伺服马达系统及其控制方法技术方案

一种伺服马达系统及其控制方法，可快速调整速度控制器。当伺服马达系统以预定速度运转时估测转矩常数及摩擦系数。当伺服马达系统减速时则估测惯量。在估测完成前述参数之后可立即设定伺服马达系统的控制增益。全部自动调整的过程无需人力且仅需1秒左右。伺服马达系统的电流设定模块可让伺服马达系统能稳定运作，避免因为系统不稳定产生控制误差。另外，初始值设定模块、转矩常数估算器、初始惯量估算器、摩擦系数估算单元及惯量估算单元可让伺服马达系统得出精确的转矩常数、惯量及摩擦系数等参数，对于伺服马达系统能更精确且快速地调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种伺服马达系统及其控制方法，特别是涉及一种用于快速估测对应伺服马达系统的转矩常数、惯量及摩擦系数等参数且能够稳定运作的伺服马达系统及其控制方法。
技术介绍
伺服马达系统已广泛应用于现今工业界，如半导体制程设备、机械加工平台、机器人、自动化机器等。伺服马达系统的控制需有迅速自动调整的能力，如此才能使伺服马达系统能够稳定运作，并降低人工调整的成本，提升产品的竞争力。由于各伺服马达系统的机构特性差异，其对应的转矩常数、惯量及摩擦系数也随之相异，目前尚待解决的课题，是快速估测转矩常数、惯量及摩擦系数等参数且控制伺服马达系统能够稳定运作。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种改善先前技术的伺服马达系统及其控制方法。本专利技术的伺服马达系统的控制方法中，该伺服马达系统具有一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流、该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路。该方法包括下述步骤：该电流控制回路依据电流命令i*q以及输出电流iq的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω0。该控制装置配合d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω0升速至另一预定速度ω1，且于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的转矩常数，及/或配合于该预定速度ω1降速时估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数。本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该
控制装置对于该电流控制回路输入电流命令i*q＝i1并对该电流控制回路的电流命令i*q以及输出电流iq的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于该稳定速度ω0且输出电流iq＝i2；当该伺服马达系统定速于该稳定速度ω0时，该控制装置依据一第一公式换算d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo，其中，该第一公式：vd0＝-ω0*Lq*iq及vq0＝ωγ*Ld*id+ωγ*λ，Lq及Ld的定义分别为q轴及d轴电感、iq及id的定义分别为q轴及d轴电流、ωv的定义为速度回路带宽，及λ为磁通链；及该控制装置输入该d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo至该电流控制回路，使该电流控制回路的q轴的输出电流iq跟随该电流命令i*q。本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：当该电流控制回路的输出电流iq跟随该电流命令i*q时，该控制装置令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系统加速到该预定速度ω1，在该预定速度ω1的状态下换算一摩擦系数本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：当该伺服马达系统速度到达该预定速度ω1时，该控制装置使该伺服马达系统在降速之前依据一第二公式于输入电流指令i*q＝0时计算一初始转矩常数Kt0及输入电流指令i*q＝i1计算一初始惯量J0，并将该初始转矩常数Kt0及该初始惯量J0依据一第三公式换算一速度控制增益Kp_v0：及Ki_v0，其中，该第二公式：及vq的定义为q轴电压，ω的定义为马达机械转速，a的定义为加速度，iq的定义为q轴电流，该第三公式：Kp_v0＝2·ωv·J0及及该控制装置对于该速度控制回路输入该速度控制增益Kp_v0及
Ki_v0。本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，该控制装置并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该伺服马达系统从输入电流指令i*q＝i1改为输入电流指令i*q＝0，再转换成以该速度控制回路进行速度控制于其速度等于该预定速度ω1时，该控制装置量测该预定速度ω1对应的输出电流iq＝i3，并依据该预定速度ω1及该输出电流iq＝i3依据一第四公式换算一转矩常数并依据该转矩常数换算该摩擦系数其中，该第四公式： K ^ e = v q - i 3 * r s ω 1 , K ^ t = 1.5 x K ^ e ]]>及 B ^ = K ^ txi 3 ω 1 , ]]>vq的定义为q轴电压、rs的定义为电阻；及该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该第四公式计算的摩擦系数依据一第五公式以曲线拟合方式估算该惯量该第五公式：ω(t)＝M*eN*t及其中，M的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的速度初始值、N的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的时间常数。本专利技术的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该控制装置依据该摩擦系数及该惯量以一第六公式换算该速度控制增益Kp_v及Ki_v，并以该速度控制增益Kp_v及Ki_v设定该速度控制回
路，其中，该第六公式： K p _ v = ω γ * J ^ ]]>及 K i _ v = ω γ * B ^ . ]]>本专利技术一种伺服马达系统，包括一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流，该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该电流控制回路的电流命令i*q以及输出电流iq的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω0，且该控制装置配合d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω0升速至另一预定速度ω1，且于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的转矩常数及/或配合于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服马达系统的控制方法，该伺服马达系统具有一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流、该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，其特征在于：该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该方法包括下述步骤：该电流控制回路依据电流命令以及输出电流的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω0；该控制装置产生d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω0升速至另一预定速度ω1，且于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的转矩常数，及/或配合于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数。

【技术特征摘要】
2015.03.13 TW 1041080791.一种伺服马达系统的控制方法，该伺服马达系统具有一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流、该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，其特征在于：该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该方法包括下述步骤：该电流控制回路依据电流命令以及输出电流的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω0；该控制装置产生d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω0升速至另一预定速度ω1，且于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的转矩常数，及/或配合于该预定速度ω1估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数。2.根据权利要求1所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：该控制装置对于该电流控制回路输入电流命令i*q＝i1并对该电流控制回路的电流命令i*q以及输出电流iq的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于该稳定速度ω0且输出电流iq＝i2；当该伺服马达系统定速于该稳定速度ω0时，该控制装置依据一第一公式换算d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo，其中，该第一公式：vd0＝-ω0*Lq*iq及vq0＝ωY*Ld*id+ωy*λ，Lq及Ld的定义分别为q轴及d轴电感、iq及id的定义分别为q轴及d轴电流、ωv的定义为速度回路带宽，及λ为磁通链；及该控制装置输入该d轴及q轴的解耦电压vdo,vqo至该电流控制回路，使该电流控制回路的q轴的输出电流iq跟随该电流命令i*q。3.根据权利要求2所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：当该电流控制回路的输出电流iq跟随该电流命令i*q时，该控制装置令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系
\t统加速到该预定速度ω1，在该预定速度ω1的状态下换算一摩擦系数4.根据权利要求3所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：当该伺服马达系统速度到达该预定速度ω1时，该控制装置使该伺服马达系统在降速之前依据一第二公式于输入电流指令i*q＝0时计算一初始转矩常数Kt0及输入电流指令i*q＝i1计算一初始惯量J0，并将该初始转矩常数Kt0及该初始惯量J0依据一第三公式换算一速度控制增益Kp_v0：及Ki_v0，其中，该第二公式：及vq的定义为q轴电压，ω的定义为马达机械转速，a的定义为加速度，iq的定义为q轴电流，该第三公式：Kp_v0＝2·ωv·J0及及该控制装置对于该速度控制回路输入该速度控制增益Kp_v0及Ki_v0。5.根据权利要求4所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，该控制装置并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量6.根据权利要求5所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：该伺服马达系统从输入电流指令i*q＝i1改为输入电流指令i*q＝0，再转换成以该速度控制回路进行速度控制于其速度等于该预定速度ω1时，该控制装置量测该预定速度ω1对应的输出电流iq＝i3，并依据该预定速度ω1及该输出电流iq＝i3依据一第四公式换算一转矩常数并依据该转矩常数换算该摩擦系数其中，该第四公式： K ^ e = v q - i 3 * r s ω 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜明，林光伟，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71