JPH04138088A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
- Publication number
- JPH04138088A JPH04138088A JP2259253A JP25925390A JPH04138088A JP H04138088 A JPH04138088 A JP H04138088A JP 2259253 A JP2259253 A JP 2259253A JP 25925390 A JP25925390 A JP 25925390A JP H04138088 A JPH04138088 A JP H04138088A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- signal
- motor
- deviation
- control
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ロボットやその腕、手首等を駆動するモータ
を正確に制御するためのモータ制御装置に関するもので
ある。
を正確に制御するためのモータ制御装置に関するもので
ある。
[従来の技術]
従来、ロボット等の位置や速度を正確に制御しなければ
ならないモータの制御装置は、モータの異常な動きをチ
エツクするいくつかの機能を備えている。その機能の特
徴は、サーボ系の状態量が、ある基準値を越えているか
どうかで異常か否かを判定していた。
ならないモータの制御装置は、モータの異常な動きをチ
エツクするいくつかの機能を備えている。その機能の特
徴は、サーボ系の状態量が、ある基準値を越えているか
どうかで異常か否かを判定していた。
第3図はこの種の従来のモータ制御装置の構成を示すブ
ロック図であり、制御対象のモータ1には速度計用発電
機等の速度検出器−2と回転角に応じたパルス数を発生
する位置検出器3とが結合されている。このうち、位置
検出器3の出力は単位時間当たりのパルス数を計算して
速度信号を生成する微分要素4に入力される。一方、モ
ータlの目的位置を入力すると出発位置からこの目的位
置までの速度指令パターンを検出する速度指令パターン
作成回路5が設けられ、さらに、この速度指令パターン
と微分要素4の出力である速度信号との偏差分を求める
ための加算器6が設けられている。そして、この加算器
6には、積分要素7が接続され、速度偏差信号を積分す
ることによって位置偏差信号を出力すると、位置アンプ
8がこの位置偏差信号を増幅して速度指令を出力するよ
うになっている。続いて、この速度指令が加算器9に加
えられ、ここで速度検出器2の出力と比較されて偏差分
が出力される。この速度偏差分が速度アンプ10で増幅
されてモータ1に加えられる。
ロック図であり、制御対象のモータ1には速度計用発電
機等の速度検出器−2と回転角に応じたパルス数を発生
する位置検出器3とが結合されている。このうち、位置
検出器3の出力は単位時間当たりのパルス数を計算して
速度信号を生成する微分要素4に入力される。一方、モ
ータlの目的位置を入力すると出発位置からこの目的位
置までの速度指令パターンを検出する速度指令パターン
作成回路5が設けられ、さらに、この速度指令パターン
と微分要素4の出力である速度信号との偏差分を求める
ための加算器6が設けられている。そして、この加算器
6には、積分要素7が接続され、速度偏差信号を積分す
ることによって位置偏差信号を出力すると、位置アンプ
8がこの位置偏差信号を増幅して速度指令を出力するよ
うになっている。続いて、この速度指令が加算器9に加
えられ、ここで速度検出器2の出力と比較されて偏差分
が出力される。この速度偏差分が速度アンプ10で増幅
されてモータ1に加えられる。
一方、積分要素7には位置偏差の絶対値を検出する絶対
値化回路1】が接続されている。また、この絶対位置偏
差が比較器12に入力され、ここで基準値Aと比較され
て、もし、絶対位置偏差が基準値Aを越えたとき、異常
信号を発生するようになっている。
値化回路1】が接続されている。また、この絶対位置偏
差が比較器12に入力され、ここで基準値Aと比較され
て、もし、絶対位置偏差が基準値Aを越えたとき、異常
信号を発生するようになっている。
第5図(a)〜(c)の実線部はこれらの関係を示した
もので、速度指令パターン作成回路5が同図(c)に示
す速度指令パターンを発生したことにより、モータlが
速度制御されたとすると、この間に時間遅れがあること
から、速度検出器2の出力、すなわち、速度フィードバ
ック信号は図面の右側に移動している。
もので、速度指令パターン作成回路5が同図(c)に示
す速度指令パターンを発生したことにより、モータlが
速度制御されたとすると、この間に時間遅れがあること
から、速度検出器2の出力、すなわち、速度フィードバ
ック信号は図面の右側に移動している。
一方、位置検出器3の出力、すなわち、位置フィードバ
ック信号を微分要素4に人力し、加算器6にてその出力
と速度指令パターンとの偏差を求め、さらに、この偏差
分を積分要素7に人力して積分することは、第5図(b
)に示すように、指令位置を示す信号と位置フィードバ
ック信号との偏差を求めることに他ならず、結局、積分
要素7から第3図に示す位置偏差信号が出力される。そ
して、比較器12は第5図(a)に示すように、この位
置偏差信号と基準値Aとを比較して、位置偏差信号が基
準値Aを越えたとき、異常信号を発生し、電源回路を遮
断してモータ1を停止させていた。
ック信号を微分要素4に人力し、加算器6にてその出力
と速度指令パターンとの偏差を求め、さらに、この偏差
分を積分要素7に人力して積分することは、第5図(b
)に示すように、指令位置を示す信号と位置フィードバ
ック信号との偏差を求めることに他ならず、結局、積分
要素7から第3図に示す位置偏差信号が出力される。そ
して、比較器12は第5図(a)に示すように、この位
置偏差信号と基準値Aとを比較して、位置偏差信号が基
準値Aを越えたとき、異常信号を発生し、電源回路を遮
断してモータ1を停止させていた。
この方法に比べ、異常な動きをより迅速に検知し、安全
性を向上させる方法として発明者らは制御モデルを用い
速度を予測し、実際の速度と比較する方法を特願平2−
27444で提案した。以下、この方法を簡単に説明す
る。
性を向上させる方法として発明者らは制御モデルを用い
速度を予測し、実際の速度と比較する方法を特願平2−
27444で提案した。以下、この方法を簡単に説明す
る。
第4図は従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図
で、図中、第3図と同一の符号を付したものはそれぞれ
同一の要素を示している。そして、異常を検出するため
の絶対値化回路11の前段に、制御系の伝達関数、すな
わち、加算器6前から速度検出器2までの伝達関数を模
擬する制御モデル13と、この制御系モデル13の出力
と速度検出器2の速度フィードバック信号との偏差を求
めて絶対値化回路11に加える加算器14とを追加して
設けていた。この構成により、制御系の伝達関数を模擬
することにより、時間おくれをも見込んで現在のモータ
速度を予測し、予測された速度信号と検出された実際の
速度信号との偏差が、基準値を越えたか否かにより異常
の有無を判定してぃた。第5図(c)の点線部分はこの
予測された速度を図示したものである。
で、図中、第3図と同一の符号を付したものはそれぞれ
同一の要素を示している。そして、異常を検出するため
の絶対値化回路11の前段に、制御系の伝達関数、すな
わち、加算器6前から速度検出器2までの伝達関数を模
擬する制御モデル13と、この制御系モデル13の出力
と速度検出器2の速度フィードバック信号との偏差を求
めて絶対値化回路11に加える加算器14とを追加して
設けていた。この構成により、制御系の伝達関数を模擬
することにより、時間おくれをも見込んで現在のモータ
速度を予測し、予測された速度信号と検出された実際の
速度信号との偏差が、基準値を越えたか否かにより異常
の有無を判定してぃた。第5図(c)の点線部分はこの
予測された速度を図示したものである。
[発明が解決しようとするM1題]
ところが、特願平2−27444の発明では、制御モデ
ル13を最も簡単なものである、KP/(s+Kr)(
Kpは位置ループゲイン、Sはラプラス演算子)を用い
ようとすると、速度アンプIOの制御方法、例えば、比
例積分(Pl)制御か積分比例(1−P)制御かで、第
5図(d)に示すように異常検出のための基準値として
PI制御211時ニハJ!準(1ヲ、r −P fii
lWrニハ基準(a Cを用いるというように大きく変
えなければならないし、特にf −P l!ilJ御時
で用いる基準値Cはモータの最高速度に比べそれ程小さ
くできないという問題点があった。そこで本発明は、速
度アンプIOの制御方法により、加算器工4と絶対値化
回路11の間にフィルタ回路I5を挿入することで、r
−P制御時の基準値Cを下げるとともに、制御方法の違
いで基準値を変えないですませることを目的とする。
ル13を最も簡単なものである、KP/(s+Kr)(
Kpは位置ループゲイン、Sはラプラス演算子)を用い
ようとすると、速度アンプIOの制御方法、例えば、比
例積分(Pl)制御か積分比例(1−P)制御かで、第
5図(d)に示すように異常検出のための基準値として
PI制御211時ニハJ!準(1ヲ、r −P fii
lWrニハ基準(a Cを用いるというように大きく変
えなければならないし、特にf −P l!ilJ御時
で用いる基準値Cはモータの最高速度に比べそれ程小さ
くできないという問題点があった。そこで本発明は、速
度アンプIOの制御方法により、加算器工4と絶対値化
回路11の間にフィルタ回路I5を挿入することで、r
−P制御時の基準値Cを下げるとともに、制御方法の違
いで基準値を変えないですませることを目的とする。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するため、本発明は少なくともモータ位
置を検出して前記モータの位置信号および前記モータの
速度信号を得るとともに、速度指令パターンから求めら
れる位置指令と前記位置信号との偏差に基づいて速度指
令を演算し、前記速度指令と前記速度信号との偏差が零
になるように前記モータを制御する制御系を有するモー
タ制御装置において、 前記制御系の特性を模擬することにより前記速度パター
ンに対応する前記モータの現在の速度を予測する制御モ
デルと、 前記予測された現在の速度の速度信号と検出された前記
位置信号から得られた前記速度信号との偏差が基準値を
越えたとき、速度異常信号を発生する比較器と速度アン
プの制御方法の違いにより、前記速度信号との偏差を比
較器に入力する前にフィルタを挿入するか否かを選択可
能な回路とを備えるものである。
置を検出して前記モータの位置信号および前記モータの
速度信号を得るとともに、速度指令パターンから求めら
れる位置指令と前記位置信号との偏差に基づいて速度指
令を演算し、前記速度指令と前記速度信号との偏差が零
になるように前記モータを制御する制御系を有するモー
タ制御装置において、 前記制御系の特性を模擬することにより前記速度パター
ンに対応する前記モータの現在の速度を予測する制御モ
デルと、 前記予測された現在の速度の速度信号と検出された前記
位置信号から得られた前記速度信号との偏差が基準値を
越えたとき、速度異常信号を発生する比較器と速度アン
プの制御方法の違いにより、前記速度信号との偏差を比
較器に入力する前にフィルタを挿入するか否かを選択可
能な回路とを備えるものである。
[作用]
上記手段により、本発明は、制御系の伝達関数を制御系
モデルにより模擬することにより、時間遅れをも見込ん
で現在のモータ速度を予測し、予測された速度信号と検
出された実際の速度信号との偏差を監視することで、安
全性の向上を図るとともに特に制御系の伝達関数の模擬
を簡単にした際、速度アンプの制御方法の違いによる異
常検出の感度を変えないですみ一定となる。
モデルにより模擬することにより、時間遅れをも見込ん
で現在のモータ速度を予測し、予測された速度信号と検
出された実際の速度信号との偏差を監視することで、安
全性の向上を図るとともに特に制御系の伝達関数の模擬
を簡単にした際、速度アンプの制御方法の違いによる異
常検出の感度を変えないですみ一定となる。
[実施例]
以下、本発明の具体的実施例を説明する。
第1図は、本願発明の一実施例の構成を示すブロック図
で、図中、第4図と同一の符号を付したものは、それぞ
れ同一の要素を示している。そして、加算器14と絶対
値化回路11の間にフィルタ回路15を接続している。
で、図中、第4図と同一の符号を付したものは、それぞ
れ同一の要素を示している。そして、加算器14と絶対
値化回路11の間にフィルタ回路15を接続している。
また、第2図はフィルタ回路15のブロック図であり、
速度アンプ10の制御方法の違いにより異なるフィルタ
が挿入できるようになっている。この切換えは、速度ア
ンプ10の制御方法を切り換えるのと同じ手段を用いて
実行する。具体的には目的位置を作成する上位コントロ
ーラ(図示せず)からの信号を用いる。もし上位コント
ローラから切換信号を得られなければシッートビンなど
のスイッチ素子を用いればよい、接続されるフィルタG
c (s)の具体的な伝達関数は、例えば位置アンプ
8が比例回路で構成され、比例ゲインがKpであり、速
度アンプ10がPI制御とI−P制御に変更が可能な系
であり、速度ループが2次式で近(以できれば、つぎの
ようにして求まる。まず、速度指令パターンからフィル
タ回路15を接続前の絶対値化回路11直前までの伝達
関数は、速度アンプ10がPI制御で行われているとき
は、 GdHs) =Kp s コ /((Sコ +2
ζω sR+(ω98 +2ζω、Kp)s+KpωJ
)(s+Kp)] また、速度アンプ10がt−pHlで行われているとき
は、 Gd2(s)=Kp (s” +2ぐω、5’)/(
(s” +2ぐal、lS ” + 6)@” S
+ K p 6)n” )(s+Kp)) であり、Gd1(S)とGd2(s)の分母の特性はほ
ぼ等しいと考えられるので、接続されるべきフィルタの
伝達間数Gc (s)は、 Gc(s)= s+2ζω角 となる。
速度アンプ10の制御方法の違いにより異なるフィルタ
が挿入できるようになっている。この切換えは、速度ア
ンプ10の制御方法を切り換えるのと同じ手段を用いて
実行する。具体的には目的位置を作成する上位コントロ
ーラ(図示せず)からの信号を用いる。もし上位コント
ローラから切換信号を得られなければシッートビンなど
のスイッチ素子を用いればよい、接続されるフィルタG
c (s)の具体的な伝達関数は、例えば位置アンプ
8が比例回路で構成され、比例ゲインがKpであり、速
度アンプ10がPI制御とI−P制御に変更が可能な系
であり、速度ループが2次式で近(以できれば、つぎの
ようにして求まる。まず、速度指令パターンからフィル
タ回路15を接続前の絶対値化回路11直前までの伝達
関数は、速度アンプ10がPI制御で行われているとき
は、 GdHs) =Kp s コ /((Sコ +2
ζω sR+(ω98 +2ζω、Kp)s+KpωJ
)(s+Kp)] また、速度アンプ10がt−pHlで行われているとき
は、 Gd2(s)=Kp (s” +2ぐω、5’)/(
(s” +2ぐal、lS ” + 6)@” S
+ K p 6)n” )(s+Kp)) であり、Gd1(S)とGd2(s)の分母の特性はほ
ぼ等しいと考えられるので、接続されるべきフィルタの
伝達間数Gc (s)は、 Gc(s)= s+2ζω角 となる。
したがって、このフィルタをI−P制御時に挿入すれば
、速度指令パターンから絶対値化回路11までの特性を
速度アンプ10がPI制御時、■−P制御時に関係なく
一定にすることができるので、異常検出の基準値Bを制
御方法に関係なく用いることができる。また、上記実施
例では、予測速度と速度フィードバック信号値を比較し
たが、予測速度と速度指令とを比較して本発明を適用す
る場合も、同様な以下の計算でフィルタの伝達関数を求
めることができる。
、速度指令パターンから絶対値化回路11までの特性を
速度アンプ10がPI制御時、■−P制御時に関係なく
一定にすることができるので、異常検出の基準値Bを制
御方法に関係なく用いることができる。また、上記実施
例では、予測速度と速度フィードバック信号値を比較し
たが、予測速度と速度指令とを比較して本発明を適用す
る場合も、同様な以下の計算でフィルタの伝達関数を求
めることができる。
速度アンプ10がPI制御で行われるときは、Gd5(
s)=Kp” s” /[(s” +2ζω、s”+
(ω、” +2ζω、Kp)s+Kpω、” )(s+
Kp)] また、速度アンプ10がT−PIiJ?lで行われると
きは、 Gd4(s)−Kpt(s” +2ζω1ls)/((
s3+2ζ(11,S” 十ω、” S+KP(Ill
ll” )(S+KP)1 であるので、 となり、予測速度と速度フィードバック信号値との比較
で用いたのと同じフィルタとなるので、フィルタ回路I
5をそのまま使用できる。
s)=Kp” s” /[(s” +2ζω、s”+
(ω、” +2ζω、Kp)s+Kpω、” )(s+
Kp)] また、速度アンプ10がT−PIiJ?lで行われると
きは、 Gd4(s)−Kpt(s” +2ζω1ls)/((
s3+2ζ(11,S” 十ω、” S+KP(Ill
ll” )(S+KP)1 であるので、 となり、予測速度と速度フィードバック信号値との比較
で用いたのと同じフィルタとなるので、フィルタ回路I
5をそのまま使用できる。
また、上記実施例ではモータlに速度検出器2および位
置検出器3が結合されたものについて説明したが、速度
信号は位置検出器3の出力から容易に換算できるもので
あり、このような換算装置を付加すれば、速度検出器2
を省略することができる。さらに、速度アンプ10がP
li制御とIpH11に切り換えられるときを想定して
説明したが、その他の制御方法例えば制御系にフィード
フォワード制御を付加した場合や速度アンプ10に微分
を含む場合についても、フィルタ回路15の構成を多段
に設定できるようにすれば、全く同じ手法で拡張できる
。
置検出器3が結合されたものについて説明したが、速度
信号は位置検出器3の出力から容易に換算できるもので
あり、このような換算装置を付加すれば、速度検出器2
を省略することができる。さらに、速度アンプ10がP
li制御とIpH11に切り換えられるときを想定して
説明したが、その他の制御方法例えば制御系にフィード
フォワード制御を付加した場合や速度アンプ10に微分
を含む場合についても、フィルタ回路15の構成を多段
に設定できるようにすれば、全く同じ手法で拡張できる
。
[発明の効果]
以上述べたように、本発明によれば、制御系の伝達関数
を模擬することにより、時間遅れをも見込んだ現在のモ
ータ速度を予測し、この予測速度信号と検出された実際
の検出信号との偏差に基づいて異常を検出しているので
、従来装置に比べて必要以上に高速にモータを回転させ
ることがなくなり、ロボット等の安全性を格段に向上さ
せることができるとともに、制御系の伝達関数の模擬を
簡単にした際の速度アンプの制御方法の違いによる異常
検出感度を一定にすることができる。
を模擬することにより、時間遅れをも見込んだ現在のモ
ータ速度を予測し、この予測速度信号と検出された実際
の検出信号との偏差に基づいて異常を検出しているので
、従来装置に比べて必要以上に高速にモータを回転させ
ることがなくなり、ロボット等の安全性を格段に向上さ
せることができるとともに、制御系の伝達関数の模擬を
簡単にした際の速度アンプの制御方法の違いによる異常
検出感度を一定にすることができる。
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図はフィルタ回路のブロック図、第3図、第4図は従
来のモータ制御装置の構成を示すブロック図、第5図(
a)、(b)、(c)は従来の装置の動作を説明するた
めの、モータの位置偏差、位置および速度のタイムチャ
ートである。 l・・・モータ、 2・・・速度検出器3・・・
位置検出器、 4・・・微分器5・・・速度指令パター
ン作成回路 6.9、】4・・・加算器 7・・・積分要素、8・・・位置アンプ10・・・速度
アンプ、11・・・絶対値化回路12・・・比較器、1
3・・・制御系モデル15・・・フィルタ回路 特許出願人 株代会社 安用電機製作所第 図 第 図 第 図 第 図 手 続 補 正 書 (方式) %式% 名称 (662) 株式会社 安用電機製作所5、補
正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 6、補正の内容 明細書第13頁1行〜3行F第5図(a)、(b)、(
C)は従来の装置の動作を説明するための、モータの位
置偏差、位置および速度のタイムチャートである。」を
、[第5図(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ
従来の装置の動作を説明するための、モータの位置偏差
、位置、速度および速度偏差のタイムチャートである。 」と訂正する。 19 μ
2図はフィルタ回路のブロック図、第3図、第4図は従
来のモータ制御装置の構成を示すブロック図、第5図(
a)、(b)、(c)は従来の装置の動作を説明するた
めの、モータの位置偏差、位置および速度のタイムチャ
ートである。 l・・・モータ、 2・・・速度検出器3・・・
位置検出器、 4・・・微分器5・・・速度指令パター
ン作成回路 6.9、】4・・・加算器 7・・・積分要素、8・・・位置アンプ10・・・速度
アンプ、11・・・絶対値化回路12・・・比較器、1
3・・・制御系モデル15・・・フィルタ回路 特許出願人 株代会社 安用電機製作所第 図 第 図 第 図 第 図 手 続 補 正 書 (方式) %式% 名称 (662) 株式会社 安用電機製作所5、補
正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 6、補正の内容 明細書第13頁1行〜3行F第5図(a)、(b)、(
C)は従来の装置の動作を説明するための、モータの位
置偏差、位置および速度のタイムチャートである。」を
、[第5図(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ
従来の装置の動作を説明するための、モータの位置偏差
、位置、速度および速度偏差のタイムチャートである。 」と訂正する。 19 μ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 少なくともモータの位置を検出して前記モータの位置信
号および前記モータの速度信号を得るとともに、速度指
令パターンから求められる位置指令と前記位置信号との
偏差に基づいて速度指令を演算し、前記速度指令と前記
速度信号との偏差が零になるように前記モータを制御す
る制御系を有するモータ制御装置において、 前記制御系の特性を模擬することにより前記速度パター
ンに対応する前記モータの現在の速度を予測する制御モ
デルと、 前記予測された現在の速度の速度信号と検出された前記
位置信号から得られた前記速度信号との偏差が基準値を
越えたとき、速度異常信号を発生する比較器と、速度ア
ンプの制御方法の違いにより前記予測された速度信号と
前記位置信号から得られた前記速度信号との偏差を比較
器に入力する前にフィルタを挿入するか否かを選択可能
なフィルタ回路とを備えたことを特徴とするモータ制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259253A JP2959087B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259253A JP2959087B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | モータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04138088A true JPH04138088A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2959087B2 JP2959087B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=17331534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2259253A Expired - Fee Related JP2959087B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959087B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003068464A1 (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-21 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Drive control method and drive controller |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP2259253A patent/JP2959087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003068464A1 (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-21 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Drive control method and drive controller |
| US7102311B2 (en) | 2002-02-18 | 2006-09-05 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Drive control method and drive controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2959087B2 (ja) | 1999-10-06 |
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