JPH10174479A - 同期制御装置 - Google Patents
同期制御装置Info
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- JPH10174479A JPH10174479A JP8346604A JP34660496A JPH10174479A JP H10174479 A JPH10174479 A JP H10174479A JP 8346604 A JP8346604 A JP 8346604A JP 34660496 A JP34660496 A JP 34660496A JP H10174479 A JPH10174479 A JP H10174479A
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- JP
- Japan
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- spindle
- spindle position
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- value
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トルクの飽和や外乱トルク等によって主軸位
置増分値の予測精度が劣化しない同期制御装置を提供す
る。 【解決手段】 主軸モータに同期して従属軸モータを駆
動する同期制御装置であり、主軸位置増分値の予測値か
ら従属軸未来位置指令増分値Δr Z を求め出力する指令
生成装置と、主軸位置増分値Δy s を出力する主軸装置
と、従属軸モータを予測制御する従属軸装置と、同期ず
れの微調整信号を従属軸装置へ入力する微調整装置とか
らなり、時刻i1 において予測した時刻i2 の主軸位置
予測値をもとに主軸位置増分値の予測値を指令生成装置
内の演算器で決定する手段を備える。
置増分値の予測精度が劣化しない同期制御装置を提供す
る。 【解決手段】 主軸モータに同期して従属軸モータを駆
動する同期制御装置であり、主軸位置増分値の予測値か
ら従属軸未来位置指令増分値Δr Z を求め出力する指令
生成装置と、主軸位置増分値Δy s を出力する主軸装置
と、従属軸モータを予測制御する従属軸装置と、同期ず
れの微調整信号を従属軸装置へ入力する微調整装置とか
らなり、時刻i1 において予測した時刻i2 の主軸位置
予測値をもとに主軸位置増分値の予測値を指令生成装置
内の演算器で決定する手段を備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主軸モータに同期
して従属軸モータを駆動する同期制御装置に関する。
して従属軸モータを駆動する同期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】予測制御を利用した同期制御の従来技術
としては、特願平8−122419において本出願人が
提案した同期制御装置がある。この装置は、主軸の未来
位置を予測して求めた従属軸の未来位置指令を用いて、
従属軸を予測制御し、さらに、主軸位置増分値、あるい
は、その予測値を乗数倍した信号と、主軸位置指令増分
値を乗数倍した信号とを加算した信号を、同期ずれの微
調整信号として従属軸モータの制御装置へ入力する微調
整装置を備えたもので、同期ずれの少ない同期制御系が
実現される。
としては、特願平8−122419において本出願人が
提案した同期制御装置がある。この装置は、主軸の未来
位置を予測して求めた従属軸の未来位置指令を用いて、
従属軸を予測制御し、さらに、主軸位置増分値、あるい
は、その予測値を乗数倍した信号と、主軸位置指令増分
値を乗数倍した信号とを加算した信号を、同期ずれの微
調整信号として従属軸モータの制御装置へ入力する微調
整装置を備えたもので、同期ずれの少ない同期制御系が
実現される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の同期制
御技術では、トルクの飽和や外乱トルク等によって主軸
位置増分値の予測精度が若干劣化するという問題があっ
た。そこで本発明は、従来技術よりも主軸位置増分値の
予測精度の劣化が少ない同期制御装置を提供することを
目的とする。
御技術では、トルクの飽和や外乱トルク等によって主軸
位置増分値の予測精度が若干劣化するという問題があっ
た。そこで本発明は、従来技術よりも主軸位置増分値の
予測精度の劣化が少ない同期制御装置を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明では、主軸モータに同期して従属軸モータを駆
動する同期制御装置であり、主軸位置指令のサンプリン
グ周期間の増分値Δrs (i+M-1) とK( K≧0)サンプリ
ング前の主軸位置増分値Δys (i-K) とを入力し、入力
した前記主軸位置指令増分値と前記主軸位置増分値とを
それぞれ記憶する手段と、記憶された値の内でM−1サ
ンプリング前に入力した主軸位置指令増分値Δrs (i)
を出力する手段と、数サンプリング先までの複数個の主
軸位置増分値の予測値を求める演算器と、得られた主軸
位置増分値の予測値から従属軸未来位置指令増分値Δr
z (i+m),m=D,D+1,…,D+Mを求め、出力する手段とを備え
た指令生成装置と、前記主軸位置指令増分値のd( d≧
0)サンプリング遅れた信号Δrs (i-d) を入力し、主軸
モータを駆動制御し、主軸位置増分値Δys (i) を出力
する主軸装置と、前記複数個の従属軸未来位置指令増分
値のD( D≧0)サンプリング遅れた信号Δrz (i+m),m=
0,1,…,Mを入力し、従属軸の動特性モデルを用いて予測
した従属軸位置が従属軸未来位置指令と一致するように
従属軸モータを予測制御する従属軸装置と、前記主軸位
置増分値、あるいは、その予測値を乗数倍した信号と、
前記主軸位置指令増分値を乗数倍した信号とを加算した
信号のD( D≧0)サンプリング遅れた信号を、同期ずれ
の微調整信号として従属軸装置へ入力する微調整装置と
から成り、指令生成装置内の前記演算器において、記憶
された前記主軸位置指令増分値Δrs より主軸位置指令
rs を演算し記憶する手段と、記憶された前記主軸位置
増分値Δys より主軸位置ys を演算し記憶する手段
と、主軸位置増分値の予測値Δys * (i+m) を、
め本発明では、主軸モータに同期して従属軸モータを駆
動する同期制御装置であり、主軸位置指令のサンプリン
グ周期間の増分値Δrs (i+M-1) とK( K≧0)サンプリ
ング前の主軸位置増分値Δys (i-K) とを入力し、入力
した前記主軸位置指令増分値と前記主軸位置増分値とを
それぞれ記憶する手段と、記憶された値の内でM−1サ
ンプリング前に入力した主軸位置指令増分値Δrs (i)
を出力する手段と、数サンプリング先までの複数個の主
軸位置増分値の予測値を求める演算器と、得られた主軸
位置増分値の予測値から従属軸未来位置指令増分値Δr
z (i+m),m=D,D+1,…,D+Mを求め、出力する手段とを備え
た指令生成装置と、前記主軸位置指令増分値のd( d≧
0)サンプリング遅れた信号Δrs (i-d) を入力し、主軸
モータを駆動制御し、主軸位置増分値Δys (i) を出力
する主軸装置と、前記複数個の従属軸未来位置指令増分
値のD( D≧0)サンプリング遅れた信号Δrz (i+m),m=
0,1,…,Mを入力し、従属軸の動特性モデルを用いて予測
した従属軸位置が従属軸未来位置指令と一致するように
従属軸モータを予測制御する従属軸装置と、前記主軸位
置増分値、あるいは、その予測値を乗数倍した信号と、
前記主軸位置指令増分値を乗数倍した信号とを加算した
信号のD( D≧0)サンプリング遅れた信号を、同期ずれ
の微調整信号として従属軸装置へ入力する微調整装置と
から成り、指令生成装置内の前記演算器において、記憶
された前記主軸位置指令増分値Δrs より主軸位置指令
rs を演算し記憶する手段と、記憶された前記主軸位置
増分値Δys より主軸位置ys を演算し記憶する手段
と、主軸位置増分値の予測値Δys * (i+m) を、
【0005】
【数2】
【0006】ここで、ys * (i2 /i1 ) は、時刻i1にお
いて予測した時刻i2の主軸位置予測値であり、 Na ,
Nb ,Amn , Bmnは、主軸装置の動特性モデルより求める
定数である。として決定する手段とを備えたことを特徴
とする。
いて予測した時刻i2の主軸位置予測値であり、 Na ,
Nb ,Amn , Bmnは、主軸装置の動特性モデルより求める
定数である。として決定する手段とを備えたことを特徴
とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
に示して説明する。図中1は、指令生成装置であり、現
在時刻iにおいて、主軸回転位置の目標指令のサンプリ
ング周期間の増分値Δrs (i+M-1) と、K( K≧0)サン
プリング前の主軸位置増分値Δys (i-K) とを入力し、
現在時刻の主軸位置指令増分値Δrs (i) と、数サンプ
リング先までの複数個の従属軸未来位置指令増分値Δr
z (i+m),m=D,D+1,…,D+Mとを出力する。Δは、サンプリ
ング周期間の増分値を表す。指令生成装置1において、
7は、現在に至るまでの過去複数点に入力した前記主軸
位置指令増分値を記憶するメモリである。7’は、記憶
された値の内でM−1サンプリング前に入力した前記主
軸位置指令増分値Δrs (i) を、現在時刻の主軸位置指
令増分値として出力する手段である。8は、現在に至る
までの過去複数点に入力した前記主軸位置増分値を記憶
するメモリである。9は、遅延要素4を含めた主軸装置
2の動特性モデル、記憶された前記主軸位置指令増分値
および前記主軸位置増分値により、数サンプリング先ま
での複数個の主軸位置増分値の予測値Δys * (i+m), m
=D,D+1, …,D+Mを求める演算器である。10は、得られ
た前記主軸位置増分値の予測値から、前記従属軸未来位
置指令増分値Δrz (i+m), m=D,D+1, …,D+Mを求める変
換器であり、例えば、主軸と従属軸の動きが相似形であ
る場合には、定数を乗ずる乗算器で実現される。4、
5、および、6は、各装置間で位置指令増分値と主軸位
置増分値とを伝達する際に、伝送、演算、検出等の処理
のために生じる遅延要素である。前記主軸位置指令増分
値Δrs (i) は、遅延要素4によりd( d≧0)サンプリ
ング遅れ、Δrs (i-d) が主軸装置2に入力される。主
軸装置2において、13は、入力された前記主軸位置指
令増分値Δrs (i-d) より主軸位置指令rs (i-d) を求
める積算器、11は、前記主軸位置指令rs(i-d) を入
力し、その値に従って主軸モータ12の位置ys (i) を
制御する主軸制御器である。14は、主軸位置ys (i)
から増分値Δys (i) を求める差分器である。主軸位置
増分値Δys (i) は、主軸装置2から出力され、遅延要
素5によりK( K≧0)サンプリング遅れΔys (i-K) と
なり、前記指令生成装置1に入力される。前記複数個の
従属軸未来位置指令増分値は、遅延要素6によりD( D
≧0)サンプリング遅れ、Δrz (i+m),m=0,1,…,Mが従属
軸装置3に入力される。従属軸装置3において、16は
入力した速度指令に従って、従属軸モータ17の速度を
制御する従属軸制御器である。18は、従属軸モータ1
7の位置yz (i) から増分値Δyz (i) を求める差分器
である。15は、従属軸制御器16を含めた従属軸モー
タ17の動特性モデルと、前記従属軸位置増分値Δyz
(i) とを用いて予測した、数サンプリング先までの従属
軸の位置が、前記複数個の従属軸未来位置指令増分値Δ
rz (i+m),m=0,1,…,Mから決まる従属軸未来位置指令r
z(i+m),m=1,2,…,Mと一致するように、予測制御によっ
て速度指令v(i) を決定する予測制御器である。この予
測制御器として、例えば特願平5−197956で提案
したものを用いた場合、速度指令v(i) は次式で決定さ
れる。
に示して説明する。図中1は、指令生成装置であり、現
在時刻iにおいて、主軸回転位置の目標指令のサンプリ
ング周期間の増分値Δrs (i+M-1) と、K( K≧0)サン
プリング前の主軸位置増分値Δys (i-K) とを入力し、
現在時刻の主軸位置指令増分値Δrs (i) と、数サンプ
リング先までの複数個の従属軸未来位置指令増分値Δr
z (i+m),m=D,D+1,…,D+Mとを出力する。Δは、サンプリ
ング周期間の増分値を表す。指令生成装置1において、
7は、現在に至るまでの過去複数点に入力した前記主軸
位置指令増分値を記憶するメモリである。7’は、記憶
された値の内でM−1サンプリング前に入力した前記主
軸位置指令増分値Δrs (i) を、現在時刻の主軸位置指
令増分値として出力する手段である。8は、現在に至る
までの過去複数点に入力した前記主軸位置増分値を記憶
するメモリである。9は、遅延要素4を含めた主軸装置
2の動特性モデル、記憶された前記主軸位置指令増分値
および前記主軸位置増分値により、数サンプリング先ま
での複数個の主軸位置増分値の予測値Δys * (i+m), m
=D,D+1, …,D+Mを求める演算器である。10は、得られ
た前記主軸位置増分値の予測値から、前記従属軸未来位
置指令増分値Δrz (i+m), m=D,D+1, …,D+Mを求める変
換器であり、例えば、主軸と従属軸の動きが相似形であ
る場合には、定数を乗ずる乗算器で実現される。4、
5、および、6は、各装置間で位置指令増分値と主軸位
置増分値とを伝達する際に、伝送、演算、検出等の処理
のために生じる遅延要素である。前記主軸位置指令増分
値Δrs (i) は、遅延要素4によりd( d≧0)サンプリ
ング遅れ、Δrs (i-d) が主軸装置2に入力される。主
軸装置2において、13は、入力された前記主軸位置指
令増分値Δrs (i-d) より主軸位置指令rs (i-d) を求
める積算器、11は、前記主軸位置指令rs(i-d) を入
力し、その値に従って主軸モータ12の位置ys (i) を
制御する主軸制御器である。14は、主軸位置ys (i)
から増分値Δys (i) を求める差分器である。主軸位置
増分値Δys (i) は、主軸装置2から出力され、遅延要
素5によりK( K≧0)サンプリング遅れΔys (i-K) と
なり、前記指令生成装置1に入力される。前記複数個の
従属軸未来位置指令増分値は、遅延要素6によりD( D
≧0)サンプリング遅れ、Δrz (i+m),m=0,1,…,Mが従属
軸装置3に入力される。従属軸装置3において、16は
入力した速度指令に従って、従属軸モータ17の速度を
制御する従属軸制御器である。18は、従属軸モータ1
7の位置yz (i) から増分値Δyz (i) を求める差分器
である。15は、従属軸制御器16を含めた従属軸モー
タ17の動特性モデルと、前記従属軸位置増分値Δyz
(i) とを用いて予測した、数サンプリング先までの従属
軸の位置が、前記複数個の従属軸未来位置指令増分値Δ
rz (i+m),m=0,1,…,Mから決まる従属軸未来位置指令r
z(i+m),m=1,2,…,Mと一致するように、予測制御によっ
て速度指令v(i) を決定する予測制御器である。この予
測制御器として、例えば特願平5−197956で提案
したものを用いた場合、速度指令v(i) は次式で決定さ
れる。
【0008】
【数3】
【0009】ここでMz は予測区間、e(i) は位置偏
差、すなわち、e(i)=rz (i)-yz (i) 、N az, N bzは
従属軸の前記動特性モデルの次数、vm , pn , E, g
n は予測制御用定数である。予測制御で求められた速度
指令v(i) は、加算器20によって、微調整装置19の
出力のD( D≧0)サンプリング遅れた信号と加算され、
その加算値が速度指令として前記従属軸制御器16に入
力される。微調整装置19は、前記メモリ7に記憶され
た主軸位置指令増分値Δrs を乗数倍した信号K2 ・ Δ
rs と、前記メモリ8に記憶された主軸位置増分値Δy
s( あるいは、前記主軸位置増分値の予測値Δys * )
を乗数倍した信号K1 ・ Δys ( あるいは、K1 ・ Δy
s * ) とを加算した信号を出力する。ここで前記乗数K
1 およびK2 は可変であり、同期ずれの微調整用として
用いられる。以下、指令生成装置1内の演算器9につい
て詳しく説明する。前記演算器9は、メモリ7に記憶さ
れた前記主軸位置指令増分値Δrs より主軸位置指令r
s (i+M-1),rs (i+M-2),…, rs (i-K-Nb ) を演算し記
憶する手段と、メモリ8に記憶された前記主軸位置増分
値Δys より主軸位置ys (i-K),ys (i-K-1),…, ys
(i-K-Na ) を演算し記憶する手段と、記憶された前記主
軸位置指令rs と前記主軸位置ys より、主軸位置増分
値の予測値Δys * (i+m), m=D,D+1, …,D+Mを、
差、すなわち、e(i)=rz (i)-yz (i) 、N az, N bzは
従属軸の前記動特性モデルの次数、vm , pn , E, g
n は予測制御用定数である。予測制御で求められた速度
指令v(i) は、加算器20によって、微調整装置19の
出力のD( D≧0)サンプリング遅れた信号と加算され、
その加算値が速度指令として前記従属軸制御器16に入
力される。微調整装置19は、前記メモリ7に記憶され
た主軸位置指令増分値Δrs を乗数倍した信号K2 ・ Δ
rs と、前記メモリ8に記憶された主軸位置増分値Δy
s( あるいは、前記主軸位置増分値の予測値Δys * )
を乗数倍した信号K1 ・ Δys ( あるいは、K1 ・ Δy
s * ) とを加算した信号を出力する。ここで前記乗数K
1 およびK2 は可変であり、同期ずれの微調整用として
用いられる。以下、指令生成装置1内の演算器9につい
て詳しく説明する。前記演算器9は、メモリ7に記憶さ
れた前記主軸位置指令増分値Δrs より主軸位置指令r
s (i+M-1),rs (i+M-2),…, rs (i-K-Nb ) を演算し記
憶する手段と、メモリ8に記憶された前記主軸位置増分
値Δys より主軸位置ys (i-K),ys (i-K-1),…, ys
(i-K-Na ) を演算し記憶する手段と、記憶された前記主
軸位置指令rs と前記主軸位置ys より、主軸位置増分
値の予測値Δys * (i+m), m=D,D+1, …,D+Mを、
【0010】
【数4】
【0011】として決定する手段とを備えることで実現
される。ここで、ys * (i2 /i1 ) は、時刻i1において
予測した時刻i2の主軸位置予測値である。主軸位置指令
rs (i) から主軸位置ys (i) までの伝達関数モデルと
して、 Gry(z) = (b1z-1+ … + bNbz -Nb ) / (1 - a1z-1- … - aNaz -Na ) (4) の離散時間系を用いると、係数A mn, B mnは、特願平8
−122419の場合と同様にして、次式で与えられ
る。
される。ここで、ys * (i2 /i1 ) は、時刻i1において
予測した時刻i2の主軸位置予測値である。主軸位置指令
rs (i) から主軸位置ys (i) までの伝達関数モデルと
して、 Gry(z) = (b1z-1+ … + bNbz -Nb ) / (1 - a1z-1- … - aNaz -Na ) (4) の離散時間系を用いると、係数A mn, B mnは、特願平8
−122419の場合と同様にして、次式で与えられ
る。
【0012】
【数5】
【0013】また、主軸装置2や従属軸装置3におい
て、そのサンプリング周期が指令生成装置1のサンプリ
ング周期の1/nである場合には、入力した位置指令増
分値を1/n倍して用いれば良い。
て、そのサンプリング周期が指令生成装置1のサンプリ
ング周期の1/nである場合には、入力した位置指令増
分値を1/n倍して用いれば良い。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、主
軸位置増分値の予測値を求める際に、1サンプリング過
去において求めた予測値を考慮するため、従来技術より
も主軸位置増分値の予測精度が向上し、その結果、より
高精度の同期動作が可能な同期制御装置が実現されると
いう効果がある。
軸位置増分値の予測値を求める際に、1サンプリング過
去において求めた予測値を考慮するため、従来技術より
も主軸位置増分値の予測精度が向上し、その結果、より
高精度の同期動作が可能な同期制御装置が実現されると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の具体的実施例を示す図
1 指令生成装置 2 主軸装置 3 従属軸装置 4、5、6 遅延要素 7 主軸位置指令増分値を記憶するメモリ 7’主軸位置指令増分値を出力する手段 8 主軸位置増分値を記憶するメモリ 9 主軸未来位置増分値の予測値を求める演算器 10主軸未来位置増分値の予測値から従属軸未来位置指
令増分値を求める変換器 11 主軸制御器 12 主軸モータ 13 積算器 14、18 差分器 15 予測制御器 16 従属軸制御器 17 従属軸モータ 19 微調整装置 20 加算器
令増分値を求める変換器 11 主軸制御器 12 主軸モータ 13 積算器 14、18 差分器 15 予測制御器 16 従属軸制御器 17 従属軸モータ 19 微調整装置 20 加算器
Claims (1)
- 【請求項1】 主軸モータに同期して従属軸モータを駆
動する同期制御装置であり、主軸位置指令のサンプリン
グ周期間の増分値Δrs (i+M-1) とK( K≧0)サンプリ
ング前の主軸位置増分値Δys (i-K) とを入力し、入力
した前記主軸位置指令増分値と前記主軸位置増分値とを
それぞれ記憶する手段と、 記憶された値のうちM−1サンプリング前に入力した主
軸位置指令増分値Δrs (i) を出力する手段と、 数サンプリング先までの複数個の主軸位置増分値の予測
値を求める演算器と、得られた主軸位置増分値の予測値
から従属軸未来位置指令増分値Δrz (i+m),m=D,D+1,
…,D+Mを求め、出力する手段とを備えた指令生成装置
と、 前記主軸位置指令増分値のd( d≧0)サンプリング遅れ
た信号Δrs (i-d) を入力し、主軸モータを駆動制御
し、主軸位置増分値Δys (i) を出力する主軸装置と、 前記複数個の従属軸未来位置指令増分値のD( D≧0)サ
ンプリング遅れた信号Δrz (i+m),m=0,1,…,Mを入力
し、従属軸の動特性モデルを用いて予測した従属軸位置
が従属軸未来位置指令と一致するように従属軸モータを
予測制御する従属軸装置と、 前記主軸位置増分値、あるいは、その予測値を乗数倍し
た信号と、前記主軸位置指令増分値を乗数倍した信号と
を加算した信号のD( D≧0)サンプリング遅れた信号
を、同期ずれの微調整信号として従属軸装置へ入力する
微調整装置とから成り、 指令生成装置内の前記演算器において、記憶された前記
主軸位置指令増分値Δrs より主軸位置指令rs を演算
し記憶する手段と、記憶された前記主軸位置増分値Δy
s より主軸位置ys を演算し記憶する手段と、主軸位置
増分値の予測値Δys * (i+m) を、 【数1】 ここで、ys * (i2 /i1 ) は、時刻i1において予測した
時刻i2の主軸位置予測値であり、 Na ,Nb ,Amn ,B
mnは、主軸装置の動特性モデルより求める定数である。
として決定する手段とを備えたことを特徴とする同期制
御装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8346604A JPH10174479A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 同期制御装置 |
US09/319,309 US6215270B1 (en) | 1996-12-04 | 1997-10-16 | Synchronous control device |
KR10-1999-7004900A KR100444806B1 (ko) | 1996-12-04 | 1997-10-16 | 동기제어장치 |
EP97944150A EP0943973A4 (en) | 1996-12-04 | 1997-10-16 | SYNCHRONOUS CONTROLLER |
PCT/JP1997/003746 WO1998025191A1 (fr) | 1996-12-04 | 1997-10-16 | Controleur synchrone |
CNB971816417A CN1146764C (zh) | 1996-12-04 | 1997-10-16 | 同步控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8346604A JPH10174479A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 同期制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10174479A true JPH10174479A (ja) | 1998-06-26 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000039646A1 (fr) * | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de commande numerique |
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-
1996
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