马达参数测量方法与马达参数测量系统技术方案

一种马达参数测量方法与马达参数测量系统，其通过对马达输入两组不同的电压信号以进行线性解析法，以获得一组粗估马达参数，再通过上述的粗估马达参数来进行数值迭代分析法，以获得一组精确马达参数，并通过此精确马达参数建立马达的精确数学模型。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种马达参数测量方法与马达参数测量系统。
技术介绍
精密机械产业为现今重点产业之一，而精密定位技术对整个精密机械产业具有相当的重要性。精密定位技术是制造产品、测量物体尺寸、运转各种机器的机械工程上的重要技术之一。随着精密工程的不断进步，不论是半导体产业、精密机械工业、生物细胞领域、光电系统、显微机构、表面工程、扫描探针显微镜等方面，皆朝微小化且精密化的方向前进，因此对于纳米或微米级的定位系统需求量日增，目前在工业界已经使用很多精密定位的仪器。由于精密机械产业发展的目标为高速度与高精确度，但目前在伺服马达回路的控制参数调整中，仍采手动或半手动的方式来调整适合的马达参数，不仅调整时间较长，且需要拥有专业经验的人才。为了有效地设计伺服回路控制器参数，需要十分清楚受控的马达参数模型，才能设计一个适合的马达参数，以达到最佳的系统响应。
技术实现思路
根据本公开一实施例中的一种马达参数测量方法，此马达参数测量方法包括下列步骤：(A)依序对马达输入第一电压信号与第二电压信号，以分别获得响应于第一电压信号的第一转速与响应于第二电压信号的第二转速；(B)依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数，并依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型；(C)对马达输入第三电压信号，以获得响应于第三电压信号的第三转速；(D)依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数，其中此动态误差函数用以指示第三电压信号与理论上的马达于第三转速时的电压信号之间的差值；(E)依据动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差；以及(F)依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差建立该马达的精确数学模型。在一实施例中，步骤(F)还包括下列步骤：(G)判断粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差是否小于预设值；(H)若粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值，将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得第二粘滞系数，以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得第二惯性系数，并依据第二粘滞系数与第二惯性系数建立马达的粗估数学模型；(I)重复执行步骤(D)、步骤(E)、步骤(G)与步骤(H)，直至粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于预设值；以及(J)将步骤(I)所获得的粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得精确粘滞系数，以及将步骤(I)所获得的惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得精确惯性系数，并依据精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。根据本公开一实施例中的一种马达参数测量系统，此马达参数测量系统适用于测量马达的参数，此马达参数测量系统包括输入模块、检测模块以及处理模块，其中处理模块电性连接于输入模块与检测模块之间，而输入模块与检测模块则分别电性连接马达。输入模块用以依序对马达输入第一电压信号、第二电压信号与第三电压信号，以使马达分别输出响应于第一电压信号的第一转速、响应于第二电压信号的第二转速与响应于第三电压信号的第三转速。检测模块用以检测马达的第一转速、第二转速与第三转速。处理模块用以依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数，并于依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型后，再依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数，再依据动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差，最后依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差建立马达的精确数学模型。其中，动态误差函数用以指示第三电压信号与理论上的马达于第三转速时的电压信号之间的差值。在一实施例中，处理模块于依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差以建立马达的精确数学模型时，还包括判断粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差是否小于预设值。且处理模块于判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值时，处理模块还将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得第二粘滞系数以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得第二惯性系数，并于依据第二粘滞系数与第二惯性系数建立马达的粗估数学模型后，处理模块重复执行依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数、依据动态误差函数计算出另一粘滞系数估计误差与另一惯性系数估计误差、判断上述的粘滞系数估计误差与上述的惯性系数估计误差是否小于预设值，直至处理模块判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于该预设值后，处理模块才将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得精确粘滞系数以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得精确惯性系数，并依据精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本公开的精神与原理，并且提供本公开的专利申请范围更进一步的解释。附图说明图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图。图3A为根据本公开一实施例的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图。图3B为根据本公开一实施例的经过曲线拟合后的马达的输出控制力的波形图。图4为根据本公开一实施例的数值迭代分析法的转速对时间的波形图。图5为根据本公开一实施例的干扰估计器的示意图。图6为根据本公开另一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。图7为根据本公开一实施例的马达参数测量系统的功能方块图。【符号说明】1   马达参数测量系统10  输入模块12  检测模块14  处理模块2   马达S100～S110、S600～S614  步骤流程V1、V2  转速具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本公开的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本公开的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域技术人员可轻易地理解本公开相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本公开的观点，但非以任何观点限制本公开的范围。〔马达参数测量方法的一实施例〕请参照图1至图5，图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图；图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图；图3A为根据本公开一实施例的受到噪声影响的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达参数测量方法，包括：(A)依序对一马达输入一第一电压信号与一第二电压信号，以分别获得响应于该第一电压信号的一第一转速与响应于该第二电压信号的一第二转速；(B)依据该第一电压信号、该第二电压信号、该第一转速与该第二转速而计算出一第一粘滞系数、一第一库仑摩擦力与一第一惯性系数，并依据该第一黏滞系数与该第一惯性系数建立该马达的一粗估数学模型；(C)对该马达输入一第三电压信号，以获得响应于该第三电压信号的一第三转速；(D)依据该第三电压信号、该粗估数学模型与该第三转速获得一动态误差函数，该动态误差函数用以指示该第三电压信号与理论上的该马达于该第三转速时的电压信号之间的差值；(E)依据该动态误差函数计算出一粘滞系数估计误差与一惯性系数估计误差；以及(F)依据该黏滞系数估计误差与该惯性系数估计误差建立该马达的一精确数学模型。

【技术特征摘要】
2013.10.18 TW 1021376961.一种马达参数测量方法，包括：
(A)依序对一马达输入一第一电压信号与一第二电压信号，以分别获得响
应于该第一电压信号的一第一转速与响应于该第二电压信号的一第二转速；
(B)依据该第一电压信号、该第二电压信号、该第一转速与该第二转速而
计算出一第一粘滞系数、一第一库仑摩擦力与一第一惯性系数，并依据该第
一黏滞系数与该第一惯性系数建立该马达的一粗估数学模型；
(C)对该马达输入一第三电压信号，以获得响应于该第三电压信号的一第
三转速；
(D)依据该第三电压信号、该粗估数学模型与该第三转速获得一动态误差
函数，该动态误差函数用以指示该第三电压信号与理论上的该马达于该第三
转速时的电压信号之间的差值；
(E)依据该动态误差函数计算出一粘滞系数估计误差与一惯性系数估计
误差；以及
(F)依据该黏滞系数估计误差与该惯性系数估计误差建立该马达的一精
确数学模型。
2.如权利要求1所述的马达参数测量方法，其中在步骤(F)中还包括：
(G)判断该黏滞系数估计误差与该惯性系数估计误差
是否小于一预设值；
(H)若该黏滞系数估计误差与该惯性系数估计误差仍大于该预设值，将该
黏滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得一第二黏滞系数，
以及将该惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得一第二惯
性系数，并依据该第二黏滞系数与该第二惯性系数建立该马达的该粗估数学
模型；
(I)重复执行步骤(D)、步骤(E)、步骤(G)与步骤(H)，直至该黏滞系数估计
误差与该惯性系数估计误差小于该预设值；以及
(J)将步骤(I)所获得的该黏滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相
加以获得一精确黏滞系数，以及将步骤(I)所获得的该惯性系数估计误差与前
一次计算出的惯性系数相加以获得一精确惯性系数，并依据该精确黏滞系数
与该精确惯性系数建立该马达的该精确数学模型。
3.如权利要求2所述的马达参数测量方法，其中在步骤(G)后，如果该黏
滞系数估计误差与该惯性系数估计误差小于该预设值时，则将步骤(E)所获得
的该黏滞系数估计误差与该第一黏滞系数相加以获得另一精确黏滞系数，以
及将步骤(E)所获得的该惯性系数估计误差与该第一惯性系数相加以获得另
一精确惯性系数，并依据另一该精确黏滞系数与另一该精确惯性系数建立该
马达的该精确数学模型。
4.如权利要求2所述的马达参数测量方法，其中在步骤(F)中还包括依据
该第一库仑摩擦力与步骤(I)所获得的该黏滞系数估计误差而获得该马达的一
精确库仑摩擦力。
5.如权利要求1所述的马达参数测量方法，其中该第三转速对时间的波
形为至少一弦波。
6.如权利要求5所述的马达参数测量方法，其中在步骤(E)中还包括取样
该至少一弦波其中之一。
7.如权利要求5所述的马达参数测量方法，其中该惯性系数估计误差相
关于该至少一弦波其中之一的一取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马
达的加速度的总和以及该取样周期内的该马达的加速度的平方的总和，该黏
滞系数估计误差相关于该取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马达的转
速的总和、该取样周期内的该第一库仑摩擦力乘以该马达的转速的总和以及
该取样周期内的该马达的转速的平方的总和。
8.如权利要求1所述的马达参数测量方法，其中在步骤(A)中还包括于该
第一电压信号的电压电平于一预设时间内皆为定值时才获得此时响应于该第
一电压信号的该第一转速，以及在该第二电压信号的电压电平于该预设时间
内皆为定值时才获得此时响应于该第二电压信号的该第二转速。
9.如权利要求8所述的马达参数测量方法，其中于获得该第一转速与该
第二转速的过程中，响应于该第一电压信号与该第二电压信号所形成的该马
达的转速对时间的波形为梯形波。
10.如权利要求1所述的马达参数测量方法，其中在步骤(B)中还包括通过
最小平方回归法计算出该第一黏滞系数、该第一库仑摩擦力与该第一惯性系
数。
11.一种马达参数测量系统，适用于测量一马达的参数，该马达参数测量
系统包括：
一输入模块，电性连接该马达，用以依序对该马达输入一第一电压信号、
一第二电压信号与一第三电压信号，以使该马达分别输出响应于该第一电压
信号的一第一转速、响应于该第二电压信号的一第二转速与响应于该第三电
压信号的一第三转速；
一检测模块，电性连接该马达，用以检测该马达的该第一转速、该第二<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周柏寰，陈英敏，李峰吉，陈文泉，杨宜学，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71