一種無刷直流電機的參數(shù)辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無刷直流電機的參數(shù)辨識方法，采集無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流和電機旋轉角度，得到電機極對數(shù)，辨識得到電機電阻和反電勢系數(shù)；采集開環(huán)滿占空比運行到達穩(wěn)態(tài)時無刷直流電機母線電流及其到達穩(wěn)態(tài)時間，得到電機電感，辨識得到電機的力矩常數(shù)和空載摩擦力矩；采集電機從穩(wěn)態(tài)轉速進入制動剎車過程中電機旋轉角度，辨識得到轉動慣量參數(shù)。本發(fā)明理論簡單可行、工程實踐上容易實現(xiàn)。
【專利說明】一種無刷直流電機的參數(shù)辨識方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機參數(shù)的辨識方法。
【背景技術】
[0002]無刷直流電機系統(tǒng)因其控制簡單、可靠性高、功率密度高、調速性能好、輸出轉矩大等突出優(yōu)點被廣泛運用于各個領域，其電機的基本參數(shù)決定著電機控制效果的優(yōu)劣，因此電機參數(shù)辨識的準確性與電機控制性能密切相關。目前，無刷直流電機參數(shù)辨識的研究成果有:發(fā)表于《中國電機工程學報》的文章《無刷直流電機轉矩觀測與電感自適應辨識》和《無刷直流電機反電勢自適應滑模觀測》是在李雅普諾夫函數(shù)和自適應滑模觀測器的基礎上分別研究了電機電感和電阻參數(shù)的辨識。但是，理論復雜，且需要電機的三相電流，只研究了電機的電感和電阻，對于電機的其他參數(shù)沒有給出辨識方法；發(fā)表于《中南大學學報》的文章《一種基于自適應輸入_輸出線性化的無刷直流電機參數(shù)辨識方法》，在簡化電機模型基礎上，辨識了電機的反電勢系數(shù)和電機電感，但是此方法的前提是電機電阻需已知，而且該方法存在很大缺陷，即需要根據(jù)實際情況對該辨識方法要做相應的修改才能應用。
【發(fā)明內容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種無刷直流電機的參數(shù)辨識方法，理論簡單可行、工程實踐上容易實現(xiàn)。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟:
[0005]( I)采集無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，得到電機極對數(shù) P = eofi/n ；
`[0006](2)采集不同電壓下無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，通過最小二乘擬合式U = 2RI+2Ke?辨識得到電機電阻和反電勢系數(shù)，其中，U—外部電源電壓，I一電機穩(wěn)態(tài)運行時相電流穩(wěn)態(tài)值，ω—電機穩(wěn)態(tài)運行時電機電角速度；電機機械角速度Ω通過電機旋轉角度Θ計算得到，而電機電角速度是電機極對數(shù)P和電機機械角速度Ω的乘積；
[0007](3)采集開環(huán)滿占空比運行到達穩(wěn)態(tài)時無刷直流電機母線電流id，母線電流到達穩(wěn)態(tài)時間為t，得到電機電感L = tR/5 ；
[0008](4)采集不同力矩加載下電機的穩(wěn)態(tài)電流i，最小二乘擬合公式UT' l = KTI，辨識得到電機的力矩常數(shù)Kt和空載摩擦力矩Tui ;其中T' L為加載力矩；
[0009](5)采集電機從穩(wěn)態(tài)轉速進入制動剎車過程中電機旋轉角度Θ，通過最小二乘
法擬合公式Ω#7:: α(,ι.?] ? = 辨識得到轉動慣量參數(shù)J，其中Ω Cl—電機穩(wěn)態(tài)角速度、
Ts—角度采樣周期、η—第N次角度采樣、θ η—第N次角度采樣時電機轉過的角度。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:針對工程實際中條件限制，只需要調節(jié)外部供電電壓和通過外部加載的方式，采集相應的母線電流、相電流和電機角度信息，基于電機的特性方程，給出了無刷直流電機的所有基本參數(shù)的辨識方法，采用局部的最小二乘法擬合辨識，避免誤差累積同時也避免了因模型簡化而帶來的簡化模型和實際模型的誤差，理論簡單可行、工程實踐上容易實現(xiàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為無刷直流電機辨識模型圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。
[0013]本發(fā)明公開了如下的辨識方法:
[0014](I)電機極對數(shù)P
[0015]采集無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，得到電機極對數(shù):P = 604/11。
[0016](2)電機電阻R和電機反電勢常數(shù)Ke
[0017]采集不同電壓下，無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，最小二乘擬合式:u = 2RI+2Keco，辨識得到電機電阻和反電勢系數(shù)。其中U—外部電源電壓、I一電機穩(wěn)態(tài)運行時相電流穩(wěn)態(tài)值、ω—電機穩(wěn)態(tài)運行時電機電角速度。電機機械角速度Ω通過電機旋轉角度Θ計算得到，而電機電角速度是電機極對數(shù)P和電機機械角速度Ω的乘積。
[0018](3)電機電感L
[0019]采集開環(huán)滿占空比運行到達穩(wěn)態(tài)時無刷直流電機母線電流id，母線電流到達穩(wěn)態(tài)時間為t，得到電機電感公式為:L = tR/5 ο
[0020](4)力矩常數(shù)Kt和空載摩擦力矩Tlo
[0021]采集不同力矩加載下電機的穩(wěn)態(tài)電流i，最小二乘擬合公式Τω+Τ' L = ΚΤΙ，辨識得到電機的力矩常數(shù)和空載摩擦力矩。其中T' L為加載力矩。
[0022](5)電機轉動慣量J
[0023]采集電機從穩(wěn)態(tài)轉速進入制動剎車過程中電機旋轉角度Θ，通過最小二乘法擬合公式Ω,,"7；--￥(π7:)2=《，辨識得到轉動慣量參數(shù)J。其中Qtl—電機穩(wěn)態(tài)角速度、Ts—角度采樣周期、η—第N次角度采樣、θ η—第N次角度采樣時電機轉過的角度。
[0024]實施例:
[0025]在特定電壓或者加載條件下，開環(huán)啟動電機，實時采集電機進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下的電機母線電流id、相電流i和電機旋轉角度Θ。
[0026](I)電機極對數(shù)P
[0027]無刷直流電機二二導通控制方式下，相電流的頻率fp電機的極對數(shù)P和電機的轉速η之前有公式:Ρ = 604/11。采集無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，計算電流頻率和對應轉速，按照上式得到電機極對數(shù)。電機極對數(shù)為整數(shù)。
[0028](2)電機電阻R和電機反電勢常數(shù)Ke[0029]電機進入穩(wěn)態(tài)運行后，功率管導通期間，電機電感不起作用，得到電機的電壓平衡公式:U = 2RI+2Keco，采集不同電壓下，無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機旋轉角度Θ，最小二乘擬合公式:U = 2RI+2Keco，辨識得到電機電阻和反電勢系數(shù)。其中U—外部電源電壓、I一電機穩(wěn)態(tài)運行時相電流穩(wěn)態(tài)值、ω—電機穩(wěn)態(tài)運行時電機電角速度。電機機械角速度Ω通過電機旋轉角度Θ計算得到，而電機電角速度是電機極對數(shù)P和電機機械角速度Ω的乘積。
[0030](3)電機電感L
[0031]時間常數(shù)
【權利要求】
1.一種無刷直流電機的參數(shù)辨識方法，其特征在于包括下述步驟: (1)采集無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，得到電機極對數(shù)P = 60fi/n ； (2)采集不同電壓下無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行時的相電流i和電機的旋轉角度Θ，通過最小二乘擬合式U = 2RI+2Ke?辨識得到電機電阻和反電勢系數(shù)，其中，U—外部電源電壓，I一電機穩(wěn)態(tài)運行時相電流穩(wěn)態(tài)值，ω—電機穩(wěn)態(tài)運行時電機電角速度；電機機械角速度Ω通過電機旋轉角度Θ計算得到，而電機電角速度是電機極對數(shù)P和電機機械角速度Ω的乘積； (3)采集開環(huán)滿占空比運行到達穩(wěn)態(tài)時無刷直流電機母線電流id，母線電流到達穩(wěn)態(tài)時間為t,得到電機電感L = tR/5 ； (4)采集不同力矩加載下電機的穩(wěn)態(tài)電流i，最小二乘擬合公式L+T'L = KTI，辨識得到電機的力矩常數(shù)Kt和空載摩擦力矩Tui ;其中T' L為加載力矩； (5)采集電機從穩(wěn)態(tài)轉速進入制動剎車過程中電機旋轉角度Θ，通過最小二乘法擬合公式Ω
【文檔編號】H02P6/00GK103457523SQ201310391239
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權日:2013年8月31日
【發(fā)明者】袁國珍, 齊蓉, 白文偉, 張慶超 申請人:西北工業(yè)大學