本发明专利技术公开一种伺服电机转动惯量辨识方法和装置。该方法包括：通过速度发生器控制伺服电机按预定的速度曲线运行；实时获取所述伺服电机与所述速度曲线对应的转矩参数；在所述速度发生器的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号；根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。通过本发明专利技术中的一级窗口和二级窗口，利用二级“窗口”滤波处理低速、高速、强磁干扰时反馈转速和转矩震荡引起的辨识误差问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及伺服电机领域，具体而言，涉及一种伺服电机转动惯量辨识方法和装 置。
技术介绍
CNl 01697763A公开了一种交流永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法。该专 利在离线条件下，通过使电机按照给定的特殊速度轨迹运转，并对相应的电磁转矩进行积 分来求得惯量。同时，该方法存在一个假设:在辨识过程中采用很短的辨识周期，并近似认 为在辨识周期内负载转矩和转动惯量都是常值。 但是，当实际系统中惯量较大时，电机转速可能无法在较短的辨识周期内到达速 度给定值。如果调节器参数设置不够合理。在较低转速时，电机的反馈转速和转矩可能存在 震荡，限制了辨识的精度。此外，电机由静止转为运动时，摩擦阻力由静摩擦转为动摩擦且 变化较大，而动摩擦力又与速度有关，该方法忽略了摩擦力变化以及粘滞阻力，这在一定程 度上也影响了辨识精度。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供一种辨识精度高的伺服电机转动惯量辨识方法和装置。 为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种伺服电机转动惯量辨识方法，包括:通过 速度发生器控制伺服电机按预定的速度曲线运行;实时获取所述伺服电机与所述速度曲线 对应的转矩参数;在所述速度发生器的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转 矩信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对 所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号;根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定 加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。 作为优选，所述转动惯量根据下式进行辨识： J为转动惯量，单位kg · m2; Kt为等效转矩系数，单位N ·πι; Τ。为电流采样周期，单位s; XT是加速度惯量辨识的时间起点，单位S; (X+1) T是加速度惯量辨识的时间终点，单位S; yT是减速度惯量辨识的时间起点，单位s; (y+l)T是减速度惯量辨识的时间终点，单位S; iqxT(n)是第η次(χΤ，（χ+1)Τ)加速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A; iqyT(n)为第η次(yT，(y+l)T)减速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A; N为伺服电机的转速，单位rpm; n0为计算伺服电机的等效q轴电流次数的初始化值。 作为优选，所述方法还包括:从所述一个周期内获得多个所述转动惯量;根据所述 多个转动惯量得到该周期的第一平均转动惯量。 作为优选，所述方法还包括根据多个连续周期内的第一平均转动惯量得到第二平 均转动惯量。 作为优选，所述速度曲线包括多个不同加速度的加速阶段和/或减速阶段。 作为优选，所述两次恒定加速度的变化过程中的加速度不同。 作为优选，所述方法还包括:从所述速度发生器的多种预存速度曲线生成模式中 进行选择和设置，以得到所述预定的速度曲线。作为优选，所述多种预存速度曲线生成模式包括正转周期模式、反转周期模式、正 转周期加反转周期模式、以及反转周期加正转周期模式。 作为优选，所述多种预存速度曲线生成模式均包括多级加速和多级减速;根据负 载特性对选定的所述预存速度曲线生成模式的幅值、和/或频率、和/或循环周期个数、和/ 或匀速时间、和/或加减速时间设置后得到所述预定的速度曲线。 本专利技术还提供了一种伺服电机转动惯量辨识装置，包括:控制模块，用于通过速度 发生器控制伺服电机按预定的速度曲线运行;转矩获取模块，用于实时获取所述伺服电机 与所述速度曲线对应的转矩参数;一级窗口确定模块，用于在所述速度发生器的加减速基 带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩信号的一级窗口；第一转矩提取模块，用于根 据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；第二转矩提取模块，用于利用二级窗口传递函数 对所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号;辨识模块，用于根据所述速度曲线的一个 周期内的两次恒定加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯 量。 作为优选，所述转动惯量根据下式进行辨识： J为转动惯量，单位kg· m2; Kt为等效转矩系数，单位N ·πι; Tc为电流采样周期，单位s; xT是加速度惯量辨识的时间起点，单位S ; (x+1)T是加速度惯量辨识的时间终点，单位s; yT是减速度惯量辨识的时间起点，单位S; (y+1)T是减速度惯量辨识的时间终点，单位s; iqxT(n)是第η次(xT，（x+l)T)加速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A; iqyT(n)为第η次(yT，（y+l)T)减速阶段伺服电机的等效q轴电流，单位A; N为伺服电机的转速，单位rpm; n0为计算伺服电机的等效q轴电流次数的初始化值。 作为优选，所述装置还包括:第一平均转动惯量计算模块，用于根据从所述一个周 期内获得的多个所述转动惯量得到该周期的第一平均转动惯量。 作为优选，所述装置还包括:第一平均转动惯量计算模块，用于根据多个连续周期 内的第一平均转动惯量得到第二平均转动惯量。通过本专利技术中的一级窗口和二级窗口，利用二级"窗口"滤波处理低速、高速、强磁 干扰时反馈转速和转矩震荡引起的辨识误差问题。【附图说明】 图1是本专利技术实施例的伺服电机转动惯量辨识方法的流程图； 图2是一级窗口示意图； 图3是一个实施例中的速度发生器生成的波形示意图； 图4是本专利技术一个实施例中的用于进行转动惯量辨识的测试系统的示意图； 图5是一个实施例中的转动惯量辨识结果； 图6是本专利技术中的伺服电机转动惯量辨识装置的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限 定。 如图1所示，本专利技术提供了一种伺服电机转动惯量辨识方法，包括:通过速度发生 器1控制伺服电机2按预定的速度曲线运行;实时获取所述伺服电机2与所述速度曲线对应 的转矩参数;在所述速度发生器1的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩 信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对所 述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号;根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定加 速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。 本专利技术中的方法首先控制速度发生器1控制伺服电机2按预定的速度曲线运行，在 此过程中，实时采用伺服电机2运行的速度及转矩参数。如图2所示，本专利技术在速度发生器1 的加减速基带信号(极短时间内，对应的转矩恒定）的范围内，确定一个更小的范围 以构成一级窗口，并从这个一级窗口中提取出第一转矩信号Jn = f(t)。其中，A〈M〈N〈 B，A接近低速，B接近高速。 这样，图2中的一级窗口 范围内的信号可以表示为XMN = f(t)+el(t)，其中，el (t)为噪声;加减速基带信号范围内的信号可以表示为XAB = fl(t)+e(t)其中，fl(t)为 有用的转矩信号，e(t)为噪声。由于在窗口范围内的信号在A或B处的转矩不可能恒定，为了采集到恒定的 转矩信号，本专利技术在加减速基带信号内设置了一个更小的采集窗口，即一级窗口 ，因此，滤除了 两端的不稳定信号，因而，保证了数据的稳定性、可靠性和精度。 进一步地，二级窗口的传递函数可以为：采用二级窗口进一步滤除了一级窗口中提取信号中的噪声。可见，通过本专利技术中的一级窗口和二级窗口，利用二级"窗口"滤波处理低速、高 速、强磁干扰时反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种伺服电机转动惯量辨识方法，其特征在于，包括：通过速度发生器(1)控制伺服电机(2)按预定的速度曲线运行；实时获取所述伺服电机(2)与所述速度曲线对应的转矩参数；在所述速度发生器(1)的加减速基带信号的宽度范围内确定用于提取有用转矩信号的一级窗口；根据所述一级窗口提取所述第一转矩信号；利用二级窗口传递函数对所述第一转矩信号处理后得到第二转矩信号；根据所述速度曲线的一个周期内的两次恒定加速度的变化过程所对应的第二转矩，辨识出所述伺服电机的转动惯量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩东，方小斌，李吉成，余栋，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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