[发明专利]伺服电机转动惯量辨识方法和装置

说明书

本发明公开一种伺服电机转动惯量辨识方法和装置。该方法包括：通过速度发生器控制伺服电机按预定的速度曲线运行；实时获取所述伺服电机与所述速度曲线对应的转矩参数；在所述速度发生器的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号；根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。通过本发明中的一级窗口和二级窗口，利用二级“窗口”滤波处理低速、高速、强磁干扰时反馈转速和转矩震荡引起的辨识误差问题。

技术领域

本发明涉及伺服电机领域，具体而言，涉及一种伺服电机转动惯量辨识方法和装置。

背景技术

CN101697763A公开了一种交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法。该专利在离线条件下，通过使电机按照给定的特殊速度轨迹运转，并对相应的电磁转矩进行积分来求得惯量。同时，该方法存在一个假设：在辨识过程中采用很短的辨识周期，并近似认为在辨识周期内负载转矩和转动惯量都是常值。

但是，当实际系统中惯量较大时，电机转速可能无法在较短的辨识周期内到达速度给定值。如果调节器参数设置不够合理。在较低转速时，电机的反馈转速和转矩可能存在震荡，限制了辨识的精度。此外，电机由静止转为运动时，摩擦阻力由静摩擦转为动摩擦且变化较大，而动摩擦力又与速度有关，该方法忽略了摩擦力变化以及粘滞阻力，这在一定程度上也影响了辨识精度。

发明内容

本发明实施例中提供一种辨识精度高的伺服电机转动惯量辨识方法和装置。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种伺服电机转动惯量辨识方法，包括：通过速度发生器控制伺服电机按预定的速度曲线运行；实时获取所述伺服电机与所述速度曲线对应的转矩参数；在所述速度发生器的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号；根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。

作为优选，所述转动惯量根据下式进行辨识：

J₁ 为转动惯量，单位kg·m²；

K_t为等效转矩系数，单位N·m；

T_c为电流采样周期，单位s；

xT是加速度惯量辨识的时间起点，单位s；

(x+1)T是加速度惯量辨识的时间终点，单位s；

yT是减速度惯量辨识的时间起点，单位s；

(y+1)T是减速度惯量辨识的时间终点，单位s；

i_qxT(n)是第n次(xT，(x+1)T)加速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A；

i_qyT(n)为第n次(yT，(y+1)T)减速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A；

N为伺服电机的转速，单位rpm；

n₀为计算伺服电机的等效q轴电流次数的初始化值。

作为优选，所述方法还包括：从所述一个周期内获得多个所述转动惯量；根据所述多个转动惯量得到该周期的第一平均转动惯量。

作为优选，所述方法还包括根据多个连续周期内的第一平均转动惯量得到第二平均转动惯量。

作为优选，所述速度曲线包括多个不同加速度的加速阶段和/或减速阶段。