JPS6126485A - ロ−ル駆動系の監視装置 - Google Patents
ロ−ル駆動系の監視装置Info
- Publication number
- JPS6126485A JPS6126485A JP14494684A JP14494684A JPS6126485A JP S6126485 A JPS6126485 A JP S6126485A JP 14494684 A JP14494684 A JP 14494684A JP 14494684 A JP14494684 A JP 14494684A JP S6126485 A JPS6126485 A JP S6126485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- roll
- monitoring device
- drive system
- shaft
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/46—Roll speed or drive motor control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/282—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling field supply only
- H02P7/2825—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling field supply only whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (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】
発明の技術分野
本発明は、駆動電動機、中間軸及びロールから構成され
るロール駆動系に加わる外乱負荷トルク、ロール速度、
及び中間軸ねじり角を測定する監視装置に関する。
るロール駆動系に加わる外乱負荷トルク、ロール速度、
及び中間軸ねじり角を測定する監視装置に関する。
従来技術と問題点
鉄鋼業では近年のオイルショック以降の不況に対応する
様に、歩留り向上、生産コスト削減、及び製品品質向上
の諸対策を推進している。これらの対策の中でも圧延機
の板厚制御装置では、ストリップのトップ及びボトムの
歩留り向上、板厚精度向上の面から、高応答化、高機能
化が進められている。
様に、歩留り向上、生産コスト削減、及び製品品質向上
の諸対策を推進している。これらの対策の中でも圧延機
の板厚制御装置では、ストリップのトップ及びボトムの
歩留り向上、板厚精度向上の面から、高応答化、高機能
化が進められている。
ところで圧延機駆動系は、駆動電動機、減速機又は増速
機、圧延ロール及び中間軸から構成されており、この様
な機械系は、軸ねじり共振点を数個持つ。軸ねじり共振
周波数がミル速度制御装置の動作周波数に近い場合には
、ストリップ絞込み時に過大な軸ねじり振動トルクが発
生し、中間軸の寿命劣化の促進、過大なスタンド間張力
の発生、及び通板作業を悪化を生じる。このため、従来
の対応としては、■ミル速度制御装置の動作周波数を下
げ、過大な軸ねじり振動トルクの発生を防止する、■機
械系を改造して軸ねじり共振周波数を高くする、■オペ
レータが電動機速度及び同電機子電流を監視し、必要な
場合に介入し、過大な軸ねじり振動トルク発生を防止す
る、などの事が行なわれていた。しかし上記の■、■の
方法は性能及び設備面で問題があり、又■は直接軸ねじ
り角を測定しているのではなく正確を期し難く、状況に
応じてオペレーターの判断を必要とするので作業負荷が
増大する等の問題がある。
機、圧延ロール及び中間軸から構成されており、この様
な機械系は、軸ねじり共振点を数個持つ。軸ねじり共振
周波数がミル速度制御装置の動作周波数に近い場合には
、ストリップ絞込み時に過大な軸ねじり振動トルクが発
生し、中間軸の寿命劣化の促進、過大なスタンド間張力
の発生、及び通板作業を悪化を生じる。このため、従来
の対応としては、■ミル速度制御装置の動作周波数を下
げ、過大な軸ねじり振動トルクの発生を防止する、■機
械系を改造して軸ねじり共振周波数を高くする、■オペ
レータが電動機速度及び同電機子電流を監視し、必要な
場合に介入し、過大な軸ねじり振動トルク発生を防止す
る、などの事が行なわれていた。しかし上記の■、■の
方法は性能及び設備面で問題があり、又■は直接軸ねじ
り角を測定しているのではなく正確を期し難く、状況に
応じてオペレーターの判断を必要とするので作業負荷が
増大する等の問題がある。
軸捩り振動の抑制に対しては、ロール駆動系の軸捩り角
などを推定、出力する監視(演算)装置を設け、該監視
装置の出力を負帰還するのが有効である。か−る監視装
置(オブザーバ)は特願昭59−34037に開示され
ているが、第1図および第2図を参照して概要を述べる
と次の如くである。即ち、実際のミル駆動系は駆動電動
機、減速機又は増速機、圧延ロール及び中間軸から構成
されており多質黒糸となっているが、第1次軸ねじり共
振点に着目すると第1図の2質点系で表現モきる。この
図で10は直流電動機でIaはその電機子電流、Rおよ
びLは電機子回路の抵抗およびインダクタンス、Ifは
界磁電流である。またω五は該電動機の回転速度、Jl
は慣性モーメント、TMは発生トルクである。12は圧
延ロールで、ω2はその回転速度、J2は慣性モーメン
トである。14はこれらの電動機と圧延ロールを連結す
る中間軸で、Ksはその捩り剛性係数、θは軸捩り角で
ある。TLは負荷トルクである。この系における軸捩り
共振角周波数は(1)式で示される。
などを推定、出力する監視(演算)装置を設け、該監視
装置の出力を負帰還するのが有効である。か−る監視装
置(オブザーバ)は特願昭59−34037に開示され
ているが、第1図および第2図を参照して概要を述べる
と次の如くである。即ち、実際のミル駆動系は駆動電動
機、減速機又は増速機、圧延ロール及び中間軸から構成
されており多質黒糸となっているが、第1次軸ねじり共
振点に着目すると第1図の2質点系で表現モきる。この
図で10は直流電動機でIaはその電機子電流、Rおよ
びLは電機子回路の抵抗およびインダクタンス、Ifは
界磁電流である。またω五は該電動機の回転速度、Jl
は慣性モーメント、TMは発生トルクである。12は圧
延ロールで、ω2はその回転速度、J2は慣性モーメン
トである。14はこれらの電動機と圧延ロールを連結す
る中間軸で、Ksはその捩り剛性係数、θは軸捩り角で
ある。TLは負荷トルクである。この系における軸捩り
共振角周波数は(1)式で示される。
Ks=GJp/Z
G:横弾性係数
l二軸長さ
Jp:極所面2次モーメント
第1図の機械系における運動方程式は(2)弐〜(6)
式で示される。
式で示される。
y=cx ・・・・・
・(3)X−(TL、 θ、ω2.ω1. Ia〕Y
=Cω+、 Ia) ・・・・・
・(4)■a:電機子電圧 KT : )ルク係数 K
e:逆起電圧係数 上記(2)弐〜(6)式で示される系において、負荷ト
ルクTL10−ル速度ω2及び軸ねじり角θを推定する
回路は、制御工学でよく知られた設計法(ゴピナスの方
法)を用いると容易に求まり、(7)弐〜(12)式と
なる。
・(3)X−(TL、 θ、ω2.ω1. Ia〕Y
=Cω+、 Ia) ・・・・・
・(4)■a:電機子電圧 KT : )ルク係数 K
e:逆起電圧係数 上記(2)弐〜(6)式で示される系において、負荷ト
ルクTL10−ル速度ω2及び軸ねじり角θを推定する
回路は、制御工学でよく知られた設計法(ゴピナスの方
法)を用いると容易に求まり、(7)弐〜(12)式と
なる。
Z= (ZIZ2Z3)、v= (ωIIa)。
Q=〔亭 、6.ぶ・T ・・・・・・(9)
・・・・・・(10) ・・・・・・ (11) α、β、γ:パラメータ (7)弐〜(12)式をスケルトン図で示すと第2図の
如くなる。例えばTLについてみると、これは(9)式
で示すされるXの第1要素であるから(8)式のそれを
計算すると、 TL −[CZコ + + [Dy] I =
Z1 +αωlとなり、加算点16の入出力でよいこと
が分る。
・・・・・・(10) ・・・・・・ (11) α、β、γ:パラメータ (7)弐〜(12)式をスケルトン図で示すと第2図の
如くなる。例えばTLについてみると、これは(9)式
で示すされるXの第1要素であるから(8)式のそれを
計算すると、 TL −[CZコ + + [Dy] I =
Z1 +αωlとなり、加算点16の入出力でよいこと
が分る。
こ\で[]1は第1要素を示す。Z+は(9)式のZの
第1要素であり、(7)式でこれを計算すると、t =a+Z2+b+ω++b21a になり、加算点18の出力が上記の式の右辺を示し、こ
れを積分すればZ+になるから1/Sブロツク20でよ
いことが分る。以下同様である。
第1要素であり、(7)式でこれを計算すると、t =a+Z2+b+ω++b21a になり、加算点18の出力が上記の式の右辺を示し、こ
れを積分すればZ+になるから1/Sブロツク20でよ
いことが分る。以下同様である。
ところで第2図の監視装置では積分器20.22を使用
しており、積分器は゛所定時間後にリセットしなければ
ならず、このリセットで雑音が発生してこれにより誤差
が生じるという問題がある。
しており、積分器は゛所定時間後にリセットしなければ
ならず、このリセットで雑音が発生してこれにより誤差
が生じるという問題がある。
またドリフトが生じるという問題もある。
発明の目的
本発明はか−る点を改善し、リセット不要及び誤差の低
減化を図ろうとするものである。
減化を図ろうとするものである。
発明の構成
本発明は、駆動用直流電動機、中間軸、および被駆動ロ
ールで構成されるロール駆動系、5・ら該電動機の回転
速度および電機子電流を入力され、加算、一次遅れ及び
積分演算を行なって負荷トルク、軸捩り角、及びロール
回転速度を出力する監視装置において、前記出力を得る
ための演算式を、それに含まれる積分項が全て一次遅れ
項で表わされるように変形して、加算回路と一次遅れ回
路で構成してなることを特徴とするが、次にこれを説明
する。
ールで構成されるロール駆動系、5・ら該電動機の回転
速度および電機子電流を入力され、加算、一次遅れ及び
積分演算を行なって負荷トルク、軸捩り角、及びロール
回転速度を出力する監視装置において、前記出力を得る
ための演算式を、それに含まれる積分項が全て一次遅れ
項で表わされるように変形して、加算回路と一次遅れ回
路で構成してなることを特徴とするが、次にこれを説明
する。
発明の実施例
本発明では(7)〜(12)式を変形して積分項が1次
遅れの項になるようにし、これにより積分器を除いて前
述の欠点を除去する。即ち、前記(8)式は前記191
. (12)より次の(13)〜(15)式になり、
これらの式に出てくる21〜Z3は前記(7)、α0)
。
遅れの項になるようにし、これにより積分器を除いて前
述の欠点を除去する。即ち、前記(8)式は前記191
. (12)より次の(13)〜(15)式になり、
これらの式に出てくる21〜Z3は前記(7)、α0)
。
(11)式より次の(16)〜(18)式になる。
TL=Zl+α・ω1 ・・・・・・(1
3)θ −Z2+β・ω1 ・・・・・・
(14)ω2=Z3+r・ω1 ・・・・
・・(15)・・・・・・ (16) ・・・・・・ (17) S −a 2 s+a 5 s+a+aa・・・
・・・ (18) これら(16)式〜(18)式の分母は全て同じであり
、これを1次の項に因数分解すると次のようになる。
3)θ −Z2+β・ω1 ・・・・・・
(14)ω2=Z3+r・ω1 ・・・・
・・(15)・・・・・・ (16) ・・・・・・ (17) S −a 2 s+a 5 s+a+aa・・・
・・・ (18) これら(16)式〜(18)式の分母は全て同じであり
、これを1次の項に因数分解すると次のようになる。
S3−a2 S2+a5 S+a、a4−(S + j
り(S +m) (S +m)・・・・・・ (19) こ−でパラメータ’l’、m、nには!mn”’ala
41 n + rrL + j!−a 2 +
n 171 + f?I I2+ 12 n −a5の
関係があり、a++a2+ ・・・・・・は(1(It
、 (11)式に示したように、a1=αKs/J+
、a2=βK S / J 2・・・・・・である。パ
ラメータit、 m、 nは応答性を決定する。
り(S +m) (S +m)・・・・・・ (19) こ−でパラメータ’l’、m、nには!mn”’ala
41 n + rrL + j!−a 2 +
n 171 + f?I I2+ 12 n −a5の
関係があり、a++a2+ ・・・・・・は(1(It
、 (11)式に示したように、a1=αKs/J+
、a2=βK S / J 2・・・・・・である。パ
ラメータit、 m、 nは応答性を決定する。
(19)式を用いると前記(16)弐〜(18)式は次
の(20)弐〜(22)式となる。
の(20)弐〜(22)式となる。
・・・・・・(20)
・・・・・・(21)
・・・・・・(22)
パラメータC1〜C3は勿論、
の関係を有し、パラメータd1〜d6.e+〜e6もこ
れに準する。上記(20)〜(22)式をみると、21
〜Z3は全て1次遅れの項で表わされており、1/Sと
いう積分項は持たない。Zl−23は第2図から明らか
なように積分器20.22.1次遅れ回路24の出力端
に現われる。従って第2図の該出力端以前(加算点16
.26.28の右側)を第3図で置き換えると、積分器
を持たない監視装置を構成することができる。
れに準する。上記(20)〜(22)式をみると、21
〜Z3は全て1次遅れの項で表わされており、1/Sと
いう積分項は持たない。Zl−23は第2図から明らか
なように積分器20.22.1次遅れ回路24の出力端
に現われる。従って第2図の該出力端以前(加算点16
.26.28の右側)を第3図で置き換えると、積分器
を持たない監視装置を構成することができる。
第3図は変数ZIについてのみ示すが式(20)〜(2
2)から明らかなように変数Z + ” Z 3は全て
同じ形をしているからパラメータC1〜C6をd I−
d a又はe t −el 6に置き換えるだけでzz
用及びz3用計算回路を構成できる。30,32゜34
は(20)式のωiが掛かる項の1次遅れ即ち1/s+
il、l/s+m、l/s+nを計算する回路、36,
38.40は同(20)式のIaが掛かる項の1次遅れ
を計算する回路、42は(20)式の合辺第1項を計算
する加算回路、44は同第2項を計算する加算回路、4
6はこれら第1項と第2項の和従って71を計算する加
算回路である。
2)から明らかなように変数Z + ” Z 3は全て
同じ形をしているからパラメータC1〜C6をd I−
d a又はe t −el 6に置き換えるだけでzz
用及びz3用計算回路を構成できる。30,32゜34
は(20)式のωiが掛かる項の1次遅れ即ち1/s+
il、l/s+m、l/s+nを計算する回路、36,
38.40は同(20)式のIaが掛かる項の1次遅れ
を計算する回路、42は(20)式の合辺第1項を計算
する加算回路、44は同第2項を計算する加算回路、4
6はこれら第1項と第2項の和従って71を計算する加
算回路である。
△
TLはZlにαωIを加えただけのものであるから、第
3図の回路にこの計算もさせる、例えば鎖線で示すよう
に加算器42にこの計算もさせると、△
Δ △ 第3図はTLを算出する回路になる。θ、ω2について
も同様である。
3図の回路にこの計算もさせる、例えば鎖線で示すよう
に加算器42にこの計算もさせると、△
Δ △ 第3図はTLを算出する回路になる。θ、ω2について
も同様である。
ところで圧延ロールを駆動する直流電動機は高速領域で
は弱め界磁を行なう。弱め界磁を行なうと係数b2.b
4.b8が変化する。即ちこれらは前記(11)式に示
したようにb2=KTα/J1.b4=KTβ/J 1
.b 6− KT T/JIであり、トルク係数KTを
含んでいる。トルク係数KTはにφで表わされ、界磁磁
束φに比例する。従って弱め界磁ではKTが小になり、
b2゜ba、baを一定にして、おくと誤差が生じる。
は弱め界磁を行なう。弱め界磁を行なうと係数b2.b
4.b8が変化する。即ちこれらは前記(11)式に示
したようにb2=KTα/J1.b4=KTβ/J 1
.b 6− KT T/JIであり、トルク係数KTを
含んでいる。トルク係数KTはにφで表わされ、界磁磁
束φに比例する。従って弱め界磁ではKTが小になり、
b2゜ba、baを一定にして、おくと誤差が生じる。
第3図ではこの補正も行なっている。前記(16)〜(
18)式等を見ると明らかなようにb2.ba。
18)式等を見ると明らかなようにb2.ba。
b6が含まれるのは電機子電流[aの項のみであって、
ω1の項には含まれず、しかもIaが掛かる各項にb2
.b4.b6はそのいずれか1つが入る。従ってb2.
ba、b6はそれからφを除いたものb2’=にα/J
1.b a′= Kβ/J +、b 6’ =
Kr/J lとし、Iaに実際のφを掛ければIab2
,1ain、rar6はφの補正済みのものとなる。演
算器48はか−る計算を行なうものであり、界磁電流I
fを入力されてそれに対する界磁々束φを出力する非線
形関数発生器50の出力を受け、Ia・φを出力する。
ω1の項には含まれず、しかもIaが掛かる各項にb2
.b4.b6はそのいずれか1つが入る。従ってb2.
ba、b6はそれからφを除いたものb2’=にα/J
1.b a′= Kβ/J +、b 6’ =
Kr/J lとし、Iaに実際のφを掛ければIab2
,1ain、rar6はφの補正済みのものとなる。演
算器48はか−る計算を行なうものであり、界磁電流I
fを入力されてそれに対する界磁々束φを出力する非線
形関数発生器50の出力を受け、Ia・φを出力する。
なおパラメータC+〜C6,d+〜da、e1〜e6に
は負になるものもある。第3図ではこの場合を図示しな
かったが、この場合はインパークを挿入する。また第3
図はアナログ回路で示しているが、デジタル化してコン
ピユータで行なうこともできる。
は負になるものもある。第3図ではこの場合を図示しな
かったが、この場合はインパークを挿入する。また第3
図はアナログ回路で示しているが、デジタル化してコン
ピユータで行なうこともできる。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、負荷トルク、軸捩り
角、ロール回転速度を算出する監視装置が1次遅れ回路
のみで積分器は含まないようにしたので、リセットは不
要であり、これに伴なう雑音発生、誤差混入などがない
利点が得られる。
角、ロール回転速度を算出する監視装置が1次遅れ回路
のみで積分器は含まないようにしたので、リセットは不
要であり、これに伴なう雑音発生、誤差混入などがない
利点が得られる。
第1図はロール駆動系の等価回路図、第2図は監視装置
のブロック図、第3図は本発明の実施例を示すブロック
図である。 図面でIOは直流電動機、I4は中間軸、12ばロール
、ωlは電動機の回転速度、Iaは電機子電流、16,
18.・・・・・・は加算点、20. 22は積分器、
24は1次遅れ回路、TLは負荷トルク、θ、は軸捩り
角、ω2はロール回転速度、φは界磁々束、48は演算
回路である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔−′第1図 第2図
のブロック図、第3図は本発明の実施例を示すブロック
図である。 図面でIOは直流電動機、I4は中間軸、12ばロール
、ωlは電動機の回転速度、Iaは電機子電流、16,
18.・・・・・・は加算点、20. 22は積分器、
24は1次遅れ回路、TLは負荷トルク、θ、は軸捩り
角、ω2はロール回転速度、φは界磁々束、48は演算
回路である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔−′第1図 第2図
Claims (2)
- (1)駆動用直流電動機、中間軸、および被駆動ロール
で構成されるロール駆動系から該電動機の回転速度およ
び電機子電流を入力され、加算、一次遅れ及び積分演算
を行なって負荷トルク、軸捩り角、及びロール回転速度
を出力する監視装置において、前記出力を得るための演
算式を、それに含まれる積分項が全て一次遅れ項で表わ
されるように変形して、加算回路と一次遅れ回路で構成
してなることを特徴とする監視装置。 - (2)電機子電流の入力回路に、電機子電流に界磁々束
を乗じる演算回路が設けられ、演算式中の界磁々束を含
む項は界磁々束を除かれてなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のロール駆動系の監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14494684A JPS6126485A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14494684A JPS6126485A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126485A true JPS6126485A (ja) | 1986-02-05 |
| JPH0480636B2 JPH0480636B2 (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=15373863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14494684A Granted JPS6126485A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | ロ−ル駆動系の監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126485A (ja) |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14494684A patent/JPS6126485A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480636B2 (ja) | 1992-12-21 |
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