[发明专利]一种回转体高精度转动惯量在线测量方法

权利要求书

1.一种回转体高精度转动惯量在线测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)电机电流与转动惯量关系建模：根据电机驱动转矩和电机电流成正比以及电机驱动转矩等于转动惯量和角加速度的乘积，推导出电机电流和转动惯量的关系：

ΔI＝a·(J₀+J_额)

其中，ΔI为电机以恒定的角加速度切换速度过程的电机电流差，a为转动惯量电流系数，J₀为电机轴的转动惯量，J_额为安装在电机轴上的回转体的转动惯量；

(2)转动惯量电流系数以及电机轴的转动惯量的标定：在电机轴上安装已知转动惯量的标准块，并测量得到电机以所述角加速度切换速度过程的电机电流差ΔI，利用多个已知转动惯量的标准块各自所对应的ΔI，并根据所述电机电流和转动惯量的关系，对转动惯量电流系数进行标定，然后确定J₀；

(3)回转体转动惯量的测量：用被测回转体替换安装在电机轴上的已知转动惯量的标准块，然后测量得到电机以所述角加速度切换速度过程的电机电流差ΔI，然后根据标定好的转动惯量电流系数以及J₀，计算被测回转体的转动惯量。

2.根据权利要求1所述一种回转体高精度转动惯量在线测量方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括以下步骤：

①根据电机输出转矩和电机电流的关系得：

T＝K·I (1)

其中，T为电机输出转矩，I为电机电流，K为电机转矩系数；

②由牛顿运动定理知：

T₁-T₂＝J·β (2)

其中T₁为电机驱动转矩，T₂为电机摩擦转矩，J为电机的转动惯量，β为电机转动角加速度；

③由公式(1)和公式(2)得：

K·(I₁-I₂)＝J·β (3)

其中I₁为电机驱动电流，对应电机驱动转矩，I₂为电机稳定运行电流，对应电机摩擦转矩；

④将公式(3)变形得：

I₁-I₂＝(β/K)·J(4)

当角加速度为定值时，β/K为常量，因此公式(4)表示为：

ΔI＝a·J(5)

其中，a＝β/K，ΔI＝I₁-I₂；

当电机轴安装回转体时，J＝J₀+J_额，则公式(5)写成：

ΔI＝a·(J₀+J_额)(6)。