JPS6023364B2 - パルス幅変調形調節計 - Google Patents
パルス幅変調形調節計Info
- Publication number
- JPS6023364B2 JPS6023364B2 JP21820182A JP21820182A JPS6023364B2 JP S6023364 B2 JPS6023364 B2 JP S6023364B2 JP 21820182 A JP21820182 A JP 21820182A JP 21820182 A JP21820182 A JP 21820182A JP S6023364 B2 JPS6023364 B2 JP S6023364B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- pulse
- pulse width
- amplifier
- jump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/26—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train
- G05B11/28—Automatic controllers electric in which the output signal is a pulse-train using pulse-height modulation; using pulse-width modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、入力信号と設定値との偏差とフィードバック
信号との偏差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信
号の大きさに応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍
増幅器と、この跳躍増幅器の出力によって駆動される出
力スイッチング回路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて
前記フィードバック信号を形成するフィードバック回路
とを備え、前記入力信号の大きさに比例したパルスの出
力信号を前記出力スイッチング回路から発生するパルス
幅変調形調節計に関する。
信号との偏差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信
号の大きさに応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍
増幅器と、この跳躍増幅器の出力によって駆動される出
力スイッチング回路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて
前記フィードバック信号を形成するフィードバック回路
とを備え、前記入力信号の大きさに比例したパルスの出
力信号を前記出力スイッチング回路から発生するパルス
幅変調形調節計に関する。
プロセスを制御する場合、パルス幅変調形調節計により
積分形操作端、例えば電動操作弁を操作することが多々
ある。
積分形操作端、例えば電動操作弁を操作することが多々
ある。
この場合、調節計の出力により、直接電動操作弁の電動
機を駆動することはできないので、一般に調節計と電動
機の間に補助リレーを数段設け接点増幅を行なう。この
ような補助リレーおよび電動機等は、第4図に示すよう
に、それぞれ個有の起動時間、すなわち駆動入力(たと
えば第4図Aのステップ入力)を与えてから所定動作状
態に立上るまでの動作遅れ時間(第4図Bの出力特性の
時間TI)を有し、これらの総和の時間の間は電動操作
弁は駆動入力を与えてもこれに感応せず応答しない。こ
のような操作端の動作遅れ時間TIを不感応時間と呼ぶ
ことにする。このような、不感応時間の発生する原因と
しては前記の補助リレ−、電動機の起動時間のほかに電
動操作弁の機械的な駆動系のガタ、バックラッシュおよ
び摩擦抵抗等がある。なお、第4図Bにおいて、縦軸は
操作機電動の回転数Nを表わし、横軸は時間tを表わす
。動作遅れ時間TIは約0.1秒、定格回転数No.に
達するまでの時間T2は約0.2砂である。しかして、
このような不感応時間を有する電動操作弁等の操作端を
パルス幅変調形調節計により駆動した場合、調節計の入
力に加わる制御偏差が小さくなると、出力のパルス幅も
これに比例して小さくなり、操作端の不感応時間よりも
小さくなることがある。
機を駆動することはできないので、一般に調節計と電動
機の間に補助リレーを数段設け接点増幅を行なう。この
ような補助リレーおよび電動機等は、第4図に示すよう
に、それぞれ個有の起動時間、すなわち駆動入力(たと
えば第4図Aのステップ入力)を与えてから所定動作状
態に立上るまでの動作遅れ時間(第4図Bの出力特性の
時間TI)を有し、これらの総和の時間の間は電動操作
弁は駆動入力を与えてもこれに感応せず応答しない。こ
のような操作端の動作遅れ時間TIを不感応時間と呼ぶ
ことにする。このような、不感応時間の発生する原因と
しては前記の補助リレ−、電動機の起動時間のほかに電
動操作弁の機械的な駆動系のガタ、バックラッシュおよ
び摩擦抵抗等がある。なお、第4図Bにおいて、縦軸は
操作機電動の回転数Nを表わし、横軸は時間tを表わす
。動作遅れ時間TIは約0.1秒、定格回転数No.に
達するまでの時間T2は約0.2砂である。しかして、
このような不感応時間を有する電動操作弁等の操作端を
パルス幅変調形調節計により駆動した場合、調節計の入
力に加わる制御偏差が小さくなると、出力のパルス幅も
これに比例して小さくなり、操作端の不感応時間よりも
小さくなることがある。
このため、調節計が制御偏差を零にすべ〈、出力パルス
を発生しているにもかかわらず、操作端がこれに応答せ
ず、制御偏差が残り、良好な制御結果が得られないこと
がある。本発明は前記のような操作端の不感応時間にも
とづく不都合を除くために、操作端の不感応時間を補償
し、操作端に不感応帯が発生しないようにしたパルス幅
変調形調節計を得ることを目的とする。本発明は、この
ような目的の達成のため、冒頭で述べた種類のパルス幅
変調形調節計において、この調節計の出力信号のパルス
幅の下限値が調節計の出力側に接続される操作端の不感
応時間より下回わらないようにするために、前記跳躍増
幅器によって駆動される定パルス幅パルス発生回路を設
け、このパルス発生回路の出力パルス幅の設定時間を前
記操作端の不感応時間より大きく設定し、跳躍増幅器の
出力パルスとパルス発生回路の出力パルスとのどちらか
パルス幅の長い方のパルスによって出力スイッチング回
路を駆動するようにすることによって達成される。
を発生しているにもかかわらず、操作端がこれに応答せ
ず、制御偏差が残り、良好な制御結果が得られないこと
がある。本発明は前記のような操作端の不感応時間にも
とづく不都合を除くために、操作端の不感応時間を補償
し、操作端に不感応帯が発生しないようにしたパルス幅
変調形調節計を得ることを目的とする。本発明は、この
ような目的の達成のため、冒頭で述べた種類のパルス幅
変調形調節計において、この調節計の出力信号のパルス
幅の下限値が調節計の出力側に接続される操作端の不感
応時間より下回わらないようにするために、前記跳躍増
幅器によって駆動される定パルス幅パルス発生回路を設
け、このパルス発生回路の出力パルス幅の設定時間を前
記操作端の不感応時間より大きく設定し、跳躍増幅器の
出力パルスとパルス発生回路の出力パルスとのどちらか
パルス幅の長い方のパルスによって出力スイッチング回
路を駆動するようにすることによって達成される。
本発明の優れた実施例によれば、定パルス幅パルス発生
回路はたとえば単安定スルチバィブレー外こよって構成
される。
回路はたとえば単安定スルチバィブレー外こよって構成
される。
また、跳躍増幅器の出力パルスとパルス発生回路の出力
パルスとのどちらか長い方のパルス幅の選択はたとえば
オア回路に両出力パルスが導かれることによって行なわ
れ、このオア回路を介して出力スイッチング回路が駆動
される。以下、本発明において図示する実施例について
説明する。
パルスとのどちらか長い方のパルス幅の選択はたとえば
オア回路に両出力パルスが導かれることによって行なわ
れ、このオア回路を介して出力スイッチング回路が駆動
される。以下、本発明において図示する実施例について
説明する。
第1図は一般的なパルス幅変調形調節計を使用したプロ
セス制御系の1例を示すものである。
セス制御系の1例を示すものである。
この図において、1はパルス幅変調形調節計である。こ
の調節計1は設定値SVとプロセス7の制御量発信器8
を介して帰環された制御量(入力信号)PVとの偏差量
を求め、この偏差量に応じた幅の出力パルスを発生する
。この出力パルスにより補助リレー3aまたは3bが駆
動され、その接点4aまたは4bがオンする。これによ
り弁6を駆動する電動機5が、正転または逆転し、弁6
が開または開となる。弁6の開閉に応じてプロセス7が
制御され、その制御量PVが発信器8を介して調節計1
の入力に帰環され、制御量PVが設定値SVに一致し制
御偏差が零になるまで同様の制御が行なわれる。第1図
における2は補助リレー3a,3bの駆動用電源である
。このような制御系に使用されるパルス幅変調形調節計
1の本発明による実施例を第2図に示す。
の調節計1は設定値SVとプロセス7の制御量発信器8
を介して帰環された制御量(入力信号)PVとの偏差量
を求め、この偏差量に応じた幅の出力パルスを発生する
。この出力パルスにより補助リレー3aまたは3bが駆
動され、その接点4aまたは4bがオンする。これによ
り弁6を駆動する電動機5が、正転または逆転し、弁6
が開または開となる。弁6の開閉に応じてプロセス7が
制御され、その制御量PVが発信器8を介して調節計1
の入力に帰環され、制御量PVが設定値SVに一致し制
御偏差が零になるまで同様の制御が行なわれる。第1図
における2は補助リレー3a,3bの駆動用電源である
。このような制御系に使用されるパルス幅変調形調節計
1の本発明による実施例を第2図に示す。
この第2図において、1 1は設定値SVと制御量(入
力信号)PVとの偏差V,を演算する増幅器、12は偏
差V,とフィードバック信号V2との偏差を演算する増
幅器、13aおよび13bは、増幅器12の出力信号V
3の大きさおよび極性に応じて一定振幅の出力信号を発
生する跳躍増幅器、14a,14bは跳躍増幅器13a
,13bの出力電圧によりオンする出力トランジスタで
あり、このトランジスタ14a.14bに第1図におけ
る補助リレー3a,3bが駆動される。また15a,1
5bはフィードバック信号V2を形成するフィードバッ
ク回路16を跳躍増幅器13a,13bの出力信号に応
じて駆動するためのスイッチング素子である。そして、
19aおよび19bは跳躍増幅器13aおよび13bの
出力側にそれぞれ直列薮碗された単安定マルチパイプレ
ータである。
力信号)PVとの偏差V,を演算する増幅器、12は偏
差V,とフィードバック信号V2との偏差を演算する増
幅器、13aおよび13bは、増幅器12の出力信号V
3の大きさおよび極性に応じて一定振幅の出力信号を発
生する跳躍増幅器、14a,14bは跳躍増幅器13a
,13bの出力電圧によりオンする出力トランジスタで
あり、このトランジスタ14a.14bに第1図におけ
る補助リレー3a,3bが駆動される。また15a,1
5bはフィードバック信号V2を形成するフィードバッ
ク回路16を跳躍増幅器13a,13bの出力信号に応
じて駆動するためのスイッチング素子である。そして、
19aおよび19bは跳躍増幅器13aおよび13bの
出力側にそれぞれ直列薮碗された単安定マルチパイプレ
ータである。
跳躍増幅器13aおよび13bの出力と単安定マルチパ
イプレータ19aおよび19bの出力とはそれぞれオア
回路20aおよび20bを介して出力トランジスタ14
aおよび14bに与えられる。単安定マルチバイブレー
ター9aおよび19bとオア回路20aおよび20bと
は本発明にしたがって設けた出力パルス幅の下限値を制
御するためのパルス幅制限手段PLを構成する。このよ
うな回路かり、パルス幅制限手段PLを除いたものは、
一般のパルス幅変調形調節計の回路となる。本発明の動
作を説明する前に、パルス幅制限手段PLを除いたパル
ス幅変調形調節計の一般的動作について説明する。
イプレータ19aおよび19bの出力とはそれぞれオア
回路20aおよび20bを介して出力トランジスタ14
aおよび14bに与えられる。単安定マルチバイブレー
ター9aおよび19bとオア回路20aおよび20bと
は本発明にしたがって設けた出力パルス幅の下限値を制
御するためのパルス幅制限手段PLを構成する。このよ
うな回路かり、パルス幅制限手段PLを除いたものは、
一般のパルス幅変調形調節計の回路となる。本発明の動
作を説明する前に、パルス幅制限手段PLを除いたパル
ス幅変調形調節計の一般的動作について説明する。
増幅器11の設定値SVと制御量(入力信号)PVとの
偏差に応じた出力信号V,が正であるとすると、最初は
フィードバック信号V2は零であるので、増幅器12の
出力信号V3も正となる。信号V3が正である場合には
、跳躍増幅器13aが動作し、Hレベルの出力信号Vo
aを発生する。これに応じて、スイッチング素子15a
がオンし、フィードバック回路16に正の一定電圧Ea
が加わる。フィードバック回路16が1次遅れ回路であ
るとすれば、このフィードバック回路16は1次遅れ回
路の時定数に応じて、時間とともに増加するフィードバ
ック信号V2を発生する。したがって、増幅器12の出
力信号V3は、次第に減少し、V2がV,と等しい大き
さになる時点でV3は零となり、これにより跳躍増幅器
1 3aの出力信号VoaはLレベルに戻り、スイッチ
ング素子15aがオフされる。したがって跳躍増幅器1
3aのHレベルの出力信号Vめの継続時間は、設定時
間充Vと制御量PVとの偏差量V,の大きさに比例し、
跳躍増幅器13aからは正の偏差量V,の大きさに比例
したパルス幅を有する出力パルスが得られる。偏差量V
,の極性が負となる場合は、跳躍増幅器13bが同様に
動作し、これより負の偏差量V,の大きさに比例したパ
ルス幅を有する出力パルスVobが得れる。しかして、
このような一般のパルス幅変調形調節計であれば、偏差
量V,が小さい場合には、出力パルスのパルス幅がこれ
に応じて小さくなり、調節計に接続された操作端の不感
応時間よりも小さくなることがあるが、本発明によれば
、次に説明するようにパルス幅制限手段PLの作用によ
り、出力パルスのパルス幅はある下限値より小さくなる
ことがなくなる。本発明によるパルス幅制限手段PLに
おける単安定マルチパイプレータ19a,19bは、第
3図Aに示すような入力信号が与えられると、第3図B
に示すようにその入力信号のパルス幅に関係なく所定時
間幅丁の出力信号を発生するように動作する。
偏差に応じた出力信号V,が正であるとすると、最初は
フィードバック信号V2は零であるので、増幅器12の
出力信号V3も正となる。信号V3が正である場合には
、跳躍増幅器13aが動作し、Hレベルの出力信号Vo
aを発生する。これに応じて、スイッチング素子15a
がオンし、フィードバック回路16に正の一定電圧Ea
が加わる。フィードバック回路16が1次遅れ回路であ
るとすれば、このフィードバック回路16は1次遅れ回
路の時定数に応じて、時間とともに増加するフィードバ
ック信号V2を発生する。したがって、増幅器12の出
力信号V3は、次第に減少し、V2がV,と等しい大き
さになる時点でV3は零となり、これにより跳躍増幅器
1 3aの出力信号VoaはLレベルに戻り、スイッチ
ング素子15aがオフされる。したがって跳躍増幅器1
3aのHレベルの出力信号Vめの継続時間は、設定時
間充Vと制御量PVとの偏差量V,の大きさに比例し、
跳躍増幅器13aからは正の偏差量V,の大きさに比例
したパルス幅を有する出力パルスが得られる。偏差量V
,の極性が負となる場合は、跳躍増幅器13bが同様に
動作し、これより負の偏差量V,の大きさに比例したパ
ルス幅を有する出力パルスVobが得れる。しかして、
このような一般のパルス幅変調形調節計であれば、偏差
量V,が小さい場合には、出力パルスのパルス幅がこれ
に応じて小さくなり、調節計に接続された操作端の不感
応時間よりも小さくなることがあるが、本発明によれば
、次に説明するようにパルス幅制限手段PLの作用によ
り、出力パルスのパルス幅はある下限値より小さくなる
ことがなくなる。本発明によるパルス幅制限手段PLに
おける単安定マルチパイプレータ19a,19bは、第
3図Aに示すような入力信号が与えられると、第3図B
に示すようにその入力信号のパルス幅に関係なく所定時
間幅丁の出力信号を発生するように動作する。
したがって、第2図の回路において、跳躍増幅器13a
または13Dが出力パルスを発生すると、単安定マルチ
パイプレー夕19aまたは19bが、時間幅7のパルス
を発生する。
または13Dが出力パルスを発生すると、単安定マルチ
パイプレー夕19aまたは19bが、時間幅7のパルス
を発生する。
そしてこの単安定マルチパイプレータ19aまたは19
bの出力パルスと跳躍増幅器13aまたは13bの出力
パルスがオア回路20aまたは20bを介して出力トラ
ンジスター4aまたは14bに与えられるので、出力ト
ランジスタ14aまたは14bは、鞍粥躍増幅器13a
,13bまたは単安定マルチパイプレータ19a,19
bの何れかパルス幅の大きい方の出力パルスにより駆動
されることになる。このため、偏差量V,が小さくなっ
て、跳躍増幅器13a,13bからィより小さい時間幅
の出力パルスが発生されるようになっても、単安定マル
チパイプレータ19a,19bが所定時間幅7のパルス
を発生するので、出力トランジスター4a,14bには
、最小でも時間幅丁のパルスが与えられる。単安定マル
チバイブレータ19a,19bの設定時間7を操作端の
不感応時間より大きい値を設定すれば、この不感応時間
を補償することができる。したがって、本発明の調節計
によれば、操作端が不感応時間を有するものであっても
、この不感応時間がもとで残る制御偏差を除くことがで
きプロセスを良好に制御することができる。
bの出力パルスと跳躍増幅器13aまたは13bの出力
パルスがオア回路20aまたは20bを介して出力トラ
ンジスター4aまたは14bに与えられるので、出力ト
ランジスタ14aまたは14bは、鞍粥躍増幅器13a
,13bまたは単安定マルチパイプレータ19a,19
bの何れかパルス幅の大きい方の出力パルスにより駆動
されることになる。このため、偏差量V,が小さくなっ
て、跳躍増幅器13a,13bからィより小さい時間幅
の出力パルスが発生されるようになっても、単安定マル
チパイプレータ19a,19bが所定時間幅7のパルス
を発生するので、出力トランジスター4a,14bには
、最小でも時間幅丁のパルスが与えられる。単安定マル
チバイブレータ19a,19bの設定時間7を操作端の
不感応時間より大きい値を設定すれば、この不感応時間
を補償することができる。したがって、本発明の調節計
によれば、操作端が不感応時間を有するものであっても
、この不感応時間がもとで残る制御偏差を除くことがで
きプロセスを良好に制御することができる。
以上説明したように、本発明のパルス幅変調形調節計に
よれば、操作端の却動時間、機械的ガタおよびバックフ
ラッシュ等にもとづく不感応時間を補償することができ
るので、この調節計を使用することによりプロセス制御
系に操作端の不感応時間にもとづく制御偏差が残るよう
なことがなくなり、プロセス制御系を安定かつ良好に制
御できるようになる。
よれば、操作端の却動時間、機械的ガタおよびバックフ
ラッシュ等にもとづく不感応時間を補償することができ
るので、この調節計を使用することによりプロセス制御
系に操作端の不感応時間にもとづく制御偏差が残るよう
なことがなくなり、プロセス制御系を安定かつ良好に制
御できるようになる。
したがって、本発明の実用上の利用価値は大である。
第1図はパルス幅変調形調節計を使用するプロセス制御
系の例を示すブロック構成図、第2図は本発明一実施例
を示す回路構成図、第3図は本発明の作用解説に用いる
信号波形図、第4図は操作端電動機の入出力特性図であ
る。 1:パルス幅変調形調節計、5:操作電動機、6:弁、
7:プロセス、8:制御量発信器、11,12:増幅器
、13a,13b:跳躍増幅器、15a,16b:スイ
ッチング素子、16:フィードバック回路、19a,1
9b:単安定マルチパイプレータ、20a,20b:オ
ア回路、PL:パルス幅制御手段。 次 1図 ゲZ勘 オ3図 才4図
系の例を示すブロック構成図、第2図は本発明一実施例
を示す回路構成図、第3図は本発明の作用解説に用いる
信号波形図、第4図は操作端電動機の入出力特性図であ
る。 1:パルス幅変調形調節計、5:操作電動機、6:弁、
7:プロセス、8:制御量発信器、11,12:増幅器
、13a,13b:跳躍増幅器、15a,16b:スイ
ッチング素子、16:フィードバック回路、19a,1
9b:単安定マルチパイプレータ、20a,20b:オ
ア回路、PL:パルス幅制御手段。 次 1図 ゲZ勘 オ3図 才4図
Claims (1)
- 1 入力信号と設定値との偏差とフイードバツク信号と
の偏差を演算する増幅器と、この増幅器の出力信号の大
きさに応じて一定振幅の出力信号を発生する跳躍増幅器
と、この跳躍増幅器の出力によって駆動される出力スイ
ツチング回路と、前記跳躍増幅器の出力に応じて前記フ
イードバツク信号を形成するフイードバツク回路とを備
え、前記入力信号の大きさに比例したパルスの出力信号
を前記出力スイツチング回路から発生するパルス幅変調
形調節計において、この調節計の出力信号のパルス幅の
下限値が調節計の出力側に接続される操作端の不感応時
間より下回らないようにするために、前記跳躍増幅器に
よって駆動される定パルス幅パルス発生回路を設け、こ
のパルス発生回路の出力パルス幅の設定時間を前記操作
端の不感応時間より大きく設定し、前記跳躍増幅器の出
力パルスと前記パルス発生回路の出力パルスとをオア回
路に導き、このオア回路の出力パルスによって前記出力
スイツチング回路を駆動することを特徴とするパルス幅
変調形調節計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21820182A JPS6023364B2 (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | パルス幅変調形調節計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21820182A JPS6023364B2 (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | パルス幅変調形調節計 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15546976A Division JPS5379177A (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Pulse width modulator type adjustor meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112101A JPS58112101A (ja) | 1983-07-04 |
| JPS6023364B2 true JPS6023364B2 (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=16716200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21820182A Expired JPS6023364B2 (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | パルス幅変調形調節計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023364B2 (ja) |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21820182A patent/JPS6023364B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58112101A (ja) | 1983-07-04 |
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