[发明专利]交流永磁伺服系统的在线转动惯量辨识装置及辨识方法

权利要求书

1.一种交流永磁伺服系统的在线转动惯量辨识装置，它包括位置控制器(1)、速度控制器(2)、转矩控制器(3)、电机和负载单元(4)和光电编码器(5)，其特征在于：它还包括微分单元(6)、正弦信号生成器(7)和转动惯量辨识单元(8)，

正弦信号生成器(7)输出的正弦波信号与电机给定位置信号叠加后生成控制信号输入给位置控制器(1)的控制信号输入端，位置控制器(1)的位置控制信号输出端连接速度控制器(2)的速度控制信号输入端，速度控制器(2)的转矩控制信号输出端连接转矩控制器(3)的转矩控制信号输入端，转矩控制器(3)的PWM电压信号输出端连接电机和负载单元(4)的PWM电压信号输入端，电机和负载单元(4)的电机转子位置信号输出端连接光电编码器(5)的电机转子位置信号输入端，光电编码器(5)用于采集电机和负载单元(4)中电机的转子位置信号，光电编码器(5)的转子位置信号输出端连接转动惯量辨识单元(8)的转子位置信号输入端；

电机和负载单元(4)的转矩反馈信号输出端连接转矩控制器(3)的转矩反馈信号输入端；

转动惯量辨识单元(8)的转矩信号输入端连接速度控制器(2)的转矩控制信号输出端；

位置控制器(1)的电机转子位置反馈信号输入端连接光电编码器(5)的电机转子位置信号输出端；

光电编码器(5)的电机转子位置反馈信号输出端连接微分单元(6)的电机转子位置信号输入端，微分单元(6)的电机转速信号输出端连接速度控制器(2)的电机转速反馈信号输入端。

2.根据权利要求1所述的交流永磁伺服系统的在线转动惯量辨识装置，其特征在于：所述转动惯量辨识单元(8)包括滤波器。

3.根据权利要求2所述的交流永磁伺服系统的在线转动惯量辨识装置，其特征在于：所述滤波器为双T网络陷波滤波器。

4.一种基于权利要求1所述交流永磁伺服系统的在线转动惯量辨识装置的转动惯量辨识方法，其特征在于：

使电机工作在位置环闭环控制状态，由正弦信号生成器(7)生成频率为ω幅值为A^*的正弦波信号A^*cos(ωt)，式中t表示时间，该正弦波信号的幅值A^*小于或等于2π/100rad；

该正弦波信号与电机给定位置信号叠加后生成控制信号发送给位置控制器(1)，该位置控制器(1)根据所述控制信号及光电编码器(5)发送的电机转子位置信号计算获得当前的位置控制信号，

光电编码器(5)输出的转子位置信号经微分单元(6)微分获得当前电机转速信号，

速度控制器(2)根据输入的当前的位置控制信号及当前电机转速信号计算获得转矩控制信号，转矩控制器(3)根据输入的转矩控制信号和转矩反馈信号计算获得PWM电压信号，电机和负载单元(4)的电机在该PWM电压信号的作用下带动负载旋转，安装在所述电机转轴上的光电编码器(5)由电机的旋转获得电机转子位置信号，转动惯量辨识单元(8)根据输入的电机转子位置信号及转矩控制信号根据下式计算获得转动惯量J：

J=2∫Tref0dtθ·‾ω2A2,]]>

式中T_ref0表示速度控制器(2)输出的转矩控制信号在频率ω下的分量，

t表示时间，

θ表示光电编码器(5)输出的电机转子位置信号，

A表示电机转子位置信号在频率ω下的分量幅值。