CN105978428A - 伺服马达系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种伺服马达系统及其控制方法，可快速调整速度控制器。当伺服马达系统以预定速度运转时估测转矩常数及摩擦系数。当伺服马达系统减速时则估测惯量。在估测完成前述参数之后可立即设定伺服马达系统的控制增益。全部自动调整的过程无需人力且仅需1秒左右。伺服马达系统的电流设定模块可让伺服马达系统能稳定运作，避免因为系统不稳定产生控制误差。另外，初始值设定模块、转矩常数估算器、初始惯量估算器、摩擦系数估算单元及惯量估算单元可让伺服马达系统得出精确的转矩常数、惯量及摩擦系数等参数，对于伺服马达系统能更精确且快速地调整。

Description

伺服马达系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种伺服马达系统及其控制方法，特别是涉及一种用于快速估测对应伺服马达系统的转矩常数、惯量及摩擦系数等参数且能够稳定运作的伺服马达系统及其控制方法。

背景技术

伺服马达系统已广泛应用于现今工业界，如半导体制程设备、机械加工平台、机器人、自动化机器等。伺服马达系统的控制需有迅速自动调整的能力，如此才能使伺服马达系统能够稳定运作，并降低人工调整的成本，提升产品的竞争力。

由于各伺服马达系统的机构特性差异，其对应的转矩常数、惯量及摩擦系数也随之相异，目前尚待解决的课题，是快速估测转矩常数、惯量及摩擦系数等参数且控制伺服马达系统能够稳定运作。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改善先前技术的伺服马达系统及其控制方法。

本发明的伺服马达系统的控制方法中，该伺服马达系统具有一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流、该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路。该方法包括下述步骤：该电流控制回路依据电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω₀。该控制装置配合d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω₀升速至另一预定速度ω₁，且于该预定速度ω₁估算对应该伺服马达系统的转矩常数，及/或配合于该预定速度ω₁降速时估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数。

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该控制装置对于该电流控制回路输入电流命令i^* _q＝i₁并对该电流控制回路的电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于该稳定速度ω₀且输出电流i_q＝i₂；

当该伺服马达系统定速于该稳定速度ω₀时，该控制装置依据一第一公式换算d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo，其中，

该第一公式：v_d0＝-ω₀*L_q*i_q及v_q0＝ω_γ*L_d*i_d+ω_γ*λ，

L_q及L_d的定义分别为q轴及d轴电感、i_q及i_d的定义分别为q轴及d轴电流、ω_v的定义为速度回路带宽，及λ为磁通链；及

该控制装置输入该d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo至该电流控制回路，使该电流控制回路的q轴的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q。

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：当该电流控制回路的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q时，该控制装置令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系统加速到该预定速度ω₁，在该预定速度ω₁的状态下换算一摩擦系数

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：当该伺服马达系统速度到达该预定速度ω₁时，该控制装置使该伺服马达系统在降速之前依据一第二公式于输入电流指令i^* _q＝0时计算一初始转矩常数K_t0及输入电流指令i^* _q＝i₁计算一初始惯量J₀，并将该初始转矩常数K_t0及该初始惯量J₀依据一第三公式换算一速度控制增益K_{p_v0}：及K_{i_v0}，其中，

该第二公式：及v_q的定义为q轴电压，ω的定义为马达机械转速，a的定义为加速度，i_q的定义为q轴电流，

该第三公式：K_{p_v0}＝2·ω_v·J₀及及

该控制装置对于该速度控制回路输入该速度控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}。

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，该控制装置并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该伺服马达系统从输入电流指令i^* _q＝i₁改为输入电流指令i^* _q＝0，再转换成以该速度控制回路进行速度控制于其速度等于该预定速度ω₁时，该控制装置量测该预定速度ω₁对应的输出电流i_q＝i₃，并依据该预定速度ω₁及该输出电流i_q＝i₃依据一第四公式换算一转矩常数并依据该转矩常数换算该摩擦系数其中，

该第四公式： ${\hat{K}}_e=\frac{v_q-i_3*r_s}{{\mathrm{\ω}}_1},{\hat{K}}_t=1.5x{\hat{K}}_e$ 及 $\hat{B}=\frac{\hat{K}{\mathrm{txi}}_3}{{\mathrm{\ω}}_1},$

v_q的定义为q轴电压、r_s的定义为电阻；及

该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该第四公式计算的摩擦系数依据一第五公式以曲线拟合方式估算该惯量

该第五公式：ω(t)＝M*e^N*t及其中，M的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的速度初始值、N的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的时间常数。

本发明的伺服马达系统的控制方法，该方法还包括下述步骤：该控制装置依据该摩擦系数及该惯量以一第六公式换算该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}设定该速度控制回路，其中，

该第六公式： $K_{p\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{J}$ 及 $K_{i\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{B}.$

本发明一种伺服马达系统，包括一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流，该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该电流控制回路的电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω₀，且该控制装置配合d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω₀升速至另一预定速度ω₁，且于该预定速度ω₁估算对应该伺服马达系统的转矩常数及/或配合于该预定速度ω₁降速时估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数

本发明的伺服马达系统，该控制装置具有：一初始值设定模块，令该电流控制回路的输入电流指令i^* _q＝0，当该伺服马达系统降速之前，计算一初始转矩常数K_t0及一初始惯量J₀，并将该初始转矩常数k_t0及该初始惯量J₀换算一初速控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}，且以该初速控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}设定该速度控制回路；

一摩擦系数估算单元，当该电流控制回路的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q时，令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系统加速至该预定速度ω₁，在该预定速度ω₁的状态下换算一摩擦系数及

一惯量估算单元，控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量

本发明的伺服马达系统，该控制装置于该预定速度ω₁时量测该预定速度ω₁对应的输出电流i_q，并依据该预定速度ω₁及该输出电流i_q换算一转矩常数及依据转矩常数换算一摩擦系数且依据该摩擦系数及该惯量换算该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}设定该速度控制回路以使该伺服马达系统稳定运作。

本发明的功效在于：伺服马达系统的电流设定模块可让伺服马达系统能稳定运作，避免因为系统不稳定产生控制误差。另外，初始值设定模块、转矩常数估算器、初始惯量估算器、摩擦系数估算单元及惯量估算单元可让伺服马达系统得出精确的转矩常数、惯量及摩擦系数等参数，对于伺服马达系统能更精确且快速地调整。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施例详细说明中清楚地呈现，其中：

图1是一系统方块图，说明本发明伺服马达系统的实施例；

图2是一控制方块图，说明该实施例具有的位置控制回路组件；

图3是一控制方块图，说明该实施例具有的速度控制回路组件；

图4是一控制方块图，说明该实施例具有的电流控制回路组件；

图5是一曲线图，说明本发明伺服马达系统的控制方法的实施例的电流指令、输出电流及输出速度；

图6是一局部放大曲线图，说明图5的该实施例在降速状态的取样速度；及

图7是一曲线图，说明依据该实施例的输出速度曲线实施而得出的转矩常数、摩擦系数及惯量。

具体实施方式

参阅图1，本发明的实施例中，伺服马达系统100是一永磁同步马达系统，其包括一控制装置1及一主机3，主机3包括一位置控制回路30、一速度控制回路31、一电流控制回路32及一电动机33。伺服马达系统100用以配合一负载机构2运作并估算能稳定驱动负载机构2所需的转矩常数摩擦系数及惯量

需事先说明的是，本实施例内容有加「*」的符号为命令值，例如，ω*为速度命令，i_q ^*为q轴电流命令。有加「^」符号为估测值，例如，为估测的惯量。没有加「*」或「^」的符号为实际值，例如，ω为实际马达转速，iq为实际之q轴输出电流，J为实际之惯量，以此类推。

参阅图2及图3，位置控制回路30用以产生速度控制回路31所需的速度命令ω*，其应用位置控制方程式的一种实施态样如公式1，其结合公式1的位置控制方块图如图2所示，其中，K_{p_p}为依据截止频率(cutoff frequency)设置的带宽增益，然而，其他类似的位置转换方程式亦适用，不以公式1为限制。

$\frac{\mathrm{\θ}\left(s\right)}{{\mathrm{\θ}}^{*}\left(s\right)}=\frac{K_{p\_p}}{s+K_{p\_p}}$ 公式1

速度控制回路31可应用速度控制方程式的一种实施态样如公式2，其结合公式2的速度控制方块图如图3所示，其中，ω_v为依据截止频率设置的速度回路带宽，然而，其他类似的速度转换方程式亦适用，不以公式2为限制。

$\frac{\mathrm{\ω}\left(s\right)}{{\mathrm{\ω}}^{*}\left(s\right)}=\frac{K_{i\_v}/B}{s+K_{i\_v}/B}=\frac{{\mathrm{\ω}}_v}{s+{\mathrm{\ω}}_v}$ 公式2

电流控制回路32可应用电流控制方程式的一种实施态样如公式3，其结合公式3的电流控制方块图如图4所示，但不以此为限。

$\frac{i_q\left(s\right)}{i_q^{*}\left(s\right)}=\frac{K_{p\_iq}/L_q}{s+K_{p\_iq}/L_q}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{iq}}{s+{\mathrm{\ω}}_{iq}}$ 公式3

其中，L_q的定义为马达的q轴电感(q-axis inductance)。

参阅图1至图4，控制装置1包括一电流设定模块11、一初始值设定模块12、一转矩常数估算器13、一初始惯量估算器14、一摩擦系数估算单元15、一惯量估算单元16、一第一计算器171及一第二计算器172。

本实施例中，控制装置1是一电子计算器，借由前述软件程序组件或韧体组件的功能模块交互协同运作以执行本发明伺服马达系统100的控制方法，并配合如图5的时点t₀～t₆的控制过程中计算出各种待求解的参数后，依据求解出来的估测参数进行设定并借此驱动电动机33配合负载机构2运作。

参阅图3，速度控制回路31采用比例调节和积分调节控制器(proportional integral controller)，并依据如图2的位置控制回路30提供的速度命令ω*与马达实际的输出速度ω相减得到速度误差，以待求解的比例增益K_{p_v}和积分增益K_{i_v}处理后得到一转矩命令T^* _e，接着，转矩命令T^* _e与转矩常数相除后产生一电流命令i^*，电流命令i^*包括q轴的电流命令i^* _q及d轴的电流命令i^* _d，本实施例采用q轴电流命令i^* _q，d轴电流命令i^* _d设为零。

参阅图4，并配合图3，由于电流控制回路32的输出变化比速度控制回路31的输出变化快很多，本实施例将电流控制回路32的转移函数视为1，代表电流命令i^* _q等于实际输出电流i_q。已知实际输出电流i_q乘上转矩常数K_t后为实际输出转矩T_e，且实际输出转矩T_e减掉实际负载转矩T_L后，经由惯量J与摩擦系数B产生伺服马达系统100的实际输出速度ω。电流控制回路32采用比例调节和积分调节控制器，在q轴的电流控制方面，电流命令i^* _q与回授电流i_q相减得到电流误差，依据待求解的比例增益和积分增益处理后，再加上解耦合电压v_qo之后即为q轴的实际输出电压v_q。同理，在d轴的电流控制方面，电流命令i^* _d与回授电流i_d相减得到电流误差，再将电流误差依据待求解的比例增益和积分增益处理后，再加上解耦合电压v_do即为d轴的实际输出电压v_d。本实施例中，d,q两轴的比例调节和积分调节控制器在电流误差积分之后还具有一限制器321，且以该限制器321将电流误差积分值限制在合理的范围。

参阅图1及图5，各组件在不同时间区间的作用说明如下。

于时点t₀～t₁—电流设定模块11对电流控制回路32输入电流命令i^* _q，电流控制回路32对电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使伺服马达系统100的实际马达转速达到一稳定速度ω₀且输出电流i_q＝i₂。

详细而言，伺服马达系统100开始动作时，电流设定模块11对于电流控制回路32输入一电流命令i^* _q＝i₁，电流控制回路32对电流命令i^* _q＝i₁以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使伺服马达系统100在时点t₁达到稳定速度ω₀且输出电流i_q＝i₂。

于时点t₁～t₂—伺服马达系统100的实际马达转速定速于稳定速度ω₀时，初始值设定模块12计算d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo。

详细而言，当伺服马达系统100定速于稳定速度ω₀时，依据公式4换算d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo。

v_d0＝-ω₀*L_q*i_q及v_q0＝ω_v*L_d*i_d+ω_v*λ 公式4

公式4中，L_q及L_d的定义分别为q轴及d轴电感、i_q及i_d的定义分别为q轴及d轴电流、ω_v的定义为速度回路带宽，及λ为磁通链(flux linkage)。「磁通链」的计算方式请参照2010年出版的"PermanentMagnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives"的第三章的第227～233页。

然后，初始值设定模块12输入该d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo至该电流控制回路32，使该电流控制回路32的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q，且随着输出电流i_q增加而以前馈控制方式提高输出速度，也就是升速。

于时点t₂～t₃—伺服马达系统100维持对于电流控制回路32输入电流命令i^* _q，且令电流控制回路32放宽电流误差之积分限制，使伺服马达系统100于时点t₃达到预定速度ω₁。

于时点t₃～t₄—伺服马达系统100的实际马达转速达到预定速度ω₁时，电流设定模块11令电流控制回路32的输入电流命令i^* _q＝0，借此使伺服马达系统100稍微降速，且在降速之前配合转矩常数估算器13计算一初始转矩常数K_t0及初始惯量估算器14计算一初始惯量J₀，第一计算器171并将初始转矩常数K_t0及初始惯量J₀换算一初速控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}。

详细而言，当伺服马达系统100定速于预定速度ω₁时，伺服马达系统100依据公式5于输入电流指令i^* _q＝0时计算一初始转矩常数K_t0及输入电流指令i^* _q＝i₁计算一初始惯量J₀，使伺服马达系统100依据公式5计算一初始转矩常数K_t0及一初始惯量J₀。

$K_{t0}=\frac{3}{2}*\frac{v_q}{\mathrm{\ω}}$ 及 $J_0=\frac{K_{t0}*i_1}{a}$ 公式5

公式5中，v_q的定义为q轴电压，ω的定义为实际速度，a的定义为由稳定速度ω₀升速到预定速度ω₁的加速度，i_q的定义为q轴电流。

将初始转矩常数K_t0及初始惯量J₀依据公式6换算一速度控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}。

K_{p_v0}＝2·ω_v·J₀及 公式6

公式6中，ω_v的定义为如公式2的速度回路带宽。

完成前述计算后，改由速度控制回路31以初速控制增益K_{i_v0}设定速度控制回路31。其中，如图5于时点t₃开始具有部分凹陷曲线是因为控制系统由电流控制转换成速度控制时有一小段时间强制电流命令i^* _q为零所致。详细而言，速度控制回路31依据速度控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}，使伺服马达系统100改为预定速度ω₁而重新定速。

接着，于时点t₄当摩擦系数估算单元15在预定速度ω₁的状态下换算一摩擦系数

详细而言，当输出速度ω等于该预定速度ω₁时，量测该预定速度ω₁对应的输出电流i_q＝i₃，转矩常数估算器13并依据该预定速度ω₁及该输出电流i₃依据公式7换算转矩常数及摩擦系数估算单元15依据转矩常数换算摩擦系数

${\hat{K}}_e=\frac{v_q-i_3*r_s}{{\mathrm{\ω}}_1},{\hat{K}}_t=1.5x{\hat{K}}_e$ 及 $\hat{B}=\frac{\hat{K}{\mathrm{txi}}_3}{{\mathrm{\ω}}_1},$ 公式7

公式7中，v_q的定义为q轴电压、r_s的定义为电阻。

于时点t₄～t₇—控制伺服马达系统100停止运作，使伺服马达系统100开始减速，惯量估算单元16依据减速期间的时点t₅～t₆测得的速度曲线取样数个速度配合摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量

参阅图6，详细而言，控制伺服马达系统100停止运作以使伺服马达系统100减速，并在降至输出速度ω₂(在输出速度ω₀～ω₁之间)，依据减速期间的时点t₅～t₆之间测得的速度曲线取样数个速度ω_d1～ω_dn。然后，惯量估算单元16配合该摩擦系数依据公式8以曲线拟合方式估算惯量

ω(t)＝M*e^N*t及 公式8

公式8中，ω(t)代入多个已知的取样速度ω_d1～ω_dn及t代入对应取样速度ω_d1～ω_dn的时间d₁～d_n可求出M及N，M的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的速度初始值、N的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的时间常数，然后，将摩擦系数除以N就可求出惯量

经过如前述的控制流程后，第二计算器172取得摩擦系数估算单元15的摩擦系数及惯量估算单元16的惯量并依据摩擦系数及惯量以公式9换算速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以增益K_{i_v}设定速度控制回路31，使伺服马达系统100达成稳定运作的需求，其中，ω_v的定义为如公式2的速度回路带宽。

$K_{p\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{J}$ 及 $K_{i\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{B}$ 公式9

因此，依据时点t₀～t₆的控制过程中计算出摩擦系数及惯量后，从时点t₆开始依据摩擦系数及惯量计算速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}设定伺服马达系统100，如此就能使得伺服马达系统100稳定运作而达到良好的效能。

参阅图7，说明实际实验结果的其中一范例，在升速阶段可测得转矩常数为0.48(Nm/A)，升速为1500rpm后降速测得初始惯量J₀为1.4*10^-3(kg*m²)，且在降速过程中测得摩擦系数为2.54*10^-3(Nm/rad/s)，而在停止运作之前测得实际惯量为3.44*10^-4(kg*m²)，其自动调整时间只需耗时大约1.4秒。

参阅表1，在对照实验方面，本发明方法估测的惯量对照手动设定方法的惯量之间的误差值约5％左右，本发明方法估测的摩擦系数对照手动设定方法的摩擦系数之间的误差值皆为约5.1％左右，本发明方法估测的转矩常数对照手动设定方法的转矩常数之间的误差值则为约1.5％。

表1

	手动设定	本发明方法	误差百分比
				惯量	3.28x10-4	3.44x10-4	5％
摩擦系数	2.33x10-3	2.45x10-3	5.1％

转矩常数

0.486

0.478

1.5％

依据前述，伺服马达系统100依据本发明伺服马达系统的控制方法可对马达进行估测且将估测参数自动转换为速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，实验结果证实可在大约1.4秒自动完成精确估测，达成设计的动态效能(dynamic performance)。此外，测得的频率响应也具有稳定的动态效能。

综上所述，伺服马达系统100的电流设定模块11对电流控制回路32的电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制可让伺服马达系统100能稳定运作，避免因为系统不稳定产生控制误差。另外，初始值设定模块12、转矩常数估算器13、初始惯量估算器14、摩擦系数估算单元15及惯量估算单元16可借由完成如图5的控制流程，借此估测出的转矩常数惯量及摩擦系数等参数，对于伺服马达系统100能更精确且快速地调整，故确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种伺服马达系统的控制方法，该伺服马达系统具有一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流、该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，其特征在于：该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该方法包括下述步骤：

该电流控制回路依据电流命令以及输出电流的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω₀；

该控制装置产生d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω₀升速至另一预定速度ω₁，且于该预定速度ω₁估算对应该伺服马达系统的转矩常数，及/或配合于该预定速度ω₁估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数。

2.根据权利要求1所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

该控制装置对于该电流控制回路输入电流命令i^* _q＝i₁并对该电流控制回路的电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于该稳定速度ω₀且输出电流i_q＝i₂；

当该伺服马达系统定速于该稳定速度ω₀时，该控制装置依据一第一公式换算d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo，其中，

该第一公式：v_d0＝-ω₀*L_q*i_q及v_q0＝ω_Y*L_d*i_d+ω_y*λ，

L_q及L_d的定义分别为q轴及d轴电感、i_q及i_d的定义分别为q轴及d轴电流、ω_v的定义为速度回路带宽，及λ为磁通链；及

该控制装置输入该d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo至该电流控制回路，使该电流控制回路的q轴的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q。

3.根据权利要求2所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

当该电流控制回路的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q时，该控制装置令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系统加速到该预定速度ω₁，在该预定速度ω₁的状态下换算一摩擦系数

4.根据权利要求3所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

当该伺服马达系统速度到达该预定速度ω₁时，该控制装置使该伺服马达系统在降速之前依据一第二公式于输入电流指令i^* _q＝0时计算一初始转矩常数K_t0及输入电流指令i^* _q＝i₁计算一初始惯量J₀，并将该初始转矩常数K_t0及该初始惯量J₀依据一第三公式换算一速度控制增益K_{p_v0}：及K_{i_v0}，其中，

该第二公式：及v_q的定义为q轴电压，ω的定义为马达机械转速，a的定义为加速度，i_q的定义为q轴电流，

该第三公式：K_{p_v0}＝2·ω_v·J₀及及

该控制装置对于该速度控制回路输入该速度控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}。

5.根据权利要求4所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，该控制装置并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量

6.根据权利要求5所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

该伺服马达系统从输入电流指令i^* _q＝i₁改为输入电流指令i^* _q＝0，再转换成以该速度控制回路进行速度控制于其速度等于该预定速度ω₁时，该控制装置量测该预定速度ω₁对应的输出电流i_q＝i₃，并依据该预定速度ω₁及该输出电流i_q＝i₃依据一第四公式换算一转矩常数并依据该转矩常数换算该摩擦系数其中，

该第四公式： ${\hat{K}}_e=\frac{v_q-i_3*r_s}{{\mathrm{\ω}}_1},$ ${\hat{K}}_t=1.5x{\hat{K}}_e$ 及 $\hat{B}=\frac{\hat{K}\mathrm{tx}{i}_3}{{\mathrm{\ω}}_1},$

v_q的定义为q轴电压、r_s的定义为电阻；及

该控制装置控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该第四公式计算的摩擦系数依据一第五公式以曲线拟合方式估算该惯量

该第五公式：ω(t)＝M*e^N*t及其中，M的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的速度初始值、N的定义为马达转速以指数函数形式作曲线拟合得到的时间常数。

7.根据权利要求6所述的伺服马达系统的控制方法，其特征在于：还包括下述步骤：

该控制装置依据该摩擦系数及该惯量以一第六公式换算该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}设定该速度控制回路，其中，

该第六公式： $K_{p\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{J}$ 及 $K_{i\_v}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{\γ}}*\hat{B}.$

8.一种伺服马达系统，包括一电流控制回路、一速度控制回路及一控制装置，该电流控制回路依据电流命令控制该伺服马达系统的输出电流，该速度控制回路依据速度命令控制该伺服马达系统的输出速度，其特征在于：

该控制装置用以设定该电流控制回路及该速度控制回路，且该电流控制回路的电流命令i^* _q以及输出电流i_q的电流误差进行积分限制，使该伺服马达系统定速于一稳定速度ω₀，且该控制装置配合d轴及q轴的解耦电压v_do,v_qo以前馈控制方式令该伺服马达系统自该稳定速度ω₀升速至另一预定速度ω₁，且于该预定速度ω₁估算对应该伺服马达系统的转矩常数及/或配合于该预定速度ω1降速时估算对应该伺服马达系统的惯量或摩擦系数

9.根据权利要求8所述的伺服马达系统，其特征在于：该控制装置具有：

一初始值设定模块，令该电流控制回路的输入电流指令i^* _q＝0，当该伺服马达系统降速之前，计算一初始转矩常数K_tO及一初始惯量J₀，并将该初始转矩常数k_t0及该初始惯量J₀换算一初速控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}，且以该初速控制增益K_{p_v0}及K_{i_v0}设定该速度控制回路；

一摩擦系数估算单元，当该电流控制回路的输出电流i_q跟随该电流命令i^* _q时，令该电流控制回路放宽电流误差之积分限制，使该伺服马达系统加速至该预定速度ω₁，在该预定速度ω₁的状态下换算一摩擦系数及

一惯量估算单元，控制该伺服马达系统停止运作以使该伺服马达系统开始减速，并依据减速期间测得的速度曲线取样数个速度配合该摩擦系数以曲线拟合方式估算一惯量

10.根据权利要求9所述的伺服马达系统，其特征在于：该控制装置于该预定速度ω₁时量测该预定速度ω₁对应的输出电流i_q，并依据该预定速度ω₁及该输出电流i_q换算一转矩常数及依据转矩常数换算一摩擦系数且依据该摩擦系数及该惯量换算该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}，并以该速度控制增益K_{p_v}及K_{i_v}设定该速度控制回路以使该伺服马达系统稳定运作。