[發明專利]轉動慣量辨識方法及系統

在審

• 申請號: 201711108294.X
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107834937A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 吳為;嚴彩忠;丁信忠;李虎修;劉虎;趙長軍;劉青陽
• 申請（專利權）人: 上海辛格林納新時達電機有限公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P25/02;H02P25/022
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

技術領域

本發明實施例涉及電機控制技術領域，特別涉及一種轉動慣量辨識方法及系統。

背景技術

目前高精度永磁交流伺服系統的研究已經引起控制界的廣泛關注，成為自動化領域的一個研究熱點。然而系統的性能受永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱PMSM)的轉動慣量變化的影響較大，當轉動慣量變化時，需要對控制器及系統的運行參數進行相應調整才能獲得優良的控制性能。實際系統中PMSM的轉動慣量很難直接測量，通常采用辨識的方法獲得。為了初始配置速度控制器，并能夠給辨識模塊提供有效的初值，需要事先對PMSM的轉動慣量進行離線辨識。

發明人發現現有技術中至少存在如下問題：現有技術中，采用三角波速度指令來辨識轉動慣量時，需要電機達到很高的轉速(1000rpm(轉每分)以上)，且高轉速的保持時間需要達到100ms(毫秒)以上時，才能得出準確的慣量，由于1000rpm*100ms＝1.6轉，且1.6轉僅是高速運動的距離，并不包括從靜止加速到1000rpm和從1000rpm減速到靜止的距離，換言之，為了辨識出準確的慣量，現有的慣量辨識方法需要電機頻繁地大幅往復運動，這樣必然對機械產生很大的沖擊。

發明內容

本發明實施方式的目的在于提供一種轉動慣量辨識方法及系統，通過利用正弦波位置指令控制電機運轉從而進行轉動慣量的辨識，使得電機在整個辨識過程中的運動很平滑，不需要很大的運動范圍、運動距離且對轉速沒有要求，通常僅需要很小的轉速的情況下即可辨識得到轉動慣量，因此對機械產生的沖擊非常小，使得轉動慣量辨識更安全。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種轉動慣量辨識方法，包括：伺服驅動器向電機提供正弦位置指令，并控制所述電機運轉；所述伺服驅動器獲取所述電機的電磁轉矩，并根據所述電磁轉矩、正弦位置指令以及預設公式計算得到所述電機的轉動慣量。

本發明的實施方式還提供了一種轉動慣量辨識系統，包括：相連接的伺服驅動器以及電機；所述伺服驅動器用于向所述電機提供正弦位置指令，并控制所述電機運轉；所述伺服驅動器還用于獲取所述電機的電磁轉矩，并根據所述電磁轉矩、正弦位置指令以及預設公式計算得到所述電機的轉動慣量。

本發明實施方式相對于現有技術而言，由于在轉動慣量辨識時，伺服驅動器向電機提供的是正弦位置指令，所以使得電機在整個辨識過程中的運動很平滑，不需要很大的運動范圍、運動距離且對轉速沒有要求，通常僅需要很小的轉速的情況下即可辨識得到轉動慣量，因此對機械產生的沖擊非常小，使得轉動慣量辨識更安全。

另外，所述正弦位置指令的表達式如下：

θ＝Acos(ωt)；

其中，所述θ為位置給定，所述A為位置幅值，所述ω為位置的頻率，所述t為時間。

另外，所述預設公式的表達式為：

其中，所述J為轉動慣量，所述T_ref0為所述ω的頻率分量處的電磁轉矩，所述為位置的一階導數在ω的頻率分量處的值，所述π為常數。由于預設公式中除了電磁轉矩這一電機的運轉參數之外，其余均為常量，而電磁轉矩可以方便得獲得，所以使得轉動慣量計算非常簡單。

另外，所述A大于或者等于0.1圈，且小于或者等于0.3圈，從而使得辨識過程中電機的運動很平滑。

另外，所述ω大于或者等于1赫茲，且小于或者等于10赫茲。ω愈大，辨識過程耗時愈短。

另外，所述伺服驅動器向電機提供正弦位置指令前，還包括：控制所述伺服驅動器工作在位置模式。

附圖說明

一個或多個實施例通過與之對應的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明并不構成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數字標號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構成比例限制。

圖1是根據本發明第一實施方式轉動慣量辨識方法的流程圖；

圖2是根據本發明第二實施方式轉動慣量辨識系統的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。