[发明专利]交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识器

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器。

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器，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器，其特征在于，其包括速度指令生成器、速度控制器、转矩控制器、转动惯量计算器、数字低通滤波器、存储显示器、电机和负载，速度指令生成器的一路输出作为速度控制器的输入，另一路输出作为转动惯量计算器的输入，速度控制器的输出作为转矩控制器的输入，转矩控制器的输出作为电机和负载的输入，转矩控制器将电磁转矩的数值传输到转动惯量计算器，转动惯量计算器的输出作为数字低通滤波器的输入，数字低通滤波器的输出作为存储显示器的输入。

优选地，所述速度指令生成器产生速度指令，所述交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识器还包括一个转矩指令生成器，转矩指令生成器产生转矩指令。

优选地，所述速度控制器使电机的实际转速跟随速度指令。

优选地，所述转矩控制器使电机的实际转矩跟随转矩指令。

优选地，所述转动惯量计算器每隔固定周期检测速度指令和转矩指令，并计算出转动惯量结果。

优选地，所述数字低通滤波器对交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量结果做低通滤波，并将在不同速度指令的循环中辨识出的不同的转动惯量结果以序列的形式传送到存储显示器。

优选地，所述存储显示器将辨识出的转动惯量结果与时间对应起来作为一个序列存储起来并显示。

本发明的积极进步效果在于：本发明在转动惯量辨识过程中的加减速运行时，无论负载转矩是恒定的还是无规则变化的，只要负载转矩变化时间比转动惯量辨识过程的加速阶段的时间长，也就是说只要负载转矩变化时间长于20毫秒，本发明都可以成功辨识转动惯量，并且可以保证较高的辨识精度，由于工业实际应用中的负载转矩变化时间普遍长于20毫秒，于是本发明可以适合绝大多数的工业应用场合，减速阶段与加速阶段的原理是相同的。另外，本发明在转动惯量辨识过程中加速时间非常短暂，如果转动惯量变化的周期不快于20毫秒，也就是转动惯量变化的周期比转动惯量辨识过程的加速阶段的时间长，本发明就可以辨识出转动惯量的变化，并且可以辨识出转动惯量的变化量，而且不会因为转动惯量的变化而降低辨识值的精度。

附图说明

图1为本发明交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识器的结构框图。

图2为本发明以正反方向交替旋转方式进行辨识转动惯量时的速度指令的示意图。