JPH0667732A - モータの位置制御装置 - Google Patents
モータの位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0667732A JPH0667732A JP21706592A JP21706592A JPH0667732A JP H0667732 A JPH0667732 A JP H0667732A JP 21706592 A JP21706592 A JP 21706592A JP 21706592 A JP21706592 A JP 21706592A JP H0667732 A JPH0667732 A JP H0667732A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】エンコーダの出力パルスを位置検出信号として
用いるモータのデジタル位置制御において、低速域では
時間間隔法で、高速域ではパルス差分法でモータの速度
を検出するときに、低速域での速度誤検出による制御性
能の劣化を防止する。 【構成】ステップ1でパルス差分法により検出速度ωP
(i)を算出する。ステップ2でこのωP(i)を時間
間隔法とパルス差分法の速度精度が一致する速度ω0と
比較し、ωP(i)がω0より小さければステップ3に
進み、時間間隔法により検出速度ωT(i)を算出し、
ステップ4でこのωT(i)がノイズによる誤検出をし
ていないかを判断する。ここで、時間間隔法による速度
ωT(i)がステップ4に示す不等式を満たさない場合
は、高周波ノイズなどの原因で速度検出を誤ったと判断
し、ステップ4−1において前サンプリング時間におけ
る速度値ω(i−1)を現サンプルでの速度ω(i)と
して採用する。
用いるモータのデジタル位置制御において、低速域では
時間間隔法で、高速域ではパルス差分法でモータの速度
を検出するときに、低速域での速度誤検出による制御性
能の劣化を防止する。 【構成】ステップ1でパルス差分法により検出速度ωP
(i)を算出する。ステップ2でこのωP(i)を時間
間隔法とパルス差分法の速度精度が一致する速度ω0と
比較し、ωP(i)がω0より小さければステップ3に
進み、時間間隔法により検出速度ωT(i)を算出し、
ステップ4でこのωT(i)がノイズによる誤検出をし
ていないかを判断する。ここで、時間間隔法による速度
ωT(i)がステップ4に示す不等式を満たさない場合
は、高周波ノイズなどの原因で速度検出を誤ったと判断
し、ステップ4−1において前サンプリング時間におけ
る速度値ω(i−1)を現サンプルでの速度ω(i)と
して採用する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの位置制御装置
に関するものである。
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】モータの位置制御系のブロック線図の一
例(I−PD制御系)を図2に示す。図2において、1
は位置目標値θ* (i)、2は位置偏差e(i)、3は
制御出力信号(電流指令)IC(i)、4は位置パルス
信号θ(i)、5は速度信号ω(i)、6は積分項、7
は比例項、8は微分項、9はローパスフィルタ、10は
フィルタ通過速度ωF(i)である。ここでiはデジタ
ル制御におけるサンプル回数を示すものであり、制御出
力信号(電流指令)IC(i)は(1)式で算出され
る。
例(I−PD制御系)を図2に示す。図2において、1
は位置目標値θ* (i)、2は位置偏差e(i)、3は
制御出力信号(電流指令)IC(i)、4は位置パルス
信号θ(i)、5は速度信号ω(i)、6は積分項、7
は比例項、8は微分項、9はローパスフィルタ、10は
フィルタ通過速度ωF(i)である。ここでiはデジタ
ル制御におけるサンプル回数を示すものであり、制御出
力信号(電流指令)IC(i)は(1)式で算出され
る。
【0003】
【数1】
【0004】ただし、
【0005】ここで用いられる位置パルス信号θ(i)
および速度信号ω(i)はエンコーダの出力パルスから
生成するが、このエンコーダの出力パルスは、図3に示
すように、90°の位相差を持つ2つのパルスAPとB
Pからなる。モータの回転方向は、図3に示すように、
この2つのパルスの位相関係から決定される。この2つ
のパルスの立ち上がり・立ち下がりを用いて4逓倍パル
ス信号Pを生成し、位置パルス信号θ(i)はこのパル
ス信号Pを正回転のときはカウントアップ、逆回転のと
きはカウントダウンすることにより得られる。また、今
後の説明では4逓倍パルス信号Pの方向(カウントアッ
プ・ダウン)は図3に示す表現で区別する。
および速度信号ω(i)はエンコーダの出力パルスから
生成するが、このエンコーダの出力パルスは、図3に示
すように、90°の位相差を持つ2つのパルスAPとB
Pからなる。モータの回転方向は、図3に示すように、
この2つのパルスの位相関係から決定される。この2つ
のパルスの立ち上がり・立ち下がりを用いて4逓倍パル
ス信号Pを生成し、位置パルス信号θ(i)はこのパル
ス信号Pを正回転のときはカウントアップ、逆回転のと
きはカウントダウンすることにより得られる。また、今
後の説明では4逓倍パルス信号Pの方向(カウントアッ
プ・ダウン)は図3に示す表現で区別する。
【0006】この4逓倍パルス信号Pから速度を検出す
る方法の一つとして、(2)式で示すように位置パルス
信号θ(i)をサンプル時間毎にその差分をとって求め
る方法、換言すれば単位時間当たりの4逓倍パルス数ω
P(i)を検出速度として用いる方法(以下、パルス差
分方と略す)がある。
る方法の一つとして、(2)式で示すように位置パルス
信号θ(i)をサンプル時間毎にその差分をとって求め
る方法、換言すれば単位時間当たりの4逓倍パルス数ω
P(i)を検出速度として用いる方法(以下、パルス差
分方と略す)がある。
【0007】 ωP(i)=θ(i)−θ(i−1) …(2) ただし、 ωP(i):パルス差分法による検出速度 θ(i) :位置パルス信号 またパルス差分法とは別に、図4に示すように、4逓倍
パルス信号Pの時間間隔を測定し、この値の逆数を用い
て速度を検出する方法(以下、時間間隔法と略す)があ
る。図4において、PT(i)はパルス時間間隔であ
る。ここで検出速度ωT(i)は(3)式で算出され
る。
パルス信号Pの時間間隔を測定し、この値の逆数を用い
て速度を検出する方法(以下、時間間隔法と略す)があ
る。図4において、PT(i)はパルス時間間隔であ
る。ここで検出速度ωT(i)は(3)式で算出され
る。
【0008】 ωT(i)=KT/PT(i) …(3) ただし、 ωT(i):時間間隔法による検出速度 PT(i):パルス時間間隔 KT :速度換算定数
【0009】
【発明が解決しようとする課題】パルス差分法では位置
パルス信号を差分するため、時間間隔法に比べ低速域で
速度信号の量子化ノイズが大きく、この信号を位置制御
に用いると停止精度の劣化やゲインを大きくできない原
因となる。そのため、低速域では速度精度が高い時間間
隔法を用いる。図5は速度と検出精度を示したグラフで
あり、時間間隔法においてはパルスの時間間隔の測定を
単一のクロックでカウントすることを想定している。図
5において、ω0は時間間隔法とパルス差分法の速度精
度が一致する速度であり、この速度で時間間隔法とパル
ス差分法を切り替える。
パルス信号を差分するため、時間間隔法に比べ低速域で
速度信号の量子化ノイズが大きく、この信号を位置制御
に用いると停止精度の劣化やゲインを大きくできない原
因となる。そのため、低速域では速度精度が高い時間間
隔法を用いる。図5は速度と検出精度を示したグラフで
あり、時間間隔法においてはパルスの時間間隔の測定を
単一のクロックでカウントすることを想定している。図
5において、ω0は時間間隔法とパルス差分法の速度精
度が一致する速度であり、この速度で時間間隔法とパル
ス差分法を切り替える。
【0010】このように低速域で時間間隔法を用いる場
合、エンコーダのパルス信号にたとえばモータドライバ
(インバータ)などからインパルス状で高レベルのノイ
ズが付加された場合、図6に示すように、時間t0で速
度測定した場合はパルス時間間隔をPT0として正しく
検出するが、時間t1で速度測定した場合はノイズによ
り発生する間隔を測定することになり、パルスの時間間
隔をPT0ではなくPT1として誤検出する。また、時
間t2で測定した場合もTP0をPT2として誤検出す
る。
合、エンコーダのパルス信号にたとえばモータドライバ
(インバータ)などからインパルス状で高レベルのノイ
ズが付加された場合、図6に示すように、時間t0で速
度測定した場合はパルス時間間隔をPT0として正しく
検出するが、時間t1で速度測定した場合はノイズによ
り発生する間隔を測定することになり、パルスの時間間
隔をPT0ではなくPT1として誤検出する。また、時
間t2で測定した場合もTP0をPT2として誤検出す
る。
【0011】もちろんこの問題は高速域でパルス差分方
を用いた場合にも発生するが、時間t2で測定した場合
は、ノイズ信号のアップダウンでカウンタもアップダウ
ンし、結果的には誤検出は発生しない。また、たとえ時
間t1で測定しても誤差は±1パルスの範囲内であり、
高速域では無視できる程度の小さい誤差となる。
を用いた場合にも発生するが、時間t2で測定した場合
は、ノイズ信号のアップダウンでカウンタもアップダウ
ンし、結果的には誤検出は発生しない。また、たとえ時
間t1で測定しても誤差は±1パルスの範囲内であり、
高速域では無視できる程度の小さい誤差となる。
【0012】本発明は上記問題を解決するもので、時間
間隔法におけるエンコーダのパルス信号に付加されたノ
イズに起因する速度誤検出を防ぐことができる速度検出
機能を備えたモータの位置制御装置を提供することを目
的とする。
間隔法におけるエンコーダのパルス信号に付加されたノ
イズに起因する速度誤検出を防ぐことができる速度検出
機能を備えたモータの位置制御装置を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータの位置制御装置は、精度が同一になる
速度で時間間隔法とパルス差分法を切り替える手段を設
け、パルス差分法の速度検出値をもとに、時間間隔法に
おけるエンコーダのパルス信号に付加されたノイズに起
因する速度誤検出を判断し、現サンプルまでの速度検出
値の情報から現サンプルにおける速度値を決定する手段
を設けたものである。
に本発明のモータの位置制御装置は、精度が同一になる
速度で時間間隔法とパルス差分法を切り替える手段を設
け、パルス差分法の速度検出値をもとに、時間間隔法に
おけるエンコーダのパルス信号に付加されたノイズに起
因する速度誤検出を判断し、現サンプルまでの速度検出
値の情報から現サンプルにおける速度値を決定する手段
を設けたものである。
【0014】
【作用】この構成によって、低速域の速度検出に用いる
時間間隔法において、エンコーダのパルス信号に付加さ
れたノイズに起因する速度誤検出が制御性能に与える悪
影響を防ぐことができる。
時間間隔法において、エンコーダのパルス信号に付加さ
れたノイズに起因する速度誤検出が制御性能に与える悪
影響を防ぐことができる。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明の一実施例のモータの位置制御
装置における速度誤検出防止のためのフローチャートを
示し、以下の実施例では(3)式で用いる速度換算定数
KTとして ωT(i)×2-m=ωP(i) …(4) ただしm:正の整数 の(4)式で示す関係を満たすように、モータ回転速度
が正確に1〔パルス/サンプル〕である時のパルス時間
間隔PT(i)を用いて次の(5)式から算出した値を
用いる。
説明する。図1は本発明の一実施例のモータの位置制御
装置における速度誤検出防止のためのフローチャートを
示し、以下の実施例では(3)式で用いる速度換算定数
KTとして ωT(i)×2-m=ωP(i) …(4) ただしm:正の整数 の(4)式で示す関係を満たすように、モータ回転速度
が正確に1〔パルス/サンプル〕である時のパルス時間
間隔PT(i)を用いて次の(5)式から算出した値を
用いる。
【0016】 KT=PT(i)×2m …(5) 図1においてステップ1では(2)式で示すパルス差分
法により検出速度ωP(i)を算出する。ステップ2で
はステップ1で算出したωP(i)と時間間隔とパルス
差分法の速度精度が一致する速度ω0を比較し、ωP
(i)がω0以上であれば、ステップ2−1に示すよう
にこのωP(i)を(4)式に示す関係にあるωT
(i)の精度に合わせるための演算を行ったものを速度
信号ω(i)として採用し、ステップ6でフィルタ処理
を行う。また、ステップ2でωP(i)がωP(i)が
ω0より小さければステップ3に進み(3)式で示す時
間間隔法により検出速度ωT(i)を算出する。
法により検出速度ωP(i)を算出する。ステップ2で
はステップ1で算出したωP(i)と時間間隔とパルス
差分法の速度精度が一致する速度ω0を比較し、ωP
(i)がω0以上であれば、ステップ2−1に示すよう
にこのωP(i)を(4)式に示す関係にあるωT
(i)の精度に合わせるための演算を行ったものを速度
信号ω(i)として採用し、ステップ6でフィルタ処理
を行う。また、ステップ2でωP(i)がωP(i)が
ω0より小さければステップ3に進み(3)式で示す時
間間隔法により検出速度ωT(i)を算出する。
【0017】次にステップ4でこのωT(i)がノイズ
による誤検出していないかを判断する。仮に今、真の速
度がωS(i)であるとすると、パルス差分法による検
出値ωP(i)はこの真の値ωS(i)に対して、エン
コーダの分解能が有限であることに起因する±1[パル
ス/サンプル]以内の量子化誤差を持つ。すなわちこの
関係を式で表すと(6)式のようになる。
による誤検出していないかを判断する。仮に今、真の速
度がωS(i)であるとすると、パルス差分法による検
出値ωP(i)はこの真の値ωS(i)に対して、エン
コーダの分解能が有限であることに起因する±1[パル
ス/サンプル]以内の量子化誤差を持つ。すなわちこの
関係を式で表すと(6)式のようになる。
【0018】 ωP(i)−1<ωS(i)<ωP(i)+1 …(6) 時間間隔法で求めた速度ωT(i)も当然ωP(i)の
±1パルス以内に相当する速度範囲になければならな
い。よって、(4)式と(6)式より(7)式で示され
る関係式が成り立つ。
±1パルス以内に相当する速度範囲になければならな
い。よって、(4)式と(6)式より(7)式で示され
る関係式が成り立つ。
【0019】 (ωP(i)−1)×2m <ωT(i)<(ωP(i)+1)×2m …(7) したがって、時間間隔法による速度ωT(i)が(7)
式の関係式を満たさない場合は、高周波ノイズなどの原
因で速度検出を誤ったと判断できる。そこで誤検出と判
断した場合は、ステップ4−1において前サンプリング
時間における速度値ω(i−1)を現サンプルでの速度
ω(i)として採用し、その値をステップ6でフィルタ
処理する。また、ステップ4で誤検出と判断しなかった
場合は、ステップ5に示すように、ステップ3で求めた
ωT(i)をそのままω(i)として用い、同様にステ
ップ6でフィルタ処理する。
式の関係式を満たさない場合は、高周波ノイズなどの原
因で速度検出を誤ったと判断できる。そこで誤検出と判
断した場合は、ステップ4−1において前サンプリング
時間における速度値ω(i−1)を現サンプルでの速度
ω(i)として採用し、その値をステップ6でフィルタ
処理する。また、ステップ4で誤検出と判断しなかった
場合は、ステップ5に示すように、ステップ3で求めた
ωT(i)をそのままω(i)として用い、同様にステ
ップ6でフィルタ処理する。
【0020】以上のように本実施例によれば、時間間隔
法におけるエンコーダ出力パルス信号に付加されたノイ
ズに起因する速度誤検出を判断し、誤検出と判断した場
合は、現サンプルまでの速度検出値の情報をもとに現サ
ンプルにおける速度検出値を決定することにより、低速
域での速度誤検出による制御性能の劣化を防止すること
ができる。
法におけるエンコーダ出力パルス信号に付加されたノイ
ズに起因する速度誤検出を判断し、誤検出と判断した場
合は、現サンプルまでの速度検出値の情報をもとに現サ
ンプルにおける速度検出値を決定することにより、低速
域での速度誤検出による制御性能の劣化を防止すること
ができる。
【0021】なおこの実施例では、速度誤検出と判断し
た場合、ステップ4−1で前サンプル値ω(i−1)を
そのまま用いるという最も単純な例で示したが、たとえ
ばω(i−1)の代わりに前サンプルにおけるフィルタ
通過速度ωF(i)や現サンプルのパルス差分法による
速度ωP(i)などを用いることができる。
た場合、ステップ4−1で前サンプル値ω(i−1)を
そのまま用いるという最も単純な例で示したが、たとえ
ばω(i−1)の代わりに前サンプルにおけるフィルタ
通過速度ωF(i)や現サンプルのパルス差分法による
速度ωP(i)などを用いることができる。
【0022】またステップ4において、誤検出の判断基
準となるパルス差分法による速度ωP(i)も、極めて
確率は低いが、先に述べたように±1パルスの誤差を持
つ可能性がある。そこでステップ4における判断基準も
ωP(i)の±2パルス内に対応する範囲にして、速度
誤検出の判断ミスを低くできることは言うまでもない。
準となるパルス差分法による速度ωP(i)も、極めて
確率は低いが、先に述べたように±1パルスの誤差を持
つ可能性がある。そこでステップ4における判断基準も
ωP(i)の±2パルス内に対応する範囲にして、速度
誤検出の判断ミスを低くできることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エンコー
ダの出力パルスを位置検出信号として用いるモータのデ
ジタル位置制御において、低速域では前記エンコーダ出
力パルスの時間間隔の逆数を、また、高速域では単位時
間当たりのエンコーダの出力パルス数をモータの速度と
して用いる場合、単位時間当たりのエンコーダの出力パ
ルス数による速度検出値をもとに、出力パルスの時間間
隔の逆数による速度検出値におけるエンコーダの出力パ
ルス信号に付加されたノイズに起因する速度誤検出を判
断し、誤検出と判断した場合は、現サンプルまでの速度
検出値の情報をもとに現サンプルにおける速度値を決定
することにより、低速域での速度誤検出による制御性能
の劣化を防止することができる優れたモータの位置制御
装置を実現できるものである。
ダの出力パルスを位置検出信号として用いるモータのデ
ジタル位置制御において、低速域では前記エンコーダ出
力パルスの時間間隔の逆数を、また、高速域では単位時
間当たりのエンコーダの出力パルス数をモータの速度と
して用いる場合、単位時間当たりのエンコーダの出力パ
ルス数による速度検出値をもとに、出力パルスの時間間
隔の逆数による速度検出値におけるエンコーダの出力パ
ルス信号に付加されたノイズに起因する速度誤検出を判
断し、誤検出と判断した場合は、現サンプルまでの速度
検出値の情報をもとに現サンプルにおける速度値を決定
することにより、低速域での速度誤検出による制御性能
の劣化を防止することができる優れたモータの位置制御
装置を実現できるものである。
【図1】本発明の一実施例のモータの位置制御装置にお
ける速度誤検出防止のためのフローチャート図
ける速度誤検出防止のためのフローチャート図
【図2】モータの位置制御系のブロック線図
【図3】モータの位置制御装置におけるエンコーダの出
力パルス波形図
力パルス波形図
【図4】モータの位置制御装置における時間間隔法の説
明図
明図
【図5】モータの位置制御装置における速度と分解能の
関係図
関係図
【図6】エンコーダパルス波形に付加されたノイズに起
因する速度誤検出の説明図
因する速度誤検出の説明図
θ(i) 位置パルス信号 ω(i) 速度信号 ωP(i) パルス差分法による検出速度 ωT(i) 時間間隔法による検出速度 ω0 パルス差分法・時間間隔法切り替え速度 PT(i) パルス時間間隔 KT 速度換算定数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 11/36 501 E 7531−3H 503 Z 7531−3H 21/02 Z 7531−3H
Claims (1)
- 【請求項1】 エンコーダの出力パルスを位置検出信号
として用いるモータのデジタル位置制御装置であって、
低速域では前記エンコーダ出力パルスの時間間隔の逆数
をモータの速度として用い、高速域では単位時間当たり
のエンコーダの出力パルス数をモータの速度として用い
るように切り替える手段を設け、単位時間当たりのエン
コーダの出力パルス数による速度検出値をもとに、出力
パルスの時間間隔の逆数による速度検出値におけるエン
コーダの出力パルス信号に付加されたノイズに起因する
速度誤検出を判断し、誤検出と判断した場合は、現サン
プルまでの速度検出値の情報から現サンプルにおける速
度値を決定する手段を設け、低速域での速度誤検出によ
る制御性能の劣化を防止するように構成したことを特徴
とするモータの位置制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21706592A JP3320454B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | モータの位置制御装置およびモータの位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21706592A JP3320454B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | モータの位置制御装置およびモータの位置制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0667732A true JPH0667732A (ja) | 1994-03-11 |
JP3320454B2 JP3320454B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=16698287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21706592A Expired - Fee Related JP3320454B2 (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | モータの位置制御装置およびモータの位置制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3320454B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007018257A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | デジタル速度制御装置、デジタルモータ制御装置、紙搬送装置、デジタル速度制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および画像形成装置 |
US7982424B2 (en) | 2007-08-09 | 2011-07-19 | Seiko Epson Corporation | Document reading apparatus, document reading method, and program for reading document |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP21706592A patent/JP3320454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007018257A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | デジタル速度制御装置、デジタルモータ制御装置、紙搬送装置、デジタル速度制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および画像形成装置 |
JP4532363B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2010-08-25 | 株式会社リコー | デジタル速度制御装置、デジタルモータ制御装置、紙搬送装置、デジタル速度制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および画像形成装置 |
US7982424B2 (en) | 2007-08-09 | 2011-07-19 | Seiko Epson Corporation | Document reading apparatus, document reading method, and program for reading document |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3320454B2 (ja) | 2002-09-03 |
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