[发明专利]交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流永磁同步电机伺服系统，特别涉及一种交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法。

背景技术

在实际生产现场中，交流永磁同步电机伺服系统存在机械和电气相互配合的问题。当电机所带的负载转动惯量变化时，会对系统的伺服特性造成明显的影响。转动惯量加大会使系统响应变慢，容易造成系统不稳定，产生爬升现象；转动惯量减小虽然会使系统动态响应速度加快，但会使速度出现超调甚至震荡现象。为达到伺服系统高精度控制的良好动态和静态特性，需要辨识出转动惯量值及其变化量，再据此相应地调整控制器的参数。

申请号为CN200810018783.0的发明专利“交流伺服系统的转动惯量辨识方法”提供了一种转动惯量辨识方法，其采用的技术手段为：将负载惯量与电机的转子惯量看作一个整体惯量，伺服系统进行加减速运动，得出此段时间内的系统输出转矩和电机平均转速，由系统输出转矩得到伺服系统平均转矩，再根据电机平均转速、伺服系统平均转矩和系统加减速运行的总时间，得到所述整体惯量的值，即辨识出交流伺服系统的转动惯量。

但是，按照上述这个方法设计的转动惯量辨识器存在以下两点不足：

A、在辨识过程中交流伺服系统加减速运行时，如果其负载转矩是无规则实时变化的，也就是说当加速过程的负载转矩与减速过程的负载转矩是不对称时，或者是相差很大时，就会导致辨识结果远远偏离真实结果的现象；

B、如果系统的转动惯量在加减速运行时发生变化，上述转动惯量辨识器是无法辨识出这个转动惯量变化的，甚至会辨识出一个错误的结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法，其在转动惯量辨识过程中，在负载转矩无规则变化条件下，保证转动惯量辨识的成功完成，并保证较高的辨识精度；而且还可以在转动惯量辨识过程中，在系统的转动惯量(即电机与负载的转动惯量之和)无规则变化的条件下，保证转动惯量辨识的成功完成，将转动惯量的变化量辨识出来并加以记录；另外，本发明使转动惯量辨识过程所必需的电机行程尽可能的小，以满足绝大多数的应用场合中机械行程限制的要求。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法，其特征在于，该转动惯量辨识方法采用速度指令生成器、电机和负载，该转动惯量辨识方法包括以下步骤：

S1、交流永磁同步电机伺服系统产生使能，使能进行转动惯量辨识功能，用户设定转动惯量辨识持续的时间；

S2、速度指令生成器产生第一加速度的正向的匀加速指令，使电机加速到第一转速；

S3、当电机加速到第一转速后，速度指令生成器产生第二加速度的正向的匀加速指令，使电机加速到第二转速；

S4、当电机加速到第二转速后，速度指令生成器产生第三加速度的正向的匀减速指令，使电机减速到第一转速；

S5、当电机减速到第一转速后，速度指令生成器产生第四加速度的正向的匀减速指令，使电机减速到转速为零，至此一个正向转动惯量辨识循环完成；

S6、当一个正向转动惯量辨识循环完成后，如果用户选择电机是以正反向交替旋转方式进行辨识，那么速度指令生成器生成一个与正向循环正好对称的反向转动惯量辨识循环指令，至此一个转动惯量辨识循环完成；

S7、判断此时转动惯量辨识的持续时间是否达到步骤S1中用户设定的时间，如果没有达到则重复上面从步骤S2到步骤S6的过程，继续转动惯量辨识直至达到用户设定的时间。

优选地，所述第二加速度大于第一加速度。

优选地，所述第三加速度与第二加速度为相反数。

优选地，所述第四加速度与第一加速度为相反数。

优选地，所述转动惯量辨识方法是通过一个转动惯量计算器计算出转动惯量，计算公式如下：