转动惯量检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种转动惯量检测方法及装置。其中，该方法包括：采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；根据伺服电机的交轴电流和转矩系数确定伺服电机的电磁转矩；采用瞬时速度观测器检测伺服电机是否处于稳定状态；在瞬时速度观测器检测伺服电机处于稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测伺服电机在稳定状态时的负载转矩；根据瞬时机械转速、电磁转矩以及负载转矩确定转动惯量。本发明专利技术解决了相关技术中由于惯量辨识可靠性低导致的伺服系统的动态性较低的技术问题。

Method and device for detecting moment of inertia

The invention discloses a method and device for detecting moment of inertia. Among them, the method includes: using instantaneous speed observer to detect the instantaneous mechanical speed of the servo motor; determining the electromagnetic torque of the servo motor according to the ac-axis current and torque coefficient of the servo motor; using instantaneous speed observer to detect whether the servo motor is in a stable state; using instantaneous speed observer to detect the servo motor at the instantaneous speed observer. In stable state, the load torque of servo motor is detected by using load torque observer, and the moment of inertia is determined by instantaneous mechanical speed, electromagnetic torque and load torque. The invention solves the technical problem of low dynamic performance of servo system caused by low reliability of inertia identification in related technology.

【技术实现步骤摘要】
转动惯量检测方法及装置
本专利技术涉及数控领域，具体而言，涉及一种转动惯量检测方法及装置。
技术介绍
在伺服系统中，负载转动惯量决定这伺服系统的环路增益，它的变化对伺服系统动态性能影响巨大。为了提升伺服系统的动态性，可靠的惯量辨识方法十分必要。相关技术中，电机在进行惯量辨识时，通常需要采样电机机械转速ωm和电磁转矩Te，并观测出负载转矩T1，在根据电机运动方程递推最小二乘法或模型参考自适应即可估算出惯量J。其中，可以采样递推最小二乘法时如下：当系统可化为yk＝ψkθk的形式时，它的递推最小二乘法如下，其中，Kk为增益转矩，Pk为协方差转矩，它们都是中间变量；λ为0.95到0.99之间的数；θk为目标函数，其中，根据以上方程，将电机运动公式离散变化为：代入递推最小二乘公式：yk＝ωm[k]-2ωm[k-1]+ωm[k-2]，ψk＝Te[k-1]-Te[k-2]，然而，上述方法最终辨识出的目标函数θk为惯量J和已知采样频率Ts相关的函数。可以对θk求逆后乘以采样频率Ts，即获得惯量J的辨识结果。因为在实际实验中速度环与电流环的运算频率不同，且机械转速ωm是通过M法差分算出的，因此，在程序中进行运算的机械转速ωm与电磁转矩Te存在一个采样上的时间差，据此算出的惯量结果J实际上存在一个相当大的误差。针对上述相关技术中由于惯量辨识可靠性低导致的伺服系统的动态性较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种转动惯量检测方法及装置，以至少解决相关技术中由于惯量辨识可靠性低导致的伺服系统的动态性较低的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种转动惯量检测方法，包括：采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；根据所述伺服电机的交轴电流和转矩系数确定所述伺服电机的电磁转矩；采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态；在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测所述伺服电机在稳定状态时的负载转矩；根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定转动惯量。可选地，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机的所述瞬时机械转速包括：判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第一判断结果；在所述第一判断结果为所述伺服电机的加速度不小于所述预定值的情况下，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机的所述瞬时机械转速。可选地，根据所述伺服电机的所述交轴电流和所述转矩系数确定所述伺服电机的所述电磁转矩包括：采集所述伺服电机对应的坐标系中交轴的交轴电流；根据所述交轴电流通过第一公式确定所述电磁转矩，其中，所述第一公式为：Te＝Kt*Iq，其中，Te表示所述电磁转矩，Iq表示所述交轴电流，Kt表示转矩系数。可选地，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态包括：判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第二判断结果；在所述第二判断结果为所述伺服电机的加速度小于所述预定值的情况下，确定所述伺服电机处于稳定状态。可选地，在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用所述负载转矩观测器检测所述伺服电机在所述稳定状态时的负载转矩包括：确定所述伺服电机的非瞬时机械转速；基于所述机械转速通过第二公式确定所述负载转矩，其中，所述第二公式为：其中，表示所述负载转矩，Kp，Ki为比例积分PI环节中的积分比例项和微分比例项，表示积分环节，ωm表示所述非瞬时机械转速，表示所述瞬时机械转速。可选地，根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定所述转动惯量包括：通过第三公式确定所述负载转动惯量，其中，所述第三公式为：其中，J表示所述负载转动惯量，Te表示所述电磁转矩，表示所述负载转矩，表示所述瞬时机械转速，s表示微分环节。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种转动惯量检测装置，包括：第一检测单元，用于采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；第一确定单元，用于根据所述伺服电机的交轴电流和转矩系数确定所述伺服电机的电磁转矩；第二检测单元，用于采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态；第三检测单元，用于在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测所述伺服电机在稳定状态时的负载转矩；第二确定单元，用于根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定转动惯量。可选地，所述第一检测单元包括：第一判断子单元，用于判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第一判断结果；检测子单元，用于在所述第一判断结果为所述伺服电机的加速度不小于所述预定值的情况下，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机的所述瞬时机械转速。可选地，所述第一确定单元包括：采集子单元，用于采集所述伺服电机对应的坐标系中交轴的交轴电流；第一确定子单元，用于根据所述交轴电流通过第一公式确定所述电磁转矩，其中，所述第一公式为：Te＝Kt*Iq，其中，Te表示所述电磁转矩，Iq表示所述交轴电流，Kt表示转矩系数。可选地，所述第二检测单元包括：第二判断子单元，用于判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第二判断结果；第二确定子单元，用于在所述第二判断结果为所述伺服电机的加速度小于所述预定值的情况下，确定所述伺服电机处于稳定状态。可选地，所述第三检测单元包括：第三确定子单元，用于确定所述伺服电机的非瞬时机械转速；第四确定子单元，用于基于所述机械转速通过第二公式确定所述负载转矩，其中，所述第二公式为：其中，表示所述负载转矩，Kp，Ki为比例积分PI环节中的积分比例项和微分比例项，表示积分环节，ωm表示所述非瞬时机械转速，表示所述瞬时机械转速。可选地，所述第二确定单元包括：第五确定子单元，用于通过第三公式确定所述负载转动惯量，其中，所述第三公式为：其中，J表示所述负载转动惯量，Te表示所述电磁转矩，表示所述负载转矩，表示所述瞬时机械转速，s表示微分环节。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的转动惯量检测方法。根据本专利技术实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的转动惯量检测方法。在本专利技术实施例中，采用采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；根据伺服电机的交轴电流和转矩系数确定伺服电机的电磁转矩；采用瞬时速度观测器检测伺服电机是否处于稳定状态；在瞬时速度观测器检测伺服电机处于稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测伺服电机在稳定状态时的负载转矩；根据瞬时机械转速、电磁转矩以及负载转矩确定转动惯量的方式，通过本专利技术实施例中提供的转动惯量检测方法实现了减小用于检测转动惯量的机械转速与其他用于检测转动惯量的参数的采样时间差的目的，达到了提升检测转动惯量的可靠性的技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的转动惯量检测方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的瞬时速度观测器的结构图；图3是根据本专利技术实施例提供的转动惯量检测方法的流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转动惯量检测方法，其特征在于，包括：采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；根据所述伺服电机的交轴电流和转矩系数确定所述伺服电机的电磁转矩；采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态；在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测所述伺服电机在稳定状态时的负载转矩；根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定转动惯量。

【技术特征摘要】
1.一种转动惯量检测方法，其特征在于，包括：采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；根据所述伺服电机的交轴电流和转矩系数确定所述伺服电机的电磁转矩；采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态；在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用负载转矩观测器检测所述伺服电机在稳定状态时的负载转矩；根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定转动惯量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机的所述瞬时机械转速包括：判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第一判断结果；在所述第一判断结果为所述伺服电机的加速度不小于所述预定值的情况下，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机的所述瞬时机械转速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述伺服电机的所述交轴电流和所述转矩系数确定所述伺服电机的所述电磁转矩包括：采集所述伺服电机对应的坐标系中交轴的交轴电流；根据所述交轴电流通过第一公式确定所述电磁转矩，其中，所述第一公式为：Te＝Kt*Iq，其中，Te表示所述电磁转矩，Iq表示所述交轴电流，Kt表示转矩系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机是否处于稳定状态包括：判断所述伺服电机的加速度是否小于预定值，得到第二判断结果；在所述第二判断结果为所述伺服电机的加速度小于所述预定值的情况下，确定所述伺服电机处于稳定状态。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述瞬时速度观测器检测所述伺服电机处于所述稳定状态的情况下，利用所述负载转矩观测器检测所述伺服电机在所述稳定状态时的负载转矩包括：确定所述伺服电机的非瞬时机械转速；基于所述机械转速通过第二公式确定所述负载转矩，其中，所述第二公式为：其中，表示所述负载转矩，Kp，Ki为比例积分PI环节中的积分比例项和微分比例项，表示积分环节，ωm表示所述非瞬时机械转速，表示所述瞬时机械转速。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述瞬时机械转速、所述电磁转矩以及所述负载转矩确定所述转动惯量包括：通过第三公式确定所述负载转动惯量，其中，所述第三公式为：其中，J表示所述负载转动惯量，Te表示所述电磁转矩，表示所述负载转矩，表示所述瞬时机械转速，s表示微分环节。7.一种转动惯量检测装置，其特征在于，包括：第一检测单元，用于采用瞬时速度观测器检测伺服电机的瞬时机械转速；第一确...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐潇，
申请(专利权)人：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44