專利名稱：交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，特別涉及一種交流永磁同步電機(jī)伺
服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)存在機(jī)械和電氣相互配合的問 題。當(dāng)電機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化時(shí)，會(huì)對系統(tǒng)的伺服特性造成明顯的影響。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 加大會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)變慢，容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生爬升現(xiàn)象；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小雖然會(huì)使系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度加快，但會(huì)使速度出現(xiàn)超調(diào)甚至震蕩現(xiàn)象。為達(dá)到伺服系統(tǒng)高精度控制的良 好動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，需要辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值及其變化量，再據(jù)此相應(yīng)地調(diào)整控制器的參數(shù)。
申請?zhí)枮镃N200810018783. 0的發(fā)明專利"交流伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法"提 供了一種轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其采用的技術(shù)手段為將負(fù)載慣量與電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量看作一 個(gè)整體慣量，伺服系統(tǒng)進(jìn)行加減速運(yùn)動(dòng)，得出此段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩和電機(jī)平均轉(zhuǎn)速， 由系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩得到伺服系統(tǒng)平均轉(zhuǎn)矩，再根據(jù)電機(jī)平均轉(zhuǎn)速、伺服系統(tǒng)平均轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng) 加減速運(yùn)行的總時(shí)間，得到所述整體慣量的值，即辨識(shí)出交流伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
但是，按照上述這個(gè)方法設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)器存在以下兩點(diǎn)不足
A、在辨識(shí)過程中交流伺服系統(tǒng)加減速運(yùn)行時(shí)，如果其負(fù)載轉(zhuǎn)矩是無規(guī)則實(shí)時(shí)變化 的，也就是說當(dāng)加速過程的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與減速過程的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是不對稱時(shí)，或者是相差很大 時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致辨識(shí)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離真實(shí)結(jié)果的現(xiàn)象； B、如果系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在加減速運(yùn)行時(shí)發(fā)生變化，上述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)器是無法辨 識(shí)出這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的，甚至?xí)孀R(shí)出 一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種交流永磁同步電 機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o規(guī)則變化條件 下，保證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)的成功完成，并保證較高的辨識(shí)精度；而且還可以在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過 程中，在系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(即電機(jī)與負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和)無規(guī)則變化的條件下，保證轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量辨識(shí)的成功完成，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化量辨識(shí)出來并加以記錄；另外，本發(fā)明使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 辨識(shí)過程所必需的電機(jī)行程盡可能的小，以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用場合中機(jī)械行程限制的要 求。 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種交流永磁同步電機(jī)伺服 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法采用速度指令生成器、電機(jī)和 負(fù)載，該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法包括以下步驟 Sl、交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生使能，使能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)功能，用戶設(shè)定 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)持續(xù)的時(shí)間； S2、速度指令生成器產(chǎn)生第一加速度的正向的勻加速指令，使電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速； S3、當(dāng)電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第二加速度的正向的勻加速 指令，使電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速； S4、當(dāng)電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第三加速度的正向的勻減速 指令，使電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速； S5、當(dāng)電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第四加速度的正向的勻減速 指令，使電機(jī)減速到轉(zhuǎn)速為零，至此一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成； S6、當(dāng)一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成后，如果用戶選擇電機(jī)是以正反向交替旋 轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)，那么速度指令生成器生成一個(gè)與正向循環(huán)正好對稱的反向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí) 循環(huán)指令，至此一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成； S7、判斷此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)的持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到步驟Sl中用戶設(shè)定的時(shí)間，如果 沒有達(dá)到則重復(fù)上面從步驟S2到步驟S6的過程，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)直至達(dá)到用戶設(shè)定的 時(shí)間。 優(yōu)選地，所述第二加速度大于第一加速度。
優(yōu)選地，所述第三加速度與第二加速度為相反數(shù)。
優(yōu)選地，所述第四加速度與第一加速度為相反數(shù)。 優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法是通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，計(jì) 算公式如下
一 f271 叫1 L (0插-丄l (0' ^
/(<y2 -2q) 其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，c^為第一轉(zhuǎn)速，"2為第二轉(zhuǎn)速，Tm(t)為隨時(shí)間變化的系統(tǒng) 輸出轉(zhuǎn)矩，T為第一加速階段和第二加速階段的指令時(shí)間，t為實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
優(yōu)選地，所述第一、第二、第三、第四加速度的正向的勻加速指令的時(shí)間是相同的。
優(yōu)選地，所述時(shí)間為10毫秒。 優(yōu)選地，所述用戶根據(jù)使用的場合選擇始終正向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程或選擇
正反向轉(zhuǎn)動(dòng)交替進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程，正向轉(zhuǎn)動(dòng)與反向轉(zhuǎn)動(dòng)是完全對稱的。 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中的加減速運(yùn)行時(shí)，無
論負(fù)載轉(zhuǎn)矩是恒定的還是無規(guī)則變化的，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)間比轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程的加
速階段的時(shí)間長，也就是說只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)間長于20毫秒，本發(fā)明都可以成功辨識(shí)轉(zhuǎn)
動(dòng)慣量，并且可以保證較高的辨識(shí)精度，由于工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)間普遍長
于20毫秒，于是本發(fā)明可以適合絕大多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用場合，減速階段與加速階段的原理是
相同的。另外，本發(fā)明在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中加速時(shí)間非常短暫，如果轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的周期
不快于20毫秒，也就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的周期比轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程的加速階段的時(shí)間長，本
發(fā)明就可以辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，并且可以辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化量，而且不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)
動(dòng)慣量的變化而降低辨識(shí)值的精度。


圖1為本發(fā)明方法采用的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)器的結(jié)構(gòu) 框圖。
4
圖2為本發(fā)明交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法的流程圖。 圖3為本發(fā)明以正反方向交替旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)的速度指令的示意圖。 圖4為本發(fā)明以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)的速度指令的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本發(fā)明。 如圖1所示，本發(fā)明方法采用的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)器包
括以下七個(gè)部分速度指令生成器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器、數(shù)字低通濾
波器、存儲(chǔ)顯示器、電機(jī)和負(fù)載。轉(zhuǎn)矩環(huán)是速度環(huán)的內(nèi)環(huán)，速度指令生成器的一路輸出作為
速度控制器的輸入，另一路輸出作為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器的輸入，速度控制器的輸出作為轉(zhuǎn)矩
控制器的輸入，轉(zhuǎn)矩控制器的輸出作為電機(jī)和負(fù)載的輸入，電磁轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩使電機(jī)
帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩控制器每隔固定周期(電流環(huán)的采樣周期)將電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)值大小傳
輸?shù)睫D(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器的輸出作為數(shù)字低通濾波器的輸入，數(shù)字低通濾波
器的輸出作為存儲(chǔ)顯示器的輸入。其中，速度指令生成器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩控制器、電機(jī)和
負(fù)載順序連接，轉(zhuǎn)矩控制器、速度指令生成器都還與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器連接，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器
還與數(shù)字低通濾波器連接，數(shù)字低通濾波器還與存儲(chǔ)顯示器連接。 在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中，速度指令生成器首先產(chǎn)生兩段加速度不同的正向斜 坡速度指令，分別稱為第一加速階段和第二加速階段，在第一加速階段時(shí)使電機(jī)轉(zhuǎn)速由 0rpm(rad per mi皿te，轉(zhuǎn)速單位)加速到20rpm，在第二加速階段時(shí)使電機(jī)由20rpm加速到 60rpm，其中第二加速階段的加速度(也就是速度曲線的斜率)是第一加速階段的加速度的 兩倍(其他倍率也可以，但絕對不能使兩個(gè)加速度相同，這個(gè)倍率是出廠前設(shè)置好的無需 用戶設(shè)定，設(shè)計(jì)兩個(gè)不同加速度的加速階段是本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)有特點(diǎn))，第一加速階段和第 二加速階段的時(shí)間都是10毫秒(第一加速階段和第二加速階段的時(shí)間的一致性是實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的一個(gè)基礎(chǔ)，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中速度指令是由設(shè)計(jì)者規(guī)定的，用戶是不可以 更改的，所以這點(diǎn)是完全可以保證的)，再產(chǎn)生與第一加速階段和第二加速階段相對稱的第 一減速階段和第二減速階段的速度指令，其實(shí)這里加速階段和減速階段的速度指令即使不 對稱對轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的辨識(shí)也沒有影響。最后產(chǎn)生與正向速度指令相對稱的反向速度指令，這 樣就完成一個(gè)速度指令的循環(huán)。本發(fā)明可以根據(jù)用戶需要設(shè)置1到1000任意多個(gè)速度指 令的循環(huán)，一個(gè)速度指令的循環(huán)就可以完成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)，測量多次的好處在于可以 辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化量。 速度控制器使整個(gè)交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)，使電機(jī)的實(shí)際 轉(zhuǎn)速可以很好地跟隨速度指令，也就是說使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與速度指令是一致的。轉(zhuǎn)矩控 制器使整個(gè)交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩可以很好地跟隨 轉(zhuǎn)矩指令，也就是說使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩指令是一致的，交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)器還包括一個(gè)轉(zhuǎn)矩指令生成器，轉(zhuǎn)矩指令生成器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 計(jì)算器每隔固定周期檢測交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的速度指令和轉(zhuǎn)矩指令，由此計(jì)算出
該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)果。數(shù)字低通濾波器對交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)果做 低通濾波，濾除掉高頻的干擾和雜波，并將在不同速度指令的循環(huán)中辨識(shí)出的不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)果以序列的形式傳送到存儲(chǔ)顯示器。存儲(chǔ)顯示器將辨識(shí)出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量結(jié)果與時(shí)間對應(yīng)起來作為一個(gè)序列存儲(chǔ)起來并顯示。 根據(jù)動(dòng)量定理，在忽略摩擦粘滯阻力影響的條件下，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量X角速度變化量+負(fù)載轉(zhuǎn)矩與時(shí)間之積的積分=系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩與時(shí)間之積的積分，具體公式表達(dá)如公式(1): j △ w + f & ( ) w=J[2 t; (,). (i) 其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，A "為角速度變化量，!Y(t)為隨時(shí)間變化的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，Tm(t)為隨時(shí)間變化的系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩，t2為終止時(shí)刻，^為起始時(shí)刻，t為實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
以第一加速階段和第二加速階段為例講解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法的理論推導(dǎo)，在減速階段與加速階段在原理上是相同的，在第一加速階段時(shí)應(yīng)用公式(1)得到公式(2): j — o) + f r￡ . = f t; o). (2) 在第二加速階段時(shí)應(yīng)用公式(1)得到公式(3): /如2-^)+l WH^=| ，插 (3) 其中，為第一加速度階段的末速度(簡稱"第一轉(zhuǎn)速")，"2為第二加速度階段的末速度(簡稱"第二轉(zhuǎn)速")，T為第一加速階段和第二加速階段的指令時(shí)間；
將第一加速階段的公式(2)與第二加速階段的公式(3)作差求得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中轉(zhuǎn)矩的變化一般不會(huì)快于20毫秒，也就是說可以近似認(rèn)為第一加速階段的/ 。TlY(t) tdt項(xiàng)與第二加速階段的/ T2TlY(t) tdt項(xiàng)是相等的，于是得到公式(4):
O廣2 (4) 本發(fā)明的第一加速階段和第二加速階段的加速時(shí)間分別都是10毫秒，正是由于加速時(shí)間這么短暫，本發(fā)明才可以做到在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中的加減速運(yùn)行時(shí)，無論負(fù)載轉(zhuǎn)矩是恒定的還是無規(guī)則變化的，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)間比轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程的加速階段的時(shí)間長，本發(fā)明都可以成功辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并且可以保證較高的辨識(shí)精度，減速階段與加速階段的原理是相同的。也正是由于本發(fā)明在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中加速時(shí)間非常短暫，如果轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的周期不快于20毫秒，也就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的周期比轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程的加速階段的時(shí)間長，本發(fā)明就可以辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，并且可以辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化量，而且不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化而降低辨識(shí)值的精度。 如圖2所示，本發(fā)明交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法包括以下步驟 Sl、交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生使能，使能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)功能，用戶設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)持續(xù)的時(shí)間。 S2、速度指令生成器產(chǎn)生第一加速度為ai的正向的勻加速指令，持續(xù)T時(shí)間使電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速為""此為第一加速階段。在本發(fā)明中時(shí)間T設(shè)置為IO毫秒，設(shè)置T為非常短的時(shí)間為辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化提供了基礎(chǔ)，也就是說如果轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的周期不快于20毫秒，那么本發(fā)明就可以準(zhǔn)確的檢測出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化量，而實(shí)際中由于機(jī)械系統(tǒng)
( 27" / =的慣性存在，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化很少會(huì)快于20毫秒，所以可以適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用場合，這是一個(gè)很重要的特點(diǎn)。在此階段中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器檢測系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm的值，并與時(shí)間相乘后作T時(shí)間內(nèi)的定積分得到/ 。TTm(t) tdt。 S3、當(dāng)電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速為A后，速度指令生成器產(chǎn)生第二加速度為a2的正向的勻加速指令，^〈^，持續(xù)時(shí)間T使電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速為"2，此為第二加速階段。在此階段中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器檢測系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm的值，并與時(shí)間相乘后作T時(shí)間內(nèi)的定積分得到/ T2TTm(t) 'tdt，再將/ T2TTm(t) 'tdt減去/ 。TTm(t) 'tdt的差值除以"2與2c^的差值，就得到在這個(gè)加速過程進(jìn)行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。 S4、當(dāng)電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速為"2后，速度指令生成器產(chǎn)生第三加速度為a3的正向的勻減速指令，也就是說A = 12，持續(xù)時(shí)間T使電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速為"p此為第一減速階段。在此階段中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器檢測系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm的值，并與時(shí)間相乘后作T時(shí)間內(nèi)的定積分得到/ 2T3TTm(t) .tdt。 S5、當(dāng)電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速為"i后，速度指令生成器產(chǎn)生第四加速度為a4的正向的勻減速指令，也就是說a4 = -A，持續(xù)時(shí)間T使電機(jī)減速到轉(zhuǎn)速為O，此為第二減速階段，至此一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成。在此階段中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器檢測系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm的值，并與時(shí)間相乘后作T時(shí)間內(nèi)的定積分得到/ 3T4TTm(t) 'tdt，再將/ 3T4TTm(t) ，tdt減去/ 2T3TTm(t) *tdt的差值除以o2與2Wl的差值，就得到在這個(gè)減速過程進(jìn)行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。 S6、當(dāng)一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成后，如果用戶選擇電機(jī)是以正反向交替旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)，那么速度指令生成器生成一個(gè)與正向循環(huán)正好對稱的反向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)指令，也就是說除了轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反外，其他都相同，如圖3所示，至此一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨
識(shí)循環(huán)完成。 這樣的優(yōu)勢在于當(dāng)用戶選擇以正反向交替旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)時(shí)，電機(jī)所需的最大行程為0.0125轉(zhuǎn)，也就是說電機(jī)軸在一個(gè)很小的角度內(nèi)以一個(gè)很快的頻率正反擺動(dòng)，此時(shí)特別適用于機(jī)械結(jié)構(gòu)限制電機(jī)無法大角度旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用場合。如果用戶選擇以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)，那么速度指令生成器就繼續(xù)生成一個(gè)與前面循環(huán)完全相同速度指令循環(huán)，如圖4所示，這樣可以在于某些機(jī)械應(yīng)用場合下，隨著電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的行程的不
同，機(jī)械結(jié)構(gòu)位置關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，也就是說系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)隨著電機(jī)行程不同而變化，這時(shí)就不應(yīng)該選擇電機(jī)以正反向交替旋轉(zhuǎn)方式辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而應(yīng)選擇以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)，于是隨著辨識(shí)過程的持續(xù)，電機(jī)行程隨之增加，這樣就可以辨識(shí)出電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)在不同行程位置時(shí)所對應(yīng)的不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。但是此時(shí)用戶需要注意選擇正確的旋轉(zhuǎn)行程，保證不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械超程碰撞情況。這個(gè)可以根據(jù)用戶使用場合的不同，來選擇在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中兩種不同的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方式，是本發(fā)明特有的功能和優(yōu)勢。 S7、判斷此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)的持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到步驟Sl中用戶設(shè)定的時(shí)間，如果沒有達(dá)到則重復(fù)上面從步驟S2到步驟S6的過程，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)直至達(dá)到用戶設(shè)定的時(shí)間。 其中，用戶可以根據(jù)使用的場合選擇始終正向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程，也可以選擇正反向轉(zhuǎn)動(dòng)交替進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程，其中正向轉(zhuǎn)動(dòng)與反向轉(zhuǎn)動(dòng)是完全對稱的。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
一種交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法采用速度指令生成器、電機(jī)和負(fù)載，該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法包括以下步驟S1、交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生使能，使能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)功能，用戶設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)持續(xù)的時(shí)間；S2、速度指令生成器產(chǎn)生第一加速度的正向的勻加速指令，使電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速；S3、當(dāng)電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第二加速度的正向的勻加速指令，使電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速；S4、當(dāng)電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第三加速度的正向的勻減速指令，使電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速；S5、當(dāng)電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速后，速度指令生成器產(chǎn)生第四加速度的正向的勻減速指令，使電機(jī)減速到轉(zhuǎn)速為零，至此一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成；S6、當(dāng)一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成后，如果用戶選擇電機(jī)是以正反向交替旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行辨識(shí)，那么速度指令生成器生成一個(gè)與正向循環(huán)正好對稱的反向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)指令，至此一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成；S7、判斷此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)的持續(xù)時(shí)間是否達(dá)到步驟S1中用戶設(shè)定的時(shí)間，如果沒有達(dá)到則重復(fù)上面從步驟S2到步驟S6的過程，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)直至達(dá)到用戶設(shè)定的時(shí)間。
2. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在 于，所述第二加速度大于第一加速度。
3. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣I 于，所述第三加速度與第二加速度成相反數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣I 于，所述第四加速度與第一加速度成相反數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣J 于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法是通過一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算器計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)慣:辨識(shí)方法，其特征在:辨識(shí)方法，其特征在辨識(shí)方法，其特征在t，計(jì)算公式如下/(<y2 -2q)其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，"i為第一轉(zhuǎn)速，"2為第二轉(zhuǎn)速，Tm(t)為隨時(shí)間變化的系統(tǒng)輸出 轉(zhuǎn)矩，T為第一加速階段和第二加速階段的指令時(shí)間，t為實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
6. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在 于，所述第一、第二、第三、第四加速度的正向的勻加速指令的時(shí)間是相同的。
7. 如權(quán)利要求6所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在 于，所述時(shí)間為IO毫秒。
8. 如權(quán)利要求1所述的交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，其特征在 于，所述用戶根據(jù)使用的場合選擇始終正向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程或選擇正反向轉(zhuǎn)動(dòng)交 替進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程，正向轉(zhuǎn)動(dòng)與反向轉(zhuǎn)動(dòng)是完全對稱的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法，該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方法采用速度指令生成器、電機(jī)和負(fù)載并包括以下步驟交流永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生使能，使能進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)功能，用戶設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)持續(xù)的時(shí)間；速度指令生成器產(chǎn)生第一加速度的正向的勻加速指令，使電機(jī)加速到第一轉(zhuǎn)速；速度指令生成器產(chǎn)生第二加速度的正向的勻加速指令，使電機(jī)加速到第二轉(zhuǎn)速；速度指令生成器產(chǎn)生第三加速度的正向的勻減速指令，使電機(jī)減速到第一轉(zhuǎn)速；速度指令生成器產(chǎn)生第四加速度的正向的勻減速指令，使電機(jī)減速到轉(zhuǎn)速為零，至此一個(gè)正向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)循環(huán)完成。本發(fā)明在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)過程中保證較高的辨識(shí)精度。
文檔編號(hào)H02P23/14GK101699763SQ20091019550
公開日2010年4月28日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉偉東, 張揚(yáng), 李悅韡, 楊明 申請人:上海新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司;上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司