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JP6966978B2 - 工作機械用モータ駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、モータの制御誤差を抑制する技術に関する。
本明細書では、本発明の実施形態としての3相交流モータの駆動装置(NC工作機械の軸制御で、主に送り軸制御に採用される3相交流モータの駆動装置)につき、電流センサのオフセット誤差に起因するトルクリップルを低減することが述べられている。
NC工作機械の送り軸には、高トルクで制御が容易な3相交流モータを用いることが多い。3相交流モータを駆動する場合において、電流センサの検出値がオフセット誤差を持つと、ベクトル制御で3相交流電流を2相回転座標系(一般に、磁極方向をd軸、その電気的直交方向をq軸と呼ぶ)に変換したときに、dq軸電流にリップルが重畳する。3相交流モータは、dq軸電流に比例してトルクが発生することから、dq軸電流のリップルに比例してトルクリップルが生じる。
結果として、dq軸電流のオフセット誤差に起因して、3相交流モータのトルクリップルが生じることになる。NC工作機械の送り軸において、トルクリップル成分は、モータが備えるロータの回転位置の誤差である位置誤差を発生させ、切削面に筋目が現れる等、加工精度を悪化させる要因となる。
トルクリップルによる位置誤差の抑制のためには、閉ループ制御系の速度・位置のフィードバックゲインを上げることが有効な手段の一つとなるが、制御対象の特性に依存するため、一般的に実現は容易でない。従って、電流センサの検出値のオフセット誤差を精度よく補正し、トルクリップルを低減することで、位置誤差を抑制する方法が考えられる。
従来の駆動装置には、モータに電流を印加していない間の電流センサの検出値を取得し、この検出値をオフセット補正量とするものがある。すなわち、モータが駆動しない状態では電流センサの検出値は0になるはずであり、駆動装置は、この際に検知される値を用いて、オフセットを補正する。
しかしながら、NC工作機械のような位置誤差に対する許容水準が厳しい対象では、従来の方法による電流センサのオフセット誤差補正法は、検出された電流値にノイズや歪の影響があることが考えられ、トルクリップルおよび位置誤差を抑制するための補正値として利用するには十分とはいえない。
そこで、特許文献3では、モータ駆動装置内の温度、3相交流モータの温度、モータ駆動装置の各部電圧、指令位置とロータ実位置の誤差、および上記位置誤差を高速フーリエ変換して得られるフーリエ係数を入力とした機械学習によって、電流オフセットの補償器を学習する手法が提案されている。
特許第5447810号 特許第6080687号 特開2017−79514号公報
本発明の目的は、電流センサの検出値に含まれる誤差に起因する制御誤差を抑制することにある。上述したように、電流を印加していない間のモータの相電流の値を利用してオフセットの補正をする方法では、実際の位置誤差が評価されない。従って、トルクリップルによる位置誤差を低減するという目的を達成する方法の一つとして、位置誤差を何らかの形で評価し、その評価値を用いてオフセットを補正する方法が考えられる。
その一つとして、特許文献3のように機械学習を用いるものがある。機械学習では、複雑な行動決定を単純な入力から学習することができるが、一般的に学習が収束するまでに非常に多くの時間が要される。特に強化学習は教師データが存在しないため収束が遅い。
また、一種類の工作機械で得られた学習モデルは、他種の工作機械に一般化して用いることが困難である。よって、それぞれの工作機械において、モデルを学習することが求められる。さらに、学習時間が長いと、それぞれの工作機械でモデルを学習する作業に、多くの工数がかかってしまうことが予想される。
そこで、実際の位置誤差を評価しつつ、電流オフセットの補正を素速く行うために、電流オフセット補正問題固有の情報を選択して用いることと、収束の速い手法を用いることとが提案されてもよい。
また特許文献3では、学習におけるモータ速度に関して、具体的な実装方法が明記されていないが、一つ以上の一定速度条件下でモータを駆動させる方法が提案されてもよい。すなわち、オフセット誤差を補正するために様々な条件でモータを駆動させる必要がない方法が提案されてもよい。
本発明は、電流センサの検出値に含まれる誤差に起因する制御誤差を抑制することを目的とする。
本発明は、3相交流モータに供給される電流を検出する電流センサと、上記3相交流モータの回転位置と位置指令値とに基づいて、位置誤差についてのパワースペクトルを求めるパワースペクトル演算部と、上記パワースペクトル演算部によって求められたパワースペクトルに基づいて、上記電流センサのオフセット補正量を算出するオフセット補正演算部と、を備え、上記パワースペクトル演算部は、上記3相交流モータの回転速度が一定速度である時に、位置誤差の電気角周波数のパワースペクトルを算出し、上記オフセット補正演算部は、上記パワースペクトル演算部によって求められた上記パワースペクトルを評価し、勾配法に基づいたアルゴリズムにより上記電流センサのオフセット補正量を更新し、上記パワースペクトル演算部によって求められた上記パワースペクトルの値を小さくするような上記電流センサのオフセット補正量を算出し、上記3相交流モータに流れる3相の電流のうちの2相の電流に対するオフセット補正量をそれぞれ、第1オフセット補正量および第2オフセット補正量として、上記アルゴリズムは、上記第1オフセット補正量を所定の差分値だけ変化させ上記第2オフセット補正量を変化させない状態で求められた上記パワースペクトルと、上記第1オフセット補正量を上記差分値だけ変化させる前の状態で求められた上記パワースペクトルと、の差異に基づいて、上記第1オフセットに対する第1数値勾配を求め、上記第2オフセット補正量を上記差分値だけ変化させ上記第1オフセット補正量を変化させない状態で求められた上記パワースペクトルと、上記第2オフセット補正量を上記差分値だけ変化させる前の状態で求められた上記パワースペクトルと、の差異に基づいて、上記第2オフセットに対する第2数値勾配を求め、上記差分値だけ変化させる前の上記第1オフセット補正値を、上記第1数値勾配に所定の学習係数を乗じた値だけ変化させた値に基づいて、上記第1オフセット補正量を新たに求め、上記差分値だけ変化させる前の上記第2オフセット補正値を、上記第2数値勾配に所定の学習係数を乗じた値だけ変化させた値に基づいて、上記第2オフセット補正量を新たに求める、アルゴリズムであることを特徴とする。
望ましくは、上記パワースペクトル演算部が上記位置誤差に対する高速フーリエ変換を実行して、上記パワースペクトルを求める、請求項1に記載の工作機械用モータ駆動装置において、上記3相交流モータの回転速度と、上記高速フーリエ変換に必要なサンプリング数とに基づいて、上記オフセット補正量を算出するタイミングを判断し、上記オフセット補正演算部に通知する補正タイミング演算部を備える。
また、本発明の実施例による3相交流モータ駆動装置は、3相交流モータに電流を供給するインバータと、上記インバータから3相交流モータに供給される電流を計測する電流センサと、上記インバータから3相交流モータへの電流の供給量を制御する制御部と、上記3相交流モータの回転位置としての角度を検出する検出器と、上記3相交流モータが一定速度であることを判断し、角度指令値から検出角度を減算することで位置誤差を計算し、上記位置誤差を高速フーリエ変換し、上記位置誤差の電気角周波数におけるパワースペクトルを求める演算装置と、上記パワースペクトルを評価し、勾配法に基づくアルゴリズムによって、電流センサのオフセット誤差を補正するオフセット補正演算部と、を備えていてもよい。本実施形態では、3相交流モータ駆動装置の電流センサのオフセット誤差に起因するトルクリップルおよびNC工作機械の制御軸の位置誤差が低減される。
本発明によれば、モータ駆動装置の電流センサの検出誤差に起因する制御誤差が低減される。さらに、後述する本発明の実施形態によれば、モータ駆動装置の電流センサの検出値に含まれる誤差に起因するモータのトルクリップルが低減され、NC工作機械の位置誤差が抑制され、装置の信頼性と加工精度の向上が図られる。
本発明の3相交流モータ駆動装置の構成例を示すブロック図である。 本実施例における電流センサのオフセット補正量更新アルゴリズムのフローチャートである。 本発明の駆動装置の速度指令値および位置指令値の一例を示すグラフである。 本実施例のシミュレーションにおけるオフセット補正をする前後のモータ位置誤差の一例を示すグラフである。 本実施例のシミュレーションにおけるパワースペクトルの推移を表すグラフである。
電流センサのオフセット誤差に起因するトルクリップルとその評価方法について概説する。3相交流モータ(電動機)にはSPM(Surface Permanent Magnet)モータが用いられてもよい。
τをモータトルク[N・m]、Kをトルク常数[N・m/A]、iをq軸電流[A]とする。このときトルクの発生式は以下のようになる。
Figure 0006966978
SPMモータにおいてはd軸に通電してもトルクは変化せず、SPMモータはq軸電流iとトルクが比例関係になる特徴を持つ。
U相、V相およびW相の電流をそれぞれ、i、iおよびiとおき、電気角をθreとすると、q軸の電流iに関して、以下の関係が成立する。
Figure 0006966978
ここで、U相、V相およびW相のうち、U相とW相にのみ電流センサが取り付けられている場合を考える。U相およびW相の電流センサのオフセット誤差をそれぞれdおよびdとすれば、U相およびW相で検出される電流iuoおよびiwoは、それぞれiuo=i−dおよびiwo=i−dとおける。
なお、V相に電流センサを取り付ける代わりに、V相電流iの推定値ivo
Figure 0006966978
によって求める。このときV相電流推定値のオフセット誤差d
Figure 0006966978
となる。
式(2)よりq軸電流iは、
Figure 0006966978
となる。式(5)右辺第2項が電流センサのオフセットによる誤差成分を表している。
ここで、電流センサのオフセット誤差に起因するトルクのリップル成分をτripとおくと、式(1)のiに関する線形性より、
Figure 0006966978
が得られる。
さらに、式(4)の関係を用いて式(6)を整理すると、
Figure 0006966978
となり、τripは電気角周波数で振動することが分かる。
従って、U相およびW相で検出される電流のオフセット補正量を、それぞれaおよびbとおき、3相交流モータ一定速度駆動時における位置誤差信号の電気角周波数のパワースペクトルをP(θre)とおけば、P(θre)はオフセット誤差dおよびdの減少にあわせて、単調減少することが予想される。すなわち一定速度駆動時のP(θre)を計測することで、電流センサのオフセット誤差に起因するトルクリップルを評価できる。
以上の考察から、オフセットを補正することによりトルクリップルを低減するという問題は、一定速度駆動時のパワースペクトルP(θre)をより小さくするようなオフセット補正量aおよびbを求める問題へと置き換えられる。
仮に3相交流モータの回転速度が一定速度でないとすると、オフセット誤差によるP(θre)の変化は時間に依存することになる。すなわち、τripによる位置誤差が、複数の周波数成分において現れるため、正確に電流オフセット誤差にトルクリップルに起因する評価値を求めることは困難となる。
以下、本発明の実施例を説明する。図1には、本発明が適用される3相交流モータ駆動装置の電流制御に係るブロック構成図が示されている。
図1に示されている構成要素のうち、本実施形態による3相交流モータ駆動装置は電流制御器101、dq→3相変換部102、PWM信号演算部103、インバータ104、電流センサ105、3相→dq変換部108、電気角変換部109、オフセット補正演算部110、およびパワースペクトル演算部111を含む。また、インバータ104には、3相交流モータ106に電力(3相交流電力)を供給するための3相交流電源100が外部から接続されている。3相交流モータ駆動装置には、図示されていない制御装置から、d軸電流指令値i 、q軸電流指令値i および指令角度θ (位置指令値)が入力されている。
3相交流モータ駆動装置は位置検出部107と連結され、位置検出部107から電気信号を受信して3相交流モータの回転位置としての角度θを検出する。検出した角度θおよび角度θを時間微分して得られる角速度ω(図示せず)に応じて制御電流を演算し、インバータ104を介して3相交流モータ106に制御電流を供給する。3相交流モータ106は、永久磁石を有するロータを備える同期電動機であってよい。ロータに対しては、2相回転(d,q軸)座標系が定義されている。
電流制御器101は、入力されたd軸電流指令値i およびq軸電流指令値i と、3相→dq変換部108で変換したd軸電流値iおよびq軸電流値iとの偏差に基づきPI制御を用いて、d軸電圧指令値vおよびq軸電圧指令値vを算出し、これらをdq→3相変換部102へ出力する。
dq→3相変換部102は、入力されたd軸電圧指令値vおよびq軸電圧指令値vと位置検出部107で検出した3相交流モータ106の回転子の電気角θreとに基づいて、U相、V相およびW相それぞれの電圧指令値v、vおよびvを算出し、これらをPWM信号演算部103へ出力する。
PWM信号演算部103は、入力されたU相電圧指令値v、V相電圧指令値v、およびW相電圧指令値vに応じたデューティ比を演算し、演算したデューティ比のパルス信号をインバータ104に出力する。
インバータ104は、上記パルス信号によって、ブリッジ上側半導体と下側半導体のオン時間の割合を制御されることで、U相電圧指令値v、V相電圧指令値v、およびW相電圧指令値vに等しい交流電圧を3相交流モータ106の3相巻き線(図示せず)に印加する。
電流センサ105は3相交流モータ106のU相電流およびW相電流のそれぞれの検出値iuoおよびiwoを出力する。なお、V相電流の推定値ivoは、ivo=−iuo−iwoで算出する。電気角θreは、電気角変換部109で、回転角θを極対数倍することで演算される。3相→dq変換部108は、電気角θreと、U相電流iuoと、W相電流iwoから、座標変換により、d軸電流iとq軸電流iを演算し出力する。
パワースペクトル演算部111は、電気角θreと、指令角度θ (位置指令値)から角度θを減算して得られる位置誤差を入力として、高速フーリエ変換によって、電気角周波数における位置誤差信号のパワースペクトルP(θre)を演算し出力する。
補正タイミング演算部112は、モータ速度や、フーリエ変換に必要なサンプリング数などから、補正のタイミングを判断し、オフセット補正演算部110に通知する。
オフセット補正演算部110は、パワースペクトルP(θre)と相電流の検出値iuoおよびiwoおよび推定値ivoを入力として、パワースペクトルP(θre)を評価して電流センサ105のオフセット補正量を出力する。以下でオフセット補正演算の実施例を述べる。
図2は、本発明の実施例におけるアルゴリズムを説明するフローチャートである。このアルゴリズムでは、オフセット補正量が演算される。初めに、カウンタiを1に初期化し、オフセット補正量aおよびbの初期値をそれぞれ設定する。そして3相交流モータを一定速度で動作させる。このとき電気角周波数は高速フーリエ変換の解析区間に入るように設定される。なお、本明細書における「一定速度」の概念には、電流センサ105の検出値のオフセット誤差を補正するのに十分な程度に3相交流モータの回転速度が微小変動することが含まれる。すなわち、本明細書における一定速度には、3相交流モータの回転速度の変動が所定の許容範囲内である場合も含まれる。
次に、勾配法に類似したアルゴリズムによってパワースペクトルを小さくしていく。図2における記号tmpは、オフセット補正量を一時的に保持するための変数を示す。また、記号hは、数値勾配を求めるための差分を表し、記号κはオフセット補正量の更新に用いる学習係数である。
カウンタの値i=1,2,3に応じて、オフセット補正量aおよびオフセット補正量bの数値勾配gradおよびgradを順次演算する。そして、勾配法の更新則a(n+1)=a(n)−κ・grad,b(n+1)=b(n)−κ・gradに基づいて、オフセット補正量aおよびbを更新する。ここで図示していない記号nはオフセット補正量aおよびbの更新回数を表す。カウンタiはカウントが3に達したら1に初期化する。
図2に示されるフローチャートについて具体的に説明する。オフセット補正演算部110は、初期オフセット補正量aおよびbを設定し(S1)、カウンタの値をi=1に設定する(S2)。交流モータ駆動装置およびこれを制御する制御装置は、3相交流モータ106を一定速度で回転させる(S3)。ただし、この回転速度は、電気角周波数が周波数領域(高速フーリエ変換後の領域)での所定の解析区間内に入るという条件下で設定されている。
オフセット補正演算部110は、カウンタの値iに応じた処理を実行する(S4、S21、S31)。すなわち、オフセット補正演算部110は、i=1であるときはステップS5を実行し、i=2であるときはステップS22を実行した後にステップS5を実行し、i=3であるときは、ステップS32を実行した後にステップS5を実行する。
オフセット補正演算部110は、i=1であるときは、オフセット補正量aおよびbが初期値であるという条件の下で、パワースペクトルP(θre)を求める(S5)。この処理は、位置誤差信号に対して高速フーリエ変換を施し、電気角周波数におけるスペクトルの値を求めることで行われる。
オフセット補正演算部110は、i=2であるときは、オフセット補正量aの値を変数tmpに保存した上で、差分hだけオフセット補正量aを増加させる(S22)。また、オフセット補正演算部110は、i=3であるときは、オフセット補正量bの値を変数tmpに保存した上で、差分hだけオフセット補正量bを増加させる(S32)。パワースペクトル演算部111は、ステップS22またはS32で設定されたオフセット補正量aおよびbの下、パワースペクトルP(θre)を求める(S5)。
オフセット補正演算部110は、i=1であるときは、オフセット補正量aおよびbが初期値であるという条件の下で求められたパワースペクトルP(θre)をPとする(S6,S7)。オフセット補正演算部110は、i=2であるときは、オフセット補正量aの値を、ステップS22において変数tmpに保存した値とする(S23,S24)。また、grad=(P(θre)−P)/hの式に従いオフセット補正量aの数値勾配gradを求める(S24)。オフセット補正演算部110は、i=3であるときは、grad=(P(θre)−P)/hの式に従いオフセット補正量bの数値勾配gradを求める(S33,S34)。また、a=a−κ・gradの式に従いオフセット補正量aを更新する(S34)。さらに、b=tmp−κ・gradの式に従いオフセット補正量bを更新する(S34)。
オフセット補正演算部110は、カウンタの値iが3以上であるか否かを判定し(S8)、カウンタの値iが3以上であるときはi=1としてステップS11の処理に進む(S9)。一方、カウンタの値iが1または2であるときは、オフセット補正演算部110は、カウンタの値iを1だけ増加させてステップS11の処理に進む(S10)。オフセット補正演算部110は、位置誤差が許容値以内であるか、すなわち、位置誤差の絶対値が許容値以下であるか否かを判定する(S11)。オフセット補正演算部110は、位置誤差が許容値以内であるときは処理を終了し、位置誤差が許容値以外であるときはステップS3の処理に戻る。
図3、図4および図5は極対数4の3相交流モータに速度指令値として300rpmを与えた際のシミュレーション結果である。このとき電気角周波数は20Hzとなる。図3は、速度指令値と位置指令値である。図4は本実施例のアルゴリズムによる補正を行う前後の位置誤差のグラフである。図5は、本実施例のアルゴリズムを用いた際の電気角周波数におけるパワースペクトルP(θre)の推移を表している。ここでオフセット補正量の初期値はaおよびbともに0とした。
図4に示されているように、補正の前後では位置誤差が減少しており、本実施例のアルゴリズムの効果が分かる。図5に示すように、本実施例のアルゴリズムにより、電気角周波数におけるパワースペクトルP(θre)が減少している。
また、図5で示すように、評価値であるパワースペクトルP(θre)は、オフセット補正量の40回目の更新において殆ど収束しており、収束が速いことが数値実験によって実証された。
仮に、3相交流モータの回転速度が一定速度である時に、8msに一度更新するとした場合、一定速度区間が320msあれば、十分に収束することになり、本手法によれば、それぞれの工作機械で事前の調整や学習を伴わずに簡易に電流オフセットが補正される。
上記実施例では、勾配法の中でも最急降下法に似たアルゴリズムを用いたが、素速くパワースペクトルを小さくするという観点から、分割法や、他の勾配法が用いられてもよい。
100 3相交流電源、101 電流制御器、102 dq→3相変換部、103 PWM信号演算部、104 インバータ、105 電流センサ、106 3相交流モータ、107 位置検出部、108 3相→dq変換部、109 電気角変換部、110 オフセット補正演算部、111 パワースペクトル演算部、112 補正タイミング演算部。

Claims (2)

  1. 3相交流モータに供給される電流を検出する電流センサと、
    上記3相交流モータの回転位置と位置指令値とに基づいて、位置誤差についてのパワースペクトルを求めるパワースペクトル演算部と、
    上記パワースペクトル演算部によって求められたパワースペクトルに基づいて、上記電流センサのオフセット補正量を算出するオフセット補正演算部と、を備え、
    上記パワースペクトル演算部は、
    上記3相交流モータの回転速度が一定速度である時に、位置誤差の電気角周波数のパワースペクトルを算出し、
    上記オフセット補正演算部は、
    上記パワースペクトル演算部によって求められた上記パワースペクトルを評価し、勾配法に基づいたアルゴリズムにより上記電流センサのオフセット補正量を更新し、上記パワースペクトル演算部によって求められた上記パワースペクトルの値を小さくするような上記電流センサのオフセット補正量を算出し、
    上記3相交流モータに流れる3相の電流のうちの2相の電流に対するオフセット補正量をそれぞれ、第1オフセット補正量および第2オフセット補正量として、上記アルゴリズムは、
    上記第1オフセット補正量を所定の差分値だけ変化させ上記第2オフセット補正量を変化させない状態で求められた上記パワースペクトルと、上記第1オフセット補正量を上記差分値だけ変化させる前の状態で求められた上記パワースペクトルと、の差異に基づいて、上記第1オフセットに対する第1数値勾配を求め、
    上記第2オフセット補正量を上記差分値だけ変化させ上記第1オフセット補正量を変化させない状態で求められた上記パワースペクトルと、上記第2オフセット補正量を上記差分値だけ変化させる前の状態で求められた上記パワースペクトルと、の差異に基づいて、上記第2オフセットに対する第2数値勾配を求め、
    上記差分値だけ変化させる前の上記第1オフセット補正値を、上記第1数値勾配に所定の学習係数を乗じた値だけ変化させた値に基づいて、上記第1オフセット補正量を新たに求め、
    上記差分値だけ変化させる前の上記第2オフセット補正値を、上記第2数値勾配に所定の学習係数を乗じた値だけ変化させた値に基づいて、上記第2オフセット補正量を新たに求める、アルゴリズムであることを特徴とする工作機械用モータ駆動装置。
  2. 上記パワースペクトル演算部が上記位置誤差に対する高速フーリエ変換を実行して、上記パワースペクトルを求める、請求項1に記載の工作機械用モータ駆動装置において、
    上記3相交流モータの回転速度と、上記高速フーリエ変換に必要なサンプリング数とに基づいて、上記オフセット補正量を算出するタイミングを判断し、上記オフセット補正演算部に通知する補正タイミング演算部を備えることを特徴とする工作機械用モータ駆動装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6818929B1 (ja) * 2020-08-28 2021-01-27 三菱電機株式会社 回転電機の制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP7154343B1 (ja) * 2021-05-12 2022-10-17 三菱電機株式会社 回転機制御装置
EP4243275A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-13 Braun GmbH Small electrical appliance with improved motor speed control
JP7774511B2 (ja) 2022-06-01 2025-11-21 オークマ株式会社 3相交流電動機の制御装置
US12456940B2 (en) * 2023-10-30 2025-10-28 Infineon Technologies Austria Ag Modulation signal generation avoiding forbidden regions

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH089671A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Fanuc Ltd サーボモータの電流オフセット推定方式及び電流オフセット補償方式
JP2000152687A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Daikin Ind Ltd ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置
US6417982B1 (en) * 1998-12-02 2002-07-09 International Business Machines Corporation System and method for identifying and filtering a head suspension assembly resonance frequency
EP1345316B1 (en) 2002-03-15 2006-05-24 Japan Servo Co. Ltd. Stepping motor driver
US7253987B1 (en) * 2002-07-10 2007-08-07 Maxtor Corporation Disturbance signal reduction in servo systems
JPWO2006043403A1 (ja) * 2004-10-20 2008-05-22 株式会社安川電機 エンコーダ信号処理装置およびその信号処理方法
CN101180591A (zh) * 2005-03-23 2008-05-14 赫克有限公司 基于公差的轨迹规划和控制方法
US8179753B2 (en) * 2006-05-17 2012-05-15 Nec Corporation Positioning control unit and optical disk drive
JP2010130854A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Yaskawa Electric Corp リニアモータの推力リップル補償装置およびその補償方法
US20110051581A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 Seagate Technology Llc Vibration analysis methodology using data storage devices
JP5447810B2 (ja) 2009-09-07 2014-03-19 東芝エレベータ株式会社 モータ駆動装置およびトルクリップル除去方法
JP5695555B2 (ja) * 2011-01-28 2015-04-08 オークマ株式会社 位置制御装置
WO2013108356A1 (ja) * 2012-01-16 2013-07-25 三菱電機株式会社 モータ制御装置
IN2015KN00376A (ja) * 2012-08-21 2015-07-10 Allison Transm Inc
JP6105961B2 (ja) * 2013-02-07 2017-03-29 オークマ株式会社 位置制御装置
JP5709932B2 (ja) * 2013-05-17 2015-04-30 三菱電機株式会社 同期機制御装置
JP6080687B2 (ja) 2013-05-23 2017-02-15 カルソニックカンセイ株式会社 モータ制御装置
DE102013216093B4 (de) * 2013-08-14 2016-06-02 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung, insbesondere für die Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder die Bearbeitung eines Werkstücks
US8958170B1 (en) * 2014-02-17 2015-02-17 International Business Machines Corporation Management of tape drive quality using discrete fourier transform analysis
JP6438226B2 (ja) * 2014-07-24 2018-12-12 日産自動車株式会社 モータ制御装置及びモータ制御方法
JP6243385B2 (ja) * 2015-10-19 2017-12-06 ファナック株式会社 モータ電流制御における補正値を学習する機械学習装置および方法ならびに該機械学習装置を備えた補正値計算装置およびモータ駆動装置
JP6159494B1 (ja) 2017-01-27 2017-07-05 清二 加川 易裂性プラスチックフィルム及びその製造装置
DE102017208093A1 (de) * 2017-05-15 2018-11-15 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine
JP2020047333A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 株式会社東芝 磁気ディスク装置

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