专利名称：交流伺服系统的转动惯量辨识方法及系统的制作方法
交流伺服系统的转动惯量辨识方法及系统技术领域
本发明属于电机领域，尤其涉及一种交流伺服系统的转动惯量辨识方法及系统。
技术背景
高性能交流伺服系统是一个高端技术产品，在宇航、军事、机器人以及精密数控机床等方面具有十分重要地位。作为执行机构的交流伺服系统，与其它机电装置相比，具有高精度、稳定性好、快速响应、调速范围宽和低速扭矩大的优点。现有的交流伺服驱动系统近似动态结构图如图1所示，在不同的应用场景，交流伺服系统性能受负载扰动及转动惯量的影响较大，尤其是转动惯量对伺服系统性能影响较大，又由于转动惯量是难以直接测量的物理量，所以转动惯量的辨识精度尤其重要，现有技术提供的交流伺服系统的转动惯量辨识方法具体包括对伺服系统进行加减速运动，得到此段时间内的系统输出转矩和电机平均转速，由系统输出转矩得到伺服系统平均转矩，在根据电机平均转速、伺服系统平均转矩和系统加减速运行的总时间，得到惯量的值。
按照现有技术所提供的技术方案，发现现有技术中存在如下技术问题
现有技术提供的辨识方法仅考虑到了平均转矩、平均转速和加减速运行的总时间，根据转动惯量的计算公式可知，在转动惯量计算时还需要考虑系统的粘滞系数，由于现有技术提供的技术方案并没有考虑粘滞系统，所以该方法得到的转动惯量精度低。发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法，旨在解决现有技术由于未考虑系统的粘滞系数而导致的转动惯量精度低的问题。
本发明实施例是这样实现的，本发明提供一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法，所述方法包括
在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；
在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；
根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值计算得到转动惯量; 所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同。
本发明还提供一种交流伺服系统，所述系统包括
获取单元，用于在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；
所述获取单元还用于在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；
转动惯量识别单元，用于根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值计算得到转动惯量；所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同。
本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于本发明的技术方案的第一变速阶段和第二变速阶段的平均速度相同，所以在根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值进行转动惯量计算时，可以有效的消除粘滞系数的影响，所以其具有转动惯量辨识准确，精度高的优点。
图1是现有技术提供的交流伺服系统近似动态结构图2为本发明提供的一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法的流程图3为本发明提供的交流伺服系统惯量辨识过程电流与转速波形示意图4为本发明提供的转动惯量的识别及参数整定控制框图5为本发明提供的交流伺服系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法，该方法如图2所示，包括如下步骤
S21、在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；
S22、在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；
S23、根据第一阶段运动方程与第二阶段运动方程的差值计算得到转动惯量。
需要说明的是，上述第一变速阶段与第二变速阶段的平均速度相同。
需要说明的是，第一变速阶段与第二变速阶段的平均速度相同具体可以包括第一变速阶段和第二变速阶段均为勻变速运动(勻加速或勻减速)，且第一变速阶段的起始速度与第二变速阶段的截止速度相同，第一变速阶段的截止速度与第二变速阶段的起始速度相同。
上述得到变速阶段(以第一阶段为例)运动方程的方法具体可以为，将第一阶段的时间、速度变化值和平均转矩输入运动方程得到第一阶段运动方程。
可选的，上述变速阶段(第一或第二)可以为加速阶段或减速阶段，具体可以为勻加速阶段或勻减速阶段。
需要说明的是，上述速度变化值的获取方法可以为(以第一变速阶段为例)测量第一变速阶段中起始时间点对应的起始速度值和第一变速阶段截止时间点的截止速度值， 速度变化值=截止速度值-起始速度值。
需要说明的是，上述获取平均转矩的方法可以为获取变速阶段(第一或第二) 的转矩电流，根据该转矩电流计算得到转矩累积，平均转矩=转矩累积/变速阶段时间；另外，需要说明的是，转矩累积=转矩电流*伺服系统电机转矩系数(已知常数)。当然获取平均转矩的方法还可以为现有技术中的其它方法。4
需要说明的是，上述速度可以为角速度。
需要说明的是，上述方法可以多次重复上述S21-S23得到多个转动惯量，然后取多个转动惯量的平均值以提高转动惯量的准确率。
交流伺服系统惯量辨识过程电流与转速波形示意图如图3所示。
下面通过本发明的工作原理来说明本发明所达到的技术效果。
根据运动方程
权利要求
1.一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法，其特征在于，所述方法包括在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值计算得到转动惯量；所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变速阶段包括勻加速或勻减速阶段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同具体包括所述第一变速阶段为勻变速阶段，所述第二变速阶段为勻变速阶段；所述第一阶段的起始速度与所述第二阶段的截止速度相同，所述第二阶段的起始速度与所述第一阶段的截止速度相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取平均转矩的方法具体为获取变速阶段的转矩电流，根据该转矩电流计算得到转矩累积，平均转矩=转矩累积/ 变速阶段时间。
5.一种交流伺服系统，其特征在于，所述系统包括获取单元，用于在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；所述获取单元还用于在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、 速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；转动惯量识别单元，用于根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值计算得到转动惯量；所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述变速阶段包括勻加速或勻减速阶段。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同具体包括所述第一变速阶段为勻变速阶段，所述第二变速阶段为勻变速阶段；所述第一阶段的起始速度与所述第二阶段的截止速度相同，所述第二阶段的起始速度与所述第一阶段的截止速度相同。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括循环单元，用于触发所述获取单元和转动惯量识别单元进行循环处理得到多个转动惯量，取多个转动惯量的平均值。
全文摘要
本发明适用于电机领域，本发明提供了一种交流伺服系统的转动惯量的辨识方法及系统，该方法包括在交流伺服系统的第一变速阶段中，获取第一变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第一变速阶段运动方程；在交流伺服系统的第二变速阶段中，获取第二变速阶段的时间、速度变化值和平均转矩，得到第二变速阶段运动方程；根据第一变速阶段运动方程与第二变速阶段运动方程的差值计算得到转动惯量；所述第一变速阶段与所述第二变速阶段的平均速度相同。本发明提供的技术方案具有转动惯量辨识准确，精度高的优点。
文档编号G01M1/10GK102539070SQ20101061480
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者王军干 申请人:深圳市正弦电气有限公司