一种伺服系统电机转速精确估算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伺服系统电机转速精确估算方法，首先，对编码器输出的电机转子角度信号进行预处理：基于插值的思想，在每个采样周期内，根据上一个控制器检测到的连续脉冲时计算出来的平均转速值对在这之后的采样周期中得到的角度值进行修正，得到更平滑的角度信号。然后，基于被控对象的积分器串联型模型，建立相应的线性扩张状态观测器：将预处理后得到的电机转子角度值输入线性扩张状态观测器，根据误差反馈原理，选择合适的误差反馈增益值后，线性扩张状态观测器便能够输出精确的电机转子角度、转速与加速度的观测值。本发明专利技术实现了基于低分辨率编码器的高精度电机转速估算方法，可满足高性能电机低速伺服系统的测速需求。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服系统电机转速精确估算方法
本专利技术涉及伺服系统的电机转速检测
，尤其涉及电机在低速运行状态下使用低分辨率编码器进行角度检测时的电机转速精确估算方法。
技术介绍
在电机低速伺服控制系统中，为了让电机在低速甚至超低速运行状态下达到较高的位置或转速跟随精度，需要角度测量装置向控制器提供精确的电机转子角度与转速测量值。但在一些具体的应用情境中，出于对性价比、可靠性与方案可行性等多方面的综合考虑，选择的编码器的分辨率往往受到限制，电机在低速运行状态下，则会出现连续多次采样得到的角度值无变化的情况，此时测量装置会向系统引入较大的量化误差，使电机在低速运行时无法进行准确的位置或转速跟随，甚至会让电机出现低速爬行现象，无法满足伺服控制基本要求。因此，在运用低分辨率编码器的低速伺服系统中，便需要在角度测量中引入合适的补偿与估算算法，减小量化误差，提高测量精度。现今普遍运用的方法大致有以下三种：基于M/T法的进一步改进方法，引入数字滤波器的方法，基于对象模型建立状态观测器的方法。中国专利号CN109283354A公开的一种基于增量式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服系统电机转速精确估算方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：对编码器输出的电机转子角度信号进行预处理；基于插值的思想，在每个采样周期内，根据上一个控制器检测到的连续脉冲时计算出来的平均转速值对在这之后的采样周期中得到的角度值进行修正，得到更平滑的角度信号；/n步骤2：基于被控对象的积分器串联型模型，建立相应的线性扩张状态观测器：将预处理后得到的电机转子角度值输入线性扩张状态观测器，根据误差反馈原理，选择合适的误差反馈增益后，线性扩张状态观测器能够输出精确的电机转子角度、转速与加速度的观测值。/n

【技术特征摘要】
1.一种伺服系统电机转速精确估算方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：对编码器输出的电机转子角度信号进行预处理；基于插值的思想，在每个采样周期内，根据上一个控制器检测到的连续脉冲时计算出来的平均转速值对在这之后的采样周期中得到的角度值进行修正，得到更平滑的角度信号；
步骤2：基于被控对象的积分器串联型模型，建立相应的线性扩张状态观测器：将预处理后得到的电机转子角度值输入线性扩张状态观测器，根据误差反馈原理，选择合适的误差反馈增益后，线性扩张状态观测器能够输出精确的电机转子角度、转速与加速度的观测值。


2.根据权利要求1所述的一种伺服系统电机转速精确估算方法，其特征在于：所述步骤1中，对编码器输出角度信号进行预处理的具体过程包括如下步骤：
步骤1.1：控制器每次检测到编码器连续脉冲输出时，根据编码器分辨率和距离上一个检测到输出脉冲的时间，计算得到这段时间间隔内的电机转子平均转速：



其中，Tp为控制器检测到编码器连续两个脉冲输出的时间间隔，Tp的值会随电机转速变化而变化，转速越小Tp值越大；PN为编码器的分辨率，即总脉冲数；
步骤1.2：在之后的控制器采样周期中，当遇到由于编码器分辨率低且电机转速低造成采样角度值不变的情况时，利用上一个Tp中计算出的平均转速对采样角度值进行修正，即累加平均转速与采样周期Ts的...

【专利技术属性】
技术研发人员：花为，胡杰，章恒亮，丁石川，
申请(专利权)人：东南大学盐城新能源汽车研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32