[发明专利]转动惯量辨识方法及系统

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电机控制技术领域，特别涉及一种转动惯量辨识方法及系统。

背景技术

目前高精度永磁交流伺服系统的研究已经引起控制界的广泛关注，成为自动化领域的一个研究热点。然而系统的性能受永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)的转动惯量变化的影响较大，当转动惯量变化时，需要对控制器及系统的运行参数进行相应调整才能获得优良的控制性能。实际系统中PMSM的转动惯量很难直接测量，通常采用辨识的方法获得。为了初始配置速度控制器，并能够给辨识模块提供有效的初值，需要事先对PMSM的转动惯量进行离线辨识。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中，采用三角波速度指令来辨识转动惯量时，需要电机达到很高的转速(1000rpm(转每分)以上)，且高转速的保持时间需要达到100ms(毫秒)以上时，才能得出准确的惯量，由于1000rpm*100ms＝1.6转，且1.6转仅是高速运动的距离，并不包括从静止加速到1000rpm和从1000rpm减速到静止的距离，换言之，为了辨识出准确的惯量，现有的惯量辨识方法需要电机频繁地大幅往复运动，这样必然对机械产生很大的冲击。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种转动惯量辨识方法及系统，通过利用正弦波位置指令控制电机运转从而进行转动惯量的辨识，使得电机在整个辨识过程中的运动很平滑，不需要很大的运动范围、运动距离且对转速没有要求，通常仅需要很小的转速的情况下即可辨识得到转动惯量，因此对机械产生的冲击非常小，使得转动惯量辨识更安全。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种转动惯量辨识方法，包括：伺服驱动器向电机提供正弦位置指令，并控制所述电机运转；所述伺服驱动器获取所述电机的电磁转矩，并根据所述电磁转矩、正弦位置指令以及预设公式计算得到所述电机的转动惯量。

本发明的实施方式还提供了一种转动惯量辨识系统，包括：相连接的伺服驱动器以及电机；所述伺服驱动器用于向所述电机提供正弦位置指令，并控制所述电机运转；所述伺服驱动器还用于获取所述电机的电磁转矩，并根据所述电磁转矩、正弦位置指令以及预设公式计算得到所述电机的转动惯量。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于在转动惯量辨识时，伺服驱动器向电机提供的是正弦位置指令，所以使得电机在整个辨识过程中的运动很平滑，不需要很大的运动范围、运动距离且对转速没有要求，通常仅需要很小的转速的情况下即可辨识得到转动惯量，因此对机械产生的冲击非常小，使得转动惯量辨识更安全。

另外，所述正弦位置指令的表达式如下：

θ＝Acos(ωt)；

其中，所述θ为位置给定，所述A为位置幅值，所述ω为位置的频率，所述t为时间。

另外，所述预设公式的表达式为：

其中，所述J为转动惯量，所述T_ref0为所述ω的频率分量处的电磁转矩，所述为位置的一阶导数在ω的频率分量处的值，所述π为常数。由于预设公式中除了电磁转矩这一电机的运转参数之外，其余均为常量，而电磁转矩可以方便得获得，所以使得转动惯量计算非常简单。

另外，所述A大于或者等于0.1圈，且小于或者等于0.3圈，从而使得辨识过程中电机的运动很平滑。

另外，所述ω大于或者等于1赫兹，且小于或者等于10赫兹。ω愈大，辨识过程耗时愈短。

另外，所述伺服驱动器向电机提供正弦位置指令前，还包括：控制所述伺服驱动器工作在位置模式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式转动惯量辨识方法的流程图；

图2是根据本发明第二实施方式转动惯量辨识系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。