[發明專利]多點平滑化馬達速度估測方法

有效

• 申請號: 201010243056.1
• 申請日: 2007-06-21
• 公開（公告）號: CN101907632A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 吳家明;陳博銘;王東海
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;熊傳芳

本申請是申請日為2007年6月21日的題為“多點平滑化馬達速度估測方法”的第200710109441.5號發明專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種馬達速度估測方法，尤其涉及一種多點平滑化馬達速度估測方法。

背景技術

在馬達死循環速度控制中，速度估測是不可或缺的功能。一般在對馬達做速度估測時，常使用編碼器來估測馬達轉子的運轉速度。公知速度估測算法由于編碼器本身的位置量化(position?quantization)解析不足，所得到的估測速度很難同時兼顧平滑性(smoothness)與實時性(real-time)。然而，這兩個特性是自動化產業應用上需要同時必備的特性，越平滑的速度估測法越不會造成運轉的噪音與機臺的震動；具有實時性的速度估測越能表現原始速度的特性，減少延遲，進而提高速度控制性能表現。

圖1所示為AC馬達控制系統的方框圖，通過測量馬達速度的反饋信息，來控制馬達10a的轉速。該公知速度估測系統20a包括計數器22a及速度估測單元24a。編碼器12a輸出脈波脈沖信號以表示測量到的馬達位置，計數器22a處理該脈波脈沖信號后得到馬達的位置信號P。速度估測單元24a處理馬達位置信號P，以得到馬達轉速V_LPF。位置控制單元40a根據位置命令P_cmd與和來自計數器22a的反饋，計算出速度命令V_cmd；然后速度控制單元30a根據該速度命令V_cmd計算出電流命令i_cmd輸出至電流控制和與驅動單元50a。該電流控制與和驅動單元50a根據該電流命令i_cmd及馬達回授反饋電流以驅動馬達10a。

圖2和3分別說明了公知技術速度估測單元24a處理的原理及步驟。如圖2所示，公知的速度估測單元24a利用單位時間內的位移量來估算目前的移動速度：其中V(t)為估測速度，P(t)表示編碼器的反饋位置，T為取樣時間。如圖3所示，速度估測單元24a在每次時間T的中斷時(步驟S10a)，取得計數器反饋的數值P(t)(步驟S12)。速度估測單元24a再由計數器反饋的數值P(t)減去前次中斷的位置P(t-T)(步驟S14)。接著速度估測單元24a根據兩次位置的差值及取樣時間T計算出初步估測速度(步驟S16)。然后將求得的初步估測速度V經由低通濾波器平滑化后形成最后的速度值V_LPF(步驟S18)。

由于編碼器位置的量化誤差(quantization?error)，公知技術存在測量的跳動量問題。假設編碼器一轉的解析為1轉產生N_t個脈沖，速度估測的取樣頻率為fs?Hz，，則發生速度不平滑的轉速為(60*fs/N_t)RPM的整數倍。

以馬達轉速的測量為例，假設取樣時間T為(6kHz)^-1，而編碼器每轉的分辨率為10000脈沖/轉，對馬達轉速從0rpm至500rpm做測量時，可發現轉速約為36rpm的倍數時，所估測出的轉速其跳動量相對于其它轉速會比較大。即馬達控制在這些轉速時，運轉會有不平滑的現象。

美國專利申請US?20070043528A1公開了一種對多個取樣周期的測量速度進行平均的方法，以降低測量漣波(ripple)問題。然而該專利所提供的方式在馬達高頻率操作時會有相位延遲(phase?delay)的問題。

發明內容

因此本發明的目的在于提供一種兼顧平滑化及高頻響應的馬達速度估測方法。

按照本發明提供的一種多點平滑化馬達速度估測方法，根據編碼器的輸出來測量馬達的速度估測值，以將所述速度估測值傳送至馬達速度控制單元，該方法包括：決定過取樣因子M；讀取所述編碼器的輸出；對所述編碼器的輸出進行計數；根據所述過取樣因子M及額定速度控制取樣fs，對于所述編碼器的輸出做過取樣；及對多個過取樣結果做平均處理，以得到初始速度估測值。