一种电机转动惯量辨识方法技术

本发明专利技术涉及电机转动惯量技术领域，具体为一种电机转动惯量辨识方法，包括以下步骤：步骤一：根据用户输入的机械端行程、减速比、加速度等参数，步骤二：提取该轨迹行程中匀加速度段或匀减速段的速度、转矩状态反馈数据步骤三：根据上述ratio、derivative和count三个指标评估当前电机控制状态，步骤四：对ratio和count的值进行量化分级并进行评估，步骤五：根据ratio和count的值可对应输出一个比较适合当前系统的刚性等级值，本发明专利技术针对复杂的应用场景对负载转动惯量辨识功能进行了优化，通过对系统状态进行评估反馈，自动调整驱动器控制参数，使系统达到较好的控制状态，保证最终辨识出负载转动惯量结果的准确性。识出负载转动惯量结果的准确性。识出负载转动惯量结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种电机转动惯量辨识方法


[0001]本专利技术涉及电机转动惯量
，具体为一种电机转动惯量辨识方法。

技术介绍

[0002]现有技术中的电机转动惯量辨识的技术原理是明确的，规划电机运行一段行程，根据电机运动方程，观测施加在电机上的电磁转矩以及电机转速，理论上即可计算出转子上所有的转动惯量。
[0003]但实际上，转矩和转速的观测结果可能存在噪声，而且在负载转动惯量未知时，电机驱动器的控制效果往往不一定是合适的，这种情况下将无法准确辨识出负载转动惯量，已有的电机转动惯量相关专利均未涉及到这个问题。
[0004]准确的负载转动惯量是电机驱动器良好控制效果的前提，这一参数严重影响到驱动器速度环的控制效果。而负载转动惯量的准确辨识，又需要驱动器本身就有良好的速度控制效果，实际的工业应用场景中，负载惯量可能很大也可能很小，这就导致在有些场合下，没有提前手动调试驱动器到合适的状态时，驱动器无法辨识出准确的负载惯量，甚至出现辨识失败的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电机转动惯量辨识方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电机转动惯量辨识方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：根据用户输入的机械端行程、减速比、加速度等参数，在速度模式下，规划出一段合适的电机运行轨迹；
[0008]步骤二：提取该轨迹行程中匀加速度段或匀减速段的速度、转矩状态反馈数据，计算固定时间内速度指令与反馈的累计偏差与加(减)速度的比值ratio，速度指令与反馈的偏差的一阶导数derivative,以及速度偏差正负变化的次数count；
[0009]步骤三：根据上述ratio、derivative和count三个指标评估当前电机控制状态，若count大于某定值时，说明系统振荡，且值越大振荡越严重；当count小于某定值时，若derivative大于0且输出转矩饱和时说明规划加速度过大，若ratio大于某定值时，说明系统刚性太弱，且值越大刚性越弱；
[0010]步骤四：对ratio和count的值进行量化分级并进行评估，当电机控制状态适当时，即可对电机速度、转矩状态反馈数据进行适当处理，再根据电机运动方程，计算出电机转子上的负载惯量；
[0011]步骤五：当评估电机控制状态不满足条件时，根据ratio和count的值可对应输出一个比较适合当前系统的刚性等级值，再从预设的刚性等级表中提取相关控制参数设置，即可实现较好的控制效果，然后再重复步骤2～4。
[0012]优选的，所述步骤一中，速度轨迹规划按梯形曲线计算，具体公式当应用现场只允许单方向旋转时，可以选择t0～t2段或者t4～t6段运行，当现场需要位置回原时则可选择t0～t6段运行。
[0013]优选的，行程S不应该超过用户设置的行程上限，如果超过则自动减小匀速段t1长度。
[0014]优选的，所述步骤五中，电机运行状态评估根据count、ratio、derivative三个量评估当前电机控制状态，并对整个转动惯量辨识过程进行约束，可大大提高辨识功能的使用便捷性及适用性，在匀加速或匀减速过程中，count可表征控制速度的振荡频率，ration可表征控制速度的累计偏差。
[0015]优选的，derivative可表征控制速度偏差的变化情况，通过对这三个量进行分级评估，就可以判断出电机当前的运行状态，并依此对刚性等级或者轨迹规划加速度进行调整，使电机控制状态达到合适的水平，最后辨识出可靠的转动惯量结果。
[0016]优选的，转动惯量计算由电机运动方程根据数学公式，分别将t0和t2阶段的电磁转矩求和，并记录起始和结束时刻的速度反馈，待行程运行完毕后，再进行相应运算即可计算出电机负载转动惯量。
[0017]优选的，规避t0和t2段电机启停时静摩擦造成的不确定性影响，分别选取t0和t2段中间运行较稳定的区域采集数据进行计算，提高辨识结果精度，
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1.本专利技术针对复杂的应用场景对负载转动惯量辨识功能进行了优化，通过对系统状态进行评估反馈，自动调整驱动器控制参数，使系统达到较好的控制状态，保证最终辨识出负载转动惯量结果的准确性，同时由于考虑了一些应用环境限制的因素，整体的功能适用性也得到大幅提升；
[0020]2.合理考虑了应用环境的限制条件，其适用性得到提高，同时辨识过程具有自适应的特点，可提高辨识结果的准确度和成功率。采用本专利技术方法，可辨识出200倍范围内的电机负载转子惯量比，且辨识精度在5％以内。
附图说明
[0021]图1为本专利技术速度轨迹规划图；
[0022]图2为转动惯量辨识流程图；
[0023]图3为转动惯量计算由电机运动方程计算公式图；
[0024]图4为速度轨迹规划按下图梯形曲线计算公式图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1至图2，本专利技术提供一种技术方案：一种电机转动惯量辨识方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一：根据用户输入的机械端行程、减速比、加速度等参数，在速度模式下，规划出一段合适的电机运行轨迹；
[0028]步骤二：提取该轨迹行程中匀加速度段或匀减速段的速度、转矩状态反馈数据，计算固定时间内速度指令与反馈的累计偏差与加(减)速度的比值ratio，速度指令与反馈的偏差的一阶导数derivative,以及速度偏差正负变化的次数count；
[0029]步骤三：根据上述ratio、derivative和count三个指标评估当前电机控制状态，若count大于某定值时，说明系统振荡，且值越大振荡越严重；当count小于某定值时，若derivative大于0且输出转矩饱和时说明规划加速度过大，若ratio大于某定值时，说明系统刚性太弱，且值越大刚性越弱；
[0030]步骤四：对ratio和count的值进行量化分级并进行评估，当电机控制状态适当时，即可对电机速度、转矩状态反馈数据进行适当处理，再根据电机运动方程，计算出电机转子上的负载惯量；
[0031]步骤五：当评估电机控制状态不满足条件时，根据ratio和count的值可对应输出一个比较适合当前系统的刚性等级值，再从预设的刚性等级表中提取相关控制参数设置，即可实现较好的控制效果，然后再重复步骤2～4。
[0032]步骤一中，速度轨迹规划按梯形曲线计算，具体公式当应用现场只允许单方向旋转时，可以选择t0～t2段或者t4～t6段运行，当现场需要位置回原时则可选择t0～t6段运行。
[0033]行程S不应该超过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机转动惯量辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据用户输入的机械端行程、减速比、加速度等参数，在速度模式下，规划出一段合适的电机运行轨迹；步骤二：提取该轨迹行程中匀加速度段或匀减速段的速度、转矩状态反馈数据，计算固定时间内速度指令与反馈的累计偏差与加(减)速度的比值ratio，速度指令与反馈的偏差的一阶导数derivative,以及速度偏差正负变化的次数count；步骤三：根据上述ratio、derivative和count三个指标评估当前电机控制状态，若count大于某定值时，说明系统振荡，且值越大振荡越严重；当count小于某定值时，若derivative大于0且输出转矩饱和时说明规划加速度过大，若ratio大于某定值时，说明系统刚性太弱，且值越大刚性越弱；步骤四：对ratio和count的值进行量化分级并进行评估，当电机控制状态适当时，即可对电机速度、转矩状态反馈数据进行适当处理，再根据电机运动方程，计算出电机转子上的负载惯量；步骤五：当评估电机控制状态不满足条件时，根据ratio和count的值可对应输出一个比较适合当前系统的刚性等级值，再从预设的刚性等级表中提取相关控制参数设置，即可实现较好的控制效果，然后再重复步骤2～4。2.根据权利要求1所述的一种电机转动惯量辨识方法，其特征在于：所述步骤一中，速度轨迹规划按梯形曲线计算，具体公式当应用现场只允许单方向旋转时，可以选择t0～t2段或者t4～t6段...

【专利技术属性】
技术研发人员：任崇明，
申请(专利权)人：深圳市合信自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：