CN104569811B - 马达参数测量方法与马达参数测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种马达参数测量方法与马达参数测量系统,其通过对马达输入两组不同的电压信号以进行线性解析法,以获得一组粗估马达参数,再通过上述的粗估马达参数来进行数值迭代分析法,以获得一组精确马达参数,并通过此精确马达参数建立马达的精确数学模型。
Description
技术领域
本公开涉及一种马达参数测量方法与马达参数测量系统。
背景技术
精密机械产业为现今重点产业之一,而精密定位技术对整个精密机械产业具有相当的重要性。精密定位技术是制造产品、测量物体尺寸、运转各种机器的机械工程上的重要技术之一。
随着精密工程的不断进步,不论是半导体产业、精密机械工业、生物细胞领域、光电系统、显微机构、表面工程、扫描探针显微镜等方面,皆朝微小化且精密化的方向前进,因此对于纳米或微米级的定位系统需求量日增,目前在工业界已经使用很多精密定位的仪器。
由于精密机械产业发展的目标为高速度与高精确度,但目前在伺服马达回路的控制参数调整中,仍采手动或半手动的方式来调整适合的马达参数,不仅调整时间较长,且需要拥有专业经验的人才。
为了有效地设计伺服回路控制器参数,需要十分清楚受控的马达参数模型,才能设计一个适合的马达参数,以达到最佳的系统响应。
发明内容
根据本公开一实施例中的一种马达参数测量方法,此马达参数测量方法包括下列步骤:(A)依序对马达输入第一电压信号与第二电压信号,以分别获得响应于第一电压信号的第一转速与响应于第二电压信号的第二转速;(B)依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数,并依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型;(C)对马达输入第三电压信号,以获得响应于第三电压信号的第三转速;(D)依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数,其中此动态误差函数用以指示第三电压信号与理论上的马达于第三转速时的电压信号之间的差值;(E)依据动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差;以及(F)依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差建立该马达的精确数学模型。
在一实施例中,步骤(F)还包括下列步骤:(G)判断粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差是否小于预设值;(H)若粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值,将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得第二粘滞系数,以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得第二惯性系数,并依据第二粘滞系数与第二惯性系数建立马达的粗估数学模型;(I)重复执行步骤(D)、步骤(E)、步骤(G)与步骤(H),直至粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于预设值;以及(J)将步骤(I)所获得的粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得精确粘滞系数,以及将步骤(I)所获得的惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得精确惯性系数,并依据精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。
根据本公开一实施例中的一种马达参数测量系统,此马达参数测量系统适用于测量马达的参数,此马达参数测量系统包括输入模块、检测模块以及处理模块,其中处理模块电性连接于输入模块与检测模块之间,而输入模块与检测模块则分别电性连接马达。输入模块用以依序对马达输入第一电压信号、第二电压信号与第三电压信号,以使马达分别输出响应于第一电压信号的第一转速、响应于第二电压信号的第二转速与响应于第三电压信号的第三转速。检测模块用以检测马达的第一转速、第二转速与第三转速。处理模块用以依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数,并于依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型后,再依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数,再依据动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差,最后依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差建立马达的精确数学模型。其中,动态误差函数用以指示第三电压信号与理论上的马达于第三转速时的电压信号之间的差值。
在一实施例中,处理模块于依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差以建立马达的精确数学模型时,还包括判断粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差是否小于预设值。且处理模块于判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值时,处理模块还将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得第二粘滞系数以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得第二惯性系数,并于依据第二粘滞系数与第二惯性系数建立马达的粗估数学模型后,处理模块重复执行依据第三电压信号、粗估数学模型与第三转速获得动态误差函数、依据动态误差函数计算出另一粘滞系数估计误差与另一惯性系数估计误差、判断上述的粘滞系数估计误差与上述的惯性系数估计误差是否小于预设值,直至处理模块判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于该预设值后,处理模块才将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得精确粘滞系数以及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得精确惯性系数,并依据精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。
以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本公开的精神与原理,并且提供本公开的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。
图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图。
图3A为根据本公开一实施例的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图。
图3B为根据本公开一实施例的经过曲线拟合后的马达的输出控制力的波形图。
图4为根据本公开一实施例的数值迭代分析法的转速对时间的波形图。
图5为根据本公开一实施例的干扰估计器的示意图。
图6为根据本公开另一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。
图7为根据本公开一实施例的马达参数测量系统的功能方块图。
【符号说明】
1 马达参数测量系统
10 输入模块
12 检测模块
14 处理模块
2 马达
S100~S110、S600~S614 步骤流程
V1、V2 转速
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本公开的详细特征以及优点,其内容足以使本领域技术人员了解本公开的技术内容并据以实施,且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图,本领域技术人员可轻易地理解本公开相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本公开的观点,但非以任何观点限制本公开的范围。
〔马达参数测量方法的一实施例〕
请参照图1至图5,图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图;图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图;图3A为根据本公开一实施例的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图;图3B为根据本公开一实施例的经过曲线拟合后的马达的输出控制力的波形图;图4为根据本公开一实施例的数值迭代分析法的转速对时间的波形图;图5为根据本公开一实施例的干扰估计器的示意图。
本公开的马达参数测量方法适用于测量马达(亦称驱动器)的参数,以建立马达的数学模型。在实务上,本公开的马达参数测量方法所适用的马达可以为一种伺服马达(servo motor)、感应马达(induction motor)、同步马达(synchronous motor)、线性马达(linear motor)或可逆马达等,本公开在此不加以限制。以下将分别就马达参数测量方法中的各步骤流程作详细的说明。
如图1与图2所示,在步骤S100中,会依序对马达输入第一电压信号与第二电压信号,以分别获得响应于第一电压信号的第一转速V1与响应于第二电压信号的第二转速V2。其中,第一转速V1需不等于第二转速V2。更详细来说,当马达被依序输入第一电压信号与第二电压信号时,马达首先会因为第一电压信号的电压电平的变化而输出响应于第一电压信号的电压电平的变化的转速,使得马达的转速对时间的曲线可以区分为加速区段、等速区段以及减速区段,例如图2所示的第一个梯形波。接着,马达会因为第二电压信号的电压电平的变化而输出响应于第二电压信号的电压电平的变化的转速,使得马达的转速对时间的曲线也可以区分为加速区段、等速区段以及减速区段,例如图2所示的第二个梯形波。换句话说,响应于第一电压信号与该第二电压信号所形成的马达的转速对时间的波形为梯形波。
值得注意的是,响应于第一电压信号的第一转速V1于第一电压信号的电压电平于一段预设时间内皆为定值时才会获得,而响应于第二电压信号的第二转速V2于第二电压信号的电压电平于预设时间内皆为定值时才会获得。换句话说,第一转速V1是在马达运转于第一个梯形波的等速区段时的转速,而第二转速V2是在马达运转于第二个梯形波的等速区段时的转速。本公开在此不加以限制上述预设时间的时间长度以及第一转速V1与第二转速V2的实际转速高低,在所属技术领域具有通常知识者可以依据实际需求而径行设计出合理的预设时间、第一电压信号以及第二电压信号。
在步骤S102中,会依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速V1与第二转速V2而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数,并依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型。更详细来说,当获得第一转速V1、响应于第一转速V1时的第一电压信号的电压电平、第二转速V2以及响应于第二转速V2时的第二电压信号的电压电平时,可以依据下述的联立方程式计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数。
其中,uC1与uC2分别为输入至马达的第一电压信号与第二电压信号,v1与v2分别为响应于第一电压信号的第一转速与响应于第二电压信号的第二转速,与分别为响应于第一电压信号的加速度与响应于第二电压信号的加速度。FC为马达的库仑摩擦力,J为马达的惯性系数(inertia coefficient),B为马达的粘滞系数(Viscosity coefficient,亦称阻尼系数)。
承接上述,由于第一转速V1与第二转速V2分别为图2所示的第一个梯形波于等速区段的转速以及第二个梯形波于等速区段的转速,因此在此区段时加速度为零,亦即且v1与v2会分别等于第一转速V1与第二转速V2,而可以获得下述的联立方程式:
经由解数学式(2)的联立方程式后,可以计算出:
Fc=uc1-Bvl=uc2-Bv2 (4)
其中,B即为第一粘滞系数,FC即为第一库仑摩擦力,J即为第一惯性系数。以上即为利用两个不同转速的梯形波来快速估计出粗估马达参数的线性解析法。
值得注意的是,由于在执行线性解析法时,反馈的信号为编码器位置信息,因此对于编码器插分取得的转速与加速度会受到噪声的影响(如图3A所示的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图),进而造成估计上的不准确。为了确保线性解析法的马达参数的估计质量,可预先将预设时间内的所有第一转速与第二转速作曲线拟合,以计算出第一粘滞系数B、第一库仑摩擦力FC与第一惯性系数J。
在实务上,可使用最小平方回归法(least squares regression,LSR)进行曲线拟合,以计算出第一粘滞系数B、第一库仑摩擦力FC与第一惯性系数J。此最小平方回归法所搭配的数学表示式如下所示:
y=a0+a1x+e (6)
其中,a0与a1分别表示交会点与斜率的系数,而e为表示模型与观察点(x)之间的误差或残值(Residual)。倘若误差e近似于零的状况下,此数学表示式的系数可经由推导解得:
藉此,图3A的马达的输出控制力的波形经由最小平方回归法运算后,可获得图3B的马达的输出控制力的波形,并据以计算出未被噪声影响的第一粘滞系数B、第一库仑摩擦力FC与第一惯性系数J。此外,图3A与图3B的马达的输出控制力可对应于输入至马达的单一个电压信号。
由图3B也可观察到,马达的输出控制力同样具有电压上升区段、电压平稳区段以及电压下降区段,且图3B的电压上升区段可对应于图2的其中一个梯形波的加速区段,图3B的电压平稳区段可对应于图2的等速区段,图3B的电压下降区段可对应于图2的减速区段,而图3B的马达的输出控制力的最低点的区段可对应于图2的两区段之间转折点。
在执行完线性解析法(与最小平方回归法)而计算出第一粘滞系数B、第一库仑摩擦力FC与第一惯性系数J后,本公开的马达参数测量方法接着会执行数值迭代分析法。需先一提的是,在数值迭代分析法的基本观念中,当马达速度已经达到稳态(即等速)时,摩擦力将等效于库仑摩擦力。因此,可配合特定输入的正弦函数速度命令,并利用正交函数的数学特性,解耦合出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差。
在步骤S104中,会对马达输入第三电压信号,以获得响应于第三电压信号的第三转速,其中此第三转速对时间的波形为至少一弦波,例如图4所示。此外,本公开在此不加以限制第三转速对时间的波形为正弦波或余弦波。在实务上,此第三转速的数学表示式可设定如下:
其中,Tp代表正弦信号的周期。
在步骤S106中,会依据第三电压信号、步骤S102所建立的粗估数学模型与第三转速v获得动态误差函数。更详细来说,此动态误差函数可以由图5的干扰估计(disturbance observer,DOB)器而获得,如图5所示,动态误差函数的数学表示式可以如下所示:
其中,ε(S)为第三电压信号。Pn(S)为由第一粘滞系数B与第一惯性系数J所建立的粗估数学模型当中的n为迭代的次数。v(S)为马达于输入第三电压信号时的转速。ξ(S)为经低通滤波器Q(S)后所残留的高频噪声,且此高频噪声可能包含着测量时的噪声、背隙、扭力纹波、伺服的延迟等。此动态误差函数用以指示第三电压信号与理论上的马达运转于第三转速v时的电压信号之间的差值,换句话说,动态误差函数可视为经低通滤波器Q(S)后所估计到的外界干扰力。
在步骤S108中,会依据上述的动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差。更详细来说,在步骤S108中,会将第三转速v的数学表示式(9)乘上此时的加速度并积分一个Tp周期时间(亦即取样所述至少一弦波其中之一),而可得到下式:
根据弦波信号正交的关系和周期信号的特性,可推导出下式:
再将数学表示式(12)与(13)代入数学表示式(11)中,据以计算出惯性系数估计误差ΔJ,其数学表示式如下所示:
其中,N是代表超过一个周期时间Tp内的取样次数,而T是取样时间。
另一方面,根据第三转速v与加速度为正弦信号的特性(第三转速v与加速度具有一个常数的偏移量),可得到下列的数学表示式:
因此
以及
且假设数学表示式(16)与(17)的假设是成立的,则可推导出粘滞系数估计误差ΔB,其数学表示式如下所示:
由数学表示式(14)可以得知,惯性系数估计误差ΔJ相关于所述至少一弦波其中之一的取样周期Tp内的动态误差函数乘以此时马达的加速度的总和以及取样周期Tp内的马达的加速度的平方的总和。由数学表示式(18)可以得知,粘滞系数估计误差ΔB相关于取样周期Tp内的动态误差函数乘以此时马达的转速v的总和、取样周期Tp内的第一库仑摩擦力FC乘以马达的转速v的总和以及取样周期Tp内的马达的转速v的平方的总和。藉此,马达的动态误差函数可重新定义为如下所示:
在步骤S110中,会依据粘滞系数估计误差ΔB与惯性系数估计误差ΔJ建立马达的精确数学模型。其中,马达的精确数学模型由数值迭代分析法所求得的精确粘滞系数以及精确惯性系数而据以建立的,其精确粘滞系数以及精确惯性系数可以由下列数学表示式而获得:
Bnew=Bold+ΔB
Jnew=Jold+ΔJ (20)
另外,在取样周期Tp内,将所有取样所得到的动态误差函数的值累加之后取平均值,可推导出马达的精确库仑摩擦力其数学表示式如下所示:
〔马达参数测量方法的另一实施例〕
请参照图6,图6为根据本公开另一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。需先一提的是,由于本实施例的马达参数测量方法的步骤S600~步骤S608皆分别相同于前一实施例的马达参数测量方法的步骤S100~步骤S108,故不再赘述,且在此定义前一实施例的步骤S100~步骤S104与本实施例的步骤S600~步骤S604皆为代号A。
与前一实施例的马达参数测量方法不同的是,本实施例的马达参数测量方法还包括有步骤S610、步骤S616以及步骤S614的步骤流程。在步骤S610中,会判断步骤S608所计算出的粘滞系数估计误差ΔB与惯性系数估计误差ΔJ是否小于一组预设值,以确定估计结果是否收敛。本公开在此不加以限制上述预设值的实际数值,本领域技术人员可以依据实际状况径行设计出合理的预设值。如果判断出步骤S608所计算出的粘滞系数估计误差ΔB与惯性系数估计误差ΔJ小于此预设值,则进入步骤S612。如果判断出步骤S608所计算出的粘滞系数估计误差ΔB与惯性系数估计误差ΔJ仍大于此预设值,则进入步骤S614。
在步骤S612中,会将步骤S608所计算出的粘滞系数估计误差ΔB与前一次计算出的粘滞系数B相加以获得一组精确粘滞系数Bnew,以及将步骤S608所计算出的惯性系数估计误差ΔJ与前一次计算出的惯性系数J相加以获得一组精确惯性系数Jnew,并依据此精确粘滞系数Bnew以及精确惯性系数Jnew建立马达的精确数学模型。
在步骤S614中,会将步骤S608所计算出的粘滞系数估计误差ΔB与前一次计算出的粘滞系数B相加以获得一组第二粘滞系数B’,以及将步骤S608所计算出的惯性系数估计误差ΔJ与前一次计算出的惯性系数J相加以获得一组第二惯性系数J’,并依据此第二粘滞系数B’与第二惯性系数J’建立马达的粗估数学模型,再将步骤S614所建立的粗估数学模型迭代入步骤S606中,直至步骤S610的粘滞系数估计误差ΔB与惯性系数估计误差ΔJ小于预设值。
〔马达参数测量系统的一实施例〕
请参照图7,图7为根据本公开一实施例的马达参数测量系统的功能方块图。此马达参数测量系统1适用于测量马达2的参数,以建立马达2的数学模型。如图7所示,此马达参数测量系统1主要包括输入模块10、检测模块12以及处理模块14,其中处理模块14电性连接于输入模块10与检测模块12之间,且输入模块10与检测模块12皆分别电性连接马达2。以下将分别就马达参数测量系统1中的各功能模块作详细说明。
输入模块10用以依序对马达2输入第一电压信号、第二电压信号与第三电压信号,以使马达2分别输出响应于第一电压信号的第一转速、响应于第二电压信号的第二转速与响应于第三电压信号的第三转速。检测模块12用以检测马达2的第一转速、第二转速与第三转速。在实际的操作中,输入模块10与检测模块12皆使用于第一实施例的马达参数测量方法中的步骤S100与步骤S104中,以及第二实施例的马达参数测量方法中的步骤S600与步骤S604中。
处理模块14用以执行先前实施例的马达参数测量方法的所有计算程序与判断程序,进而建立马达2的精确数学模型。在实际的操作中,处理模块14使用于第一实施例的马达参数测量方法中的步骤S102、步骤S106、步骤S108与步骤S110中,以及第二实施例的马达参数测量方法中的步骤S602、步骤S606、步骤S608、步骤S610、步骤S612与步骤S614中,故关于处理模块14的实际操作方式可以依据上述的马达参数测量方法的实施例中而轻易推知,故不再特别赘述。
综合以上所述,本公开实施例提供一种马达参数测量方法以及马达参数测量系统,通过对马达输入两组不同的电压信号以进行线性解析法,以获得一组粗估马达参数,再通过上述的粗估马达参数来进行数值迭代分析法,以获得一组精确马达参数,并通过此精确马达参数建立马达的精确数学模型。藉此,本公开的马达参数测量方法以及马达参数测量系统通过线性解析法所获得的粗估马达参数,可有效地提升进行数值迭代分析法的收敛速度,除了能加快马达参数的测量时间外,更能维持马达参数的高精准度。此外,本公开的马达参数测量方法以及马达参数测量系统可依据系统响应需求来设计控制器,且只需一次性即可完成整个马达参数的鉴别程序,且可以于线上进行马达参数的测量,十分具有实用性。
Claims (20)
1.一种马达参数测量方法,包括:
(A)依序对一马达输入一第一电压信号与一第二电压信号,以分别获得响应于该第一电压信号的一第一转速与响应于该第二电压信号的一第二转速;
(B)依据该第一电压信号、该第二电压信号、该第一转速与该第二转速而计算出一第一粘滞系数、一第一库仑摩擦力与一第一惯性系数,并依据该第一粘滞系数与该第一惯性系数建立该马达的一粗估数学模型;
(C)对该马达输入一第三电压信号,以获得响应于该第三电压信号的一第三转速;
(D)依据该第三电压信号、该粗估数学模型与该第三转速获得一动态误差函数,该动态误差函数用以指示该第三电压信号与理论上的该马达于该第三转速时的电压信号之间的差值;
(E)依据该动态误差函数计算出一粘滞系数估计误差与一惯性系数估计误差;以及
(F)依据该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差建立该马达的一精确数学模型。
2.如权利要求1所述的马达参数测量方法,其中在步骤(F)中还包括:
(G)判断该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差
是否小于一预设值;
(H)若该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差仍大于该预设值,将该粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得一第二粘滞系数,以及将该惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得一第二惯性系数,并依据该第二粘滞系数与该第二惯性系数建立该马达的该粗估数学模型;
(I)重复执行步骤(D)、步骤(E)、步骤(G)与步骤(H),直至该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差小于该预设值;以及
(J)将步骤(I)所获得的该粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得一精确粘滞系数,以及将步骤(I)所获得的该惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得一精确惯性系数,并依据该精确粘滞系数与该精确惯性系数建立该马达的该精确数学模型。
3.如权利要求2所述的马达参数测量方法,其中在步骤(G)后,如果该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差小于该预设值时,则将步骤(E)所获得的该粘滞系数估计误差与该第一粘滞系数相加以获得另一精确粘滞系数,以及将步骤(E)所获得的该惯性系数估计误差与该第一惯性系数相加以获得另一精确惯性系数,并依据另一该精确粘滞系数与另一该精确惯性系数建立该马达的该精确数学模型。
4.如权利要求2所述的马达参数测量方法,其中在步骤(F)中还包括依据该第一库仑摩擦力与步骤(I)所获得的该粘滞系数估计误差而获得该马达的一精确库仑摩擦力。
5.如权利要求1所述的马达参数测量方法,其中该第三转速对时间的波形为至少一弦波。
6.如权利要求5所述的马达参数测量方法,其中在步骤(E)中还包括取样该至少一弦波其中之一。
7.如权利要求5所述的马达参数测量方法,其中该惯性系数估计误差相关于该至少一弦波其中之一的一取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马达的加速度的总和以及该取样周期内的该马达的加速度的平方的总和,该粘滞系数估计误差相关于该取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马达的转速的总和、该取样周期内的该第一库仑摩擦力乘以该马达的转速的总和以及该取样周期内的该马达的转速的平方的总和。
8.如权利要求1所述的马达参数测量方法,其中在步骤(A)中还包括于该第一电压信号的电压电平于一预设时间内皆为定值时才获得此时响应于该第一电压信号的该第一转速,以及在该第二电压信号的电压电平于该预设时间内皆为定值时才获得此时响应于该第二电压信号的该第二转速。
9.如权利要求8所述的马达参数测量方法,其中于获得该第一转速与该第二转速的过程中,响应于该第一电压信号与该第二电压信号所形成的该马达的转速对时间的波形为梯形波。
10.如权利要求1所述的马达参数测量方法,其中在步骤(B)中还包括通过最小平方回归法计算出该第一粘滞系数、该第一库仑摩擦力与该第一惯性系数。
11.一种马达参数测量系统,适用于测量一马达的参数,该马达参数测量系统包括:
一输入模块,电性连接该马达,用以依序对该马达输入一第一电压信号、一第二电压信号与一第三电压信号,以使该马达分别输出响应于该第一电压信号的一第一转速、响应于该第二电压信号的一第二转速与响应于该第三电压信号的一第三转速;
一检测模块,电性连接该马达,用以检测该马达的该第一转速、该第二转速与该第三转速;以及
一处理模块,电性连接该输入模块与该检测模块,用以依据该第一电压信号、该第二电压信号、该第一转速与该第二转速而计算出一第一粘滞系数、一第一库仑摩擦力与一第一惯性系数,并于依据该第一粘滞系数与该第一惯性系数建立该马达的一粗估数学模型后,再依据该第三电压信号、该粗估数学模型与该第三转速获得一动态误差函数,再依据该动态误差函数计算出一粘滞系数估计误差与一惯性系数估计误差,最后依据该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差建立该马达的一精确数学模型;
其中,该动态误差函数用以指示该第三电压信号与理论上的该马达于该第三转速时的电压信号之间的差值。
12.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该处理模块于依据该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差以建立该马达的该精确数学模型时,还包括判断该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差是否小于一预设值,且该处理模块于判断出该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差小于该预设值时,该处理模块将该粘滞系数估计误差与该第一粘滞系数相加以获得一精确粘滞系数,以及将该惯性系数估计误差与该第一惯性系数相加以获得一精确惯性系数,并依据该精确粘滞系数与该精确惯性系数建立该马达的该精确数学模型。
13.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该处理模块还依据该第一库仑摩擦力与该粘滞系数估计误差而获得该马达的一精确库仑摩擦力。
14.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该第三转速对时间的波形为至少一弦波。
15.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该处理模块于依据该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差以建立该马达的该精确数学模型时,还包括判断该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差是否小于一预设值,且该处理模块于判断出该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差仍大于该预设值时,该处理模块还将该粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得一第二粘滞系数以及将该惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得一第二惯性系数,并于依据该第二粘滞系数与该第二惯性系数建立该马达的该粗估数学模型后,该处理模块重复执行依据该第三电压信号、该粗估数学模型与该第三转速获得该动态误差函数、依据该动态误差函数计算出另一粘滞系数估计误差与另一惯性系数估计误差、判断另一该粘滞系数估计误差与另一该惯性系数估计误差是否小于该预设值,直至该处理模块判断出另一该粘滞系数估计误差与另一该惯性系数估计误差小于该预设值后,该处理模块才将另一该粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加以获得一精确粘滞系数以及将另一该惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加以获得一精确惯性系数,并依据该精确粘滞系数与该精确惯性系数建立该马达的该精确数学模型。
16.如权利要求14所述的马达参数测量系统,其中该处理模块于依据该动态误差函数计算出该粘滞系数估计误差与该惯性系数估计误差的过程中还包括取样该至少一弦波其中之一。
17.如权利要求16所述的马达参数测量系统,其中该惯性系数估计误差相关于该至少一弦波其中之一的一取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马达的加速度的总和以及该取样周期内的该马达的加速度的平方的总和,该粘滞系数估计误差相关于该取样周期内的该动态误差函数乘以此时该马达的转速的总和、该取样周期内的该第一库仑摩擦力乘以该马达的转速的总和以及该取样周期内的该马达的转速的平方的总和。
18.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该检测模块于检测该马达的该第一转速与该第二转速的过程中,该检测模块于该第一电压信号的电压电平于一预设时间内皆为定值时才获得此时响应于该第一电压信号的该第一转速,以及在该第二电压信号的电压电平于该预设时间内皆为定值时才获得此时响应于该第二电压信号的该第二转速。
19.如权利要求18所述的马达参数测量系统,其中该检测模块于检测该马达的该第一转速与该第二转速的过程中,响应于该第一电压信号与该第二电压信号所形成的该马达的转速对时间的波形为梯形波。
20.如权利要求11所述的马达参数测量系统,其中该处理模块于依据该第一电压信号、该第二电压信号、该第一转速与该第二转速而计算出该第一粘滞系数、该第一库仑摩擦力与该第一惯性系数的过程中,该处理模块还通过最小平方回归法计算出该第一粘滞系数、该第一库仑摩擦力与该第一惯性系数。
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