トルクτLが印加されるとモデル出力推定値nM’
(i)と速度nMとに偏差が発生する。偏差は次式
(1)式、(2)式で表わされる。
図1に示すような構成となっている。最小次元オブザー
バではオブザーバゲインgは比例要素のみとなるので、
負荷トルクτLが印加されるとモデル出力推定値nM’
(i)と速度nMとに偏差が発生する。偏差は次式
(1)式、(2)式で表わされる。
【0012】
【数1】
【0013】
【数2】
【0014】完全次元オブザーバではオブザーバゲイン
gがPI要素となるので、定常状態ではモデル出力推定
値nM’(i)と速度nMは等しくなる。ただし、負荷急
変時のような過渡時には成立しない。完全次元オブザー
バより調整要素が少ない最小次元オブザーバを用いて速
度推定を行うには(2)式を変形すると速度は次式のよ
うになる。
gがPI要素となるので、定常状態ではモデル出力推定
値nM’(i)と速度nMは等しくなる。ただし、負荷急
変時のような過渡時には成立しない。完全次元オブザー
バより調整要素が少ない最小次元オブザーバを用いて速
度推定を行うには(2)式を変形すると速度は次式のよ
うになる。
【0015】
【数3】
【0016】(3)式の関係を図1に追加して速度を図
2のブロック図より推定する。
2のブロック図より推定する。
【0017】(B)零速域での速度推定、 速度検出器としてパルスエンコーダを用いると、極低速
域では速度制御周期よりもエンコーダパルス間隔の方が
長くなる。図3にその関係を示す。図3において、Ts
は速度制御周期、Tpはエンコーダパルスの周期、Td
はTsとTpとの差である。エンコーダパルスが入力さ
れると、そのパルス周期Tpより速度の平均値は次の
(4)式から求まる。
域では速度制御周期よりもエンコーダパルス間隔の方が
長くなる。図3にその関係を示す。図3において、Ts
は速度制御周期、Tpはエンコーダパルスの周期、Td
はTsとTpとの差である。エンコーダパルスが入力さ
れると、そのパルス周期Tpより速度の平均値は次の
(4)式から求まる。
【0018】
【数4】
【0019】速度検出値は平均値しか検出できないの
で、オブザーバの構成もこのことを考慮して図4のよう
な離散系で構成する。この図4の最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバの構成図において、速度検出値は平
均値nM(j)であるため、モデル出力推定値nM’
(i)もこの間の平均値とする。この平均値の偏差を用
いて負荷トルク推定値τL(j)を推定する。パルス間
隔における平均値nM’(j)は次の(5)式で求め
る。
で、オブザーバの構成もこのことを考慮して図4のよう
な離散系で構成する。この図4の最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバの構成図において、速度検出値は平
均値nM(j)であるため、モデル出力推定値nM’
(i)もこの間の平均値とする。この平均値の偏差を用
いて負荷トルク推定値τL(j)を推定する。パルス間
隔における平均値nM’(j)は次の(5)式で求め
る。
【0020】
【数5】
【0021】ここで図4に示した最小次元オブザーバに
よる零速オブザーバを用いたこの発明の実施例について
述べる。図5はこの発明の一実施例を示すもので、図4
に示した構成図に偏差器、速度アンプおよび加算器を設
けたものである。
よる零速オブザーバを用いたこの発明の実施例について
述べる。図5はこの発明の一実施例を示すもので、図4
に示した構成図に偏差器、速度アンプおよび加算器を設
けたものである。
【0022】図5において、トルク指令τM※(i)と
負荷トルク推定値τL(j)は偏差器11に供給され
て、その偏差出力が第1演算部12に入力される。第1
演算部12は速度制御周期Tsをモデル機械時定数TM
※で割算した割算部12aと、この割算部12aの出力
と積分器12bの出力とを加算した加算器12cとから
構成されている。第1演算部12で演算されて得られた
モデル出力推定値nM’(i)はパルス間隔における平
均値を得る第2演算部13に入力される。第2演算部1
3で演算された出力nM’(j)は第1偏差部14のプ
ラス入力端に供給され、そのマイナス入力端にはパルス
エンコーダ15により検出された速度検出出力の平均値
nM(j)が供給される。
負荷トルク推定値τL(j)は偏差器11に供給され
て、その偏差出力が第1演算部12に入力される。第1
演算部12は速度制御周期Tsをモデル機械時定数TM
※で割算した割算部12aと、この割算部12aの出力
と積分器12bの出力とを加算した加算器12cとから
構成されている。第1演算部12で演算されて得られた
モデル出力推定値nM’(i)はパルス間隔における平
均値を得る第2演算部13に入力される。第2演算部1
3で演算された出力nM’(j)は第1偏差部14のプ
ラス入力端に供給され、そのマイナス入力端にはパルス
エンコーダ15により検出された速度検出出力の平均値
nM(j)が供給される。
【0023】第1偏差部14の偏差出力はオブザーバゲ
イン部16に供給され、ここで所定倍されて出力に負荷
トルク推定値τL(j)を得る。また、第1偏差部14
の偏差出力は第2偏差部17のマイナス入力端に供給さ
れる。第2偏差部17のプラス入力端にはモデル出力推
定値nM(i)が供給され、その出力には速度推定値nM
(i)が得られる。この速度推定値nM(i)と速度設
定値はnM※(i)は第3偏差部18のマイナスおよび
プラス入力端に供給され、その偏差出力が比例ゲインK
WCの速度アンプ19に供給される。速度アンプ19の出
力と負荷トルク推定値τL(j)は加算器20で加算し
てトルク指令τM※を得る。このトルク指令τM※は第4
偏差部21で負荷トルクとの偏差を取って電動機22に
供給してそれの速度制御を行う。
イン部16に供給され、ここで所定倍されて出力に負荷
トルク推定値τL(j)を得る。また、第1偏差部14
の偏差出力は第2偏差部17のマイナス入力端に供給さ
れる。第2偏差部17のプラス入力端にはモデル出力推
定値nM(i)が供給され、その出力には速度推定値nM
(i)が得られる。この速度推定値nM(i)と速度設
定値はnM※(i)は第3偏差部18のマイナスおよび
プラス入力端に供給され、その偏差出力が比例ゲインK
WCの速度アンプ19に供給される。速度アンプ19の出
力と負荷トルク推定値τL(j)は加算器20で加算し
てトルク指令τM※を得る。このトルク指令τM※は第4
偏差部21で負荷トルクとの偏差を取って電動機22に
供給してそれの速度制御を行う。
【0024】上記のように構成された実施例において、
トルク指令τM※(i)と負荷トルク推定値τL(i)と
の偏差をオブザーバモデル機械時定数TM※で積分して
モデル出力推定値nM’(i)を得る。次にこのnM’
(i)からパルス間隔における平均値nM’(j)を求
め、パルス変化時に求まる平均値速度nM(j)との偏
差を算出する。この偏差をオブザーバゲイン(g)倍し
て負荷トルク指定値τL(j)を求める。その後、オブ
ザーバモデル出力nM’(i)と第1偏差部14の出力
との偏差を減算することによりパルス間の速度を推定し
て推定速度nM(i)を求める。このnM(i)を速度ア
ンプ19にフィードバック信号として供給して電動機の
速度制御を行う。なお、負荷トルク推定値τL(j)を
加算器20で速度アンプ19の出力と加算してトルク指
令を得ることにより負荷外乱抑制が可能となる。
トルク指令τM※(i)と負荷トルク推定値τL(i)と
の偏差をオブザーバモデル機械時定数TM※で積分して
モデル出力推定値nM’(i)を得る。次にこのnM’
(i)からパルス間隔における平均値nM’(j)を求
め、パルス変化時に求まる平均値速度nM(j)との偏
差を算出する。この偏差をオブザーバゲイン(g)倍し
て負荷トルク指定値τL(j)を求める。その後、オブ
ザーバモデル出力nM’(i)と第1偏差部14の出力
との偏差を減算することによりパルス間の速度を推定し
て推定速度nM(i)を求める。このnM(i)を速度ア
ンプ19にフィードバック信号として供給して電動機の
速度制御を行う。なお、負荷トルク推定値τL(j)を
加算器20で速度アンプ19の出力と加算してトルク指
令を得ることにより負荷外乱抑制が可能となる。
【0025】上記実施例において、トルク指令τM※
(i)は直流機制御の場合には電機子電流検出値を用
い、誘導機のベクトル制御の場合にはトルク分電流検出
値を使用する。また、各々の検出値でなく制御に用いる
指令値を流用してもよい。
(i)は直流機制御の場合には電機子電流検出値を用
い、誘導機のベクトル制御の場合にはトルク分電流検出
値を使用する。また、各々の検出値でなく制御に用いる
指令値を流用してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
速度検出器にパルスエンコーダを用いた速度制御系の極
低速域において、エンコーダパルス間隔が速度制御周期
より長くなり、正確な速度情報が得られない状況でも速
度推定が可能となり、低速域の速度制御が最小次元オブ
ザーバと加算器を用いるだけ可能になり、しかも最小次
元オブザーバであるから調整要素が少なく調整が簡単に
なる。また、低分解のエンコーダを用いることができる
ため、低コスト化を図ることができる。
速度検出器にパルスエンコーダを用いた速度制御系の極
低速域において、エンコーダパルス間隔が速度制御周期
より長くなり、正確な速度情報が得られない状況でも速
度推定が可能となり、低速域の速度制御が最小次元オブ
ザーバと加算器を用いるだけ可能になり、しかも最小次
元オブザーバであるから調整要素が少なく調整が簡単に
なる。また、低分解のエンコーダを用いることができる
ため、低コスト化を図ることができる。
【図1】速度推定の原理説明のブロック図、
【図2】速度推定の原理説明のブロック図、
【図3】エンコーダパルスと速度制御周期の関係を示す
説明図、
説明図、
【図4】最小次元オブザーバによる零速オブザーバの構
成図、
成図、
【図5】この発明の一実施例を示す構成説明図、
【図6】(a)は時間対速度の関係を示す特性図、
(b)は時間対位置の関係を示す特性図、(c)は時間
対パルス数の関係を示す特性図、(d)は時間対速度平
均の検出値を示す特性図。
(b)は時間対位置の関係を示す特性図、(c)は時間
対パルス数の関係を示す特性図、(d)は時間対速度平
均の検出値を示す特性図。
12…第1演算部、13…第2演算部、14…第1偏差
部、16…オブザーバゲイン、17…第2偏差部、19
…速度アンプ、20…加算器。
部、16…オブザーバゲイン、17…第2偏差部、19
…速度アンプ、20…加算器。
Claims (2)
- 【請求項1】 電動機と、この電動機の速度をパルス出
力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トルク
推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とにお
ける離散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力さ
れるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザーバ
とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。 - 【請求項2】 前記速度推定オブザーバは、トルク指令
と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機械時
定数で積分したモデル出力推定値を得る第1演算部と、
この第1演算部で得られたモデル出力推定値からパルス
間隔における平均値を得る第2演算部と、この第2演算
部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時に求
まる平均値速度との偏差を算出する第1偏差部と、この
第1偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍して
前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部と、前
記第1演算部のモデル出力推定値と前記第1偏差部の偏
差値との偏差を求める第2偏差部と、この第2偏差部で
求められた偏差値と速度設定値との偏差値がフィードバ
ック信号として供給される速度アンプと、この速度アン
プの出力と前記オブザーバゲイン部の負荷トルク推定値
とを加算してトルク指令を得る加算部とからなる請求項
1に記載の電動機の速度制御装置。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3114229A JPH06237589A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電動機の速度制御装置 |
JP11558692A JP3196311B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-08 | 電動機の速度推定オブザーバ |
TW81103905A TW221535B (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | |
EP19920108454 EP0514847B1 (en) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | System and method for controlling speed of electric motor in extremely low speed range using rotary pulse encoder |
DE69218826T DE69218826T2 (de) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | System und Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung von elektrischen Motoren in extrem niedrigen Geschwindigkeitsbereichen unter Verwendung eines rotierenden Pulskodierers |
US07/885,763 US5325460A (en) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | System and method for controlling the speed of an electric motor in an extremely low speed range using a rotary pulse encoder |
KR1019920008521A KR950014759B1 (ko) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | 회전 펄스 인코더를 사용하여 극히 저속의 범위에서 전기 모터의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 방법 |
CN92103246A CN1026937C (zh) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | 控制电机速度的系统与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3114229A JPH06237589A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電動機の速度制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06237589A true JPH06237589A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=14632479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3114229A Pending JPH06237589A (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06237589A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7135831B2 (en) | 2004-11-30 | 2006-11-14 | Brother Kogyo Kabashiki Kaisha | Method and device for controlling motor |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP3114229A patent/JPH06237589A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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