CN110208691B

CN110208691B - 一种电机负荷参数检测方法及设备

Info

Publication number: CN110208691B
Application number: CN201810167013.6A
Authority: CN
Inventors: 山崎刚; 付淑君; 全冬梅
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: CN110208691A

Abstract

涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机负荷参数检测方法及设备，可对电机转子施加设定恒定转矩，通过测量设定组数的负载旋转速度以及对应的加速度，联立方程组，便可计算出负载的惯性力矩、电机和负载的总粘性摩擦系数，和/或电机和负载的总库伦摩擦系数等负荷参数。并且，在检测电机负荷参数时，将电机的惯性力矩和负载的惯性力矩进行分开考量，即将电机和负载看作为二惯性系统而非一个整体进行负荷检测，与系统的实际形态更为接近，使得负荷参数的检测结果更加准确；另外，在检测过程中还考虑到了系统的总粘性摩擦和总库伦摩擦，进一步提高了负荷参数检测结果的准确性。

Description

一种电机负荷参数检测方法及设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机负荷参数检测方法及设备。

背景技术

电机(Electric Machinery)，俗称“马达”，是一种依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置。电机通过与负载连接，带动负载转动；速度控制器根据电机的转速反馈，控制电机的转速。

电机负荷参数的检测精度，直接影响到电机运转的稳定性(即无振动的稳定运转)以及适用位置控制时的定位设置时间。不同控制模型所使用的负荷参数可能有所不同。需要用到的负荷参数主要可包括负载的惯性力矩、电机和负载连接的弹簧常数、电机和负载的总惯性力矩、电机和负载的粘性摩擦系数，或者电机和负载的库伦摩擦系数等。

现有技术的电机负荷参数的检测方法，通常是将电机和负载这两个惯性体一体化，即将电机和负载看作为一体而旋转，这明显与系统的真实形态是不相符的，因此，势必会影响到负荷参数检测的准确性，进而会影响电机控制的稳定性以及定位设置时间。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机负荷参数检测方法及设备，用以提高电机负荷参数的检测精度。

本发明实施例提供了一种电机负荷参数检测方法，所述方法包括：检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；以及，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

即，对电机转子施加设定恒定转矩，通过测量设定组数的负载旋转速度以及对应的加速度，联立方程组，便可计算出负载的惯性力矩、电机和负载的总粘性摩擦系数，和/或电机和负载的总库伦摩擦系数等负荷参数。

相应地，本发明实施例还提供了一种电机负荷参数检测设备，包括：

第一检测单元，用于检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；

第二检测单元，用于检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；以及，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；

处理单元，用于根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种电机负荷参数检测方法及设备，可检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；以及，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；最后，根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上；也就是说，在检测电机负荷参数时，将电机的惯性力矩和负载的惯性力矩进行分开考量，即将电机和负载看作为二惯性系统而非一个整体进行负荷检测，与系统的实际形态更为接近，使得负荷参数的检测结果更加准确；另外，在检测过程中还考虑到了系统的总粘性摩擦和总库伦摩擦，进一步提高了负荷参数检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1所示为本发明实施例中的二惯性系统的一种控制模型示意图；

图2所示为本发明实施例中的电机负荷参数检测方法的适用场景示意图；

图3所示为本发明实施例中的电机负荷参数检测方法的步骤流程图；

图4所示为本发明实施例中的电机负荷参数检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在电机控制模型中，需要用到电机的性能参数和负荷参数，不同控制模型使用的性能参数和负荷参数可能有所不同。需要用到的参数主要包括：电机的惯性力矩、负载的惯性力矩、电机和负载连接的弹簧常数、电机和负载的总惯性力矩、电机和负载的粘性摩擦系数，或者电机和负载的库伦摩擦系数等。

其中，有些参数是电机的固有参数，在出厂时就可以检测到，例如，电机的惯性力矩；有些参数则和负载相关，需要带载检测，例如：负载的惯性力矩、电机和负载连接的弹簧常数、电机和负载的总惯性力矩、电机和负载的粘性摩擦系数，或者电机和负载的库伦摩擦系数等。

在一惯性系统中，通常将电机和负载看作为一体而旋转，因此，在带载检测中，只需检测电机和负载的总惯性力矩，而无需检测负载的惯性力矩以及电机和负载连接的弹簧常数等。

而在实际生产中，电机转子与负载之间通过转轴形成刚性连接，当电机转子被施加一定转矩并带动负载转动时，电机与负载之间有可能产生共振，它们之间的振动为固有振动，振动频率为固有振动频率(即共振频率)；因此，二惯性系统与电机带动负载的实际形态更为接近。

例如，图1所示为二惯性系统的一种控制模型示意图，其中，速度控制器11用于输出转矩指令，以使电机14的转速与速度指令一致；滤波器12用于对转矩指令进行滤波处理，限制器13用于限制转矩指令的大小，滤波器12和限制器13可确保系统的稳定性，尽量避免给系统提供过大的转矩或者转速变化波动过大；电机14的输出侧可以检测到电机14的转子转速，积分器15的输出为电机14的转子旋转位置，第一系数16是弹簧系数，其输出为从电机14的转子输出的转矩，负载17的输出为负载17的转速；第二系数18为粘性摩擦系数，其输出为该二惯性系统的粘性摩擦转矩，阶跃函数器19的输出为该二惯性系统的库伦摩擦转矩。其中，电机14的传递函数为

负载17的传递函数为

J_m为电机14的惯性力矩，J_L为负载17的惯性力矩。

由此可见，在二惯性系统中，在电机14第一次带动负载17而运转之前，不仅需要对负载17的各负荷参数进行检测，尤其是需要对负载的惯性力矩进行独立检测，并将检测到的各负荷参数输入到电机控制模型中，才能实现对电机的精确控制。

本发明实施例提供了一种电机负荷参数检测方法，如图2所示，为本发明实施例提供的电机负荷参数检测方法的适用场景示意图。电机22转子与负载23通过转轴连接并带动负载23转动，速度控制单元21控制电机22的转速，并对电机22进行速度反馈控制，因此，检测电机22的负荷参数，对于实现电机22控制是非常必要的；进而，在电机22第一次带动负载23之前，需要对负载23的各负荷参数进行检测。

需要说明的是，电机22带动负载23转动时，在电机22和负载23中，都会在使该二惯性系统(电机22和负载23)停止旋转的方向上产生摩擦转矩，忽略静止摩擦的话，转动过程中的摩擦转矩由粘性摩擦转矩和库伦摩擦转矩组成；因此，存在以下关系：

T_m＝D*V+D₀；

其中，T_m为电机22和负载23的总摩擦转矩，D为电机22和负载23的总粘性摩擦系数，V为负载23的转速，D₀为电机22和负载23的总库伦摩擦系数。

另外，在二惯性系统中，还存在以下关系：

T-T_m＝(J_m+J_L)*α；

其中，T为对电机22转子施加的转矩，J_m为已知的电机22的惯性力矩，J_L为负载23的惯性力矩，α为负载23的加速度。

由上述内容可知，对电机22转子施加设定恒定转矩T₀，通过测量设定组数负载23的旋转速度以及该速度对应的加速度，联立方程组，便可计算出负载23的惯性力矩J_L、电机22和负载23的总粘性摩擦系数D，还可以进一步获得电机22和负载23的总库伦摩擦系数D₀等负荷参数。下面对本发明实施例提供的电机负荷参数检测方法进行详细说明。

具体地，如图3所示，其为本发明实施例提供的电机负荷参数检测方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：

步骤301：检测对电机22施加设定恒定转矩T₀时，负载23在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁。

需要说明的是，T₀不小于设定转矩阈值，以使得电机22和负载23做加速运动；该设定转矩阈值可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

另外，可通过速度检测器或者加速度传感器检测负载23在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁，本实施例在此不再赘述。

在本实施例的一种可实施方式中，对电机22施加T₀，可具体包括：

断开电机22与速度控制单元的连接，速度控制单元用于在电机22正常运行时向电机22提供转矩指令；以及，基于设定外部转矩施加单元向电机22发送设定恒定转矩指令。

也就是说，对应于图1，可断开电机14与限制器13的连接，通过设定外部转矩施加单元向电机14发送设定恒定转矩指令，以对电机14转子施加设定恒定转矩T₀，即不使用速度控制器11的输出而实现电机负载参数的检测；该方式所施加的设定恒定转矩T₀较准确，且还可避免电机22速度反馈的干扰，因此，可使得检测结果更加准确。

在本实施例的一种可实施方式中，对电机22施加T₀，还可具体包括：基于速度控制单元，向电机22发送设定恒定转矩指令。

也就是说，对应于图1，还可无需断开电机14与限制器13的连接，基于速度控制器11向电机14发送设定恒定转矩指令。需要说明的是，可以使用限制器13对速度控制器11输出的转矩指令进行限制，以实现恒定转矩；还可通过设置滤波器12对电机14与负载17间的共振频率进行衰减以实现控制的稳定性，进而向电机14转子提供恒定转矩，本实施例在此不作任何限定。

步骤302：检测对电机22施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载23的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂。

需要说明的是，对电机22转子施加零转矩限制，即是对电机22转子施加恒定转矩为0，从而在联立方程组时，可减少方程式中的项数，使得计算更加简单。

在本实施例的另一种可实施方式中，该方法还可包括步骤302’以用于替代步骤302，步骤302’可包括：检测对电机22施加设定恒定转矩T₁的第一减速阶段中，负载23的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂。也就是说，在施加恒定转矩以及J_m已知的条件下，通过检测负载23的速度以及对应的加速度，并联立、求解方程组，即可确定负荷参数，而无需对施加的恒定转矩进行限定。T₁的大小可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

在本实施例的一种可实施方式中，检测对电机22施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载23的V₂以及对应的α₂，可具体包括：第一减速阶段中，在确定V₂等于V₁时，检测负载23的α₂。

也就是说，可在第一减速阶段中，在确定负载23的转速减小到与V₁相等时，再检测此时负载23的加速度α₂，以消除方程组中的相关项，达到简化计算的目的。

可选地，在本实施例的一种可实施方式中，在检测对电机22施加T₀时，负载23在加速阶段中的V₁以及对应的α₁之后，检测对电机22施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载23的V₂以及对应的α₂之前，该方法还可包括：对电机22施加与T₀方向相反的第一减速转矩。

也就是说，为了缩短检测时间，在加速阶段与第一减速阶段之间，可向电机22转子施加一个减速转矩，以达到使得电机22和负载23的转速迅速下降到可测范围(第一减速阶段)的目的。需要说明的是，第一减速转矩的大小可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

步骤303：检测对电机22施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载23的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃。

需要说明的是，对电机22转子施加零转矩限制仍是为了减少方程组中的方程式的项数，以达到简化计算的目的。

与步骤302同理，在本实施例的另一种可实施方式中，该方法还可包括步骤303’以用于替代步骤303，步骤303’可包括：检测对电机22施加设定恒定转矩T₂的第二减速阶段中，负载23的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃。T₂的大小可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

在本实施例的另一种可实施方式中，检测对电机22施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载23的V₃以及对应的α₃，可具体包括：第二减速阶段中，在确定V₃等于V₁时，检测负载23的α₃。

也就是说，当V₂大于V₁时，即当负载23的转速还未减小到与V₁相等便检测了V₂以及对应的α₂时，还可在第二减速阶段中，在确定负载23的转速减小到与V₁相等时，检测此时负载23的加速度α₃，以消除方程组中的相关项，达到简化计算的目的。

可选地，在本实施例的另一种可实施方式中，在检测对电机22施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载23的V₂以及对应的α₂之后，检测对电机22施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载23的V₃以及对应的α₃之前，所述方法还可包括：对电机22施加与T₀方向相反的第二减速转矩。

也就是说，为了缩短检测时间，在第一减速阶段与第二减速阶段之间，也可向电机22转子施加一个减速转矩，以达到使得电机22转子和负载23的转速迅速下降到另一个可测范围(第二减速阶段)的目的。需要说明的是，第二减速转矩的大小可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

步骤304：根据二惯性系统的物理关系、电机22的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机22和负载23的总粘性摩擦系数D、电机22和负载23的总库伦摩擦系数D₀以及负载23的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

其中，该二惯性系统的物理关系可具体包括：

T-T_m＝(J_m+J_L)*α； (1)

T_m＝D*V+D₀； (2)

其中，其中，T为对电机22转子施加的转矩，T_m为电机22和负载23的总摩擦转矩，J_m为已知的电机22的惯性力矩，J_L为负载23的惯性力矩，α为负载23的加速度，V为负载23的转速，D₀为电机22和负载23的总库伦摩擦系数。

将等式(2)带入等式(1)，得到：

T-(D*V+D₀)＝(J_m+J_L)*α； (3)

将T₀、J_m、V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃带入等式(3)联立，得到以下方程组：

其中，三个未知数和三个方程便可求解出D、D₀以及J_L。

在本实施例的另一种可实施方式中，所述方法还可包括：

检测对电机22施加设定冲击转矩时，电机22与负载23的共振频率ω₀；

根据ω₀，确定电机22与负载23的反共振频率ω_L；其中，

其中，K_s是电机22和负载23连接的弹簧常数。

需要说明的是，设定冲击转矩可根据实际使用需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。另外，共振频率ω₀的具体检测方法与现有技术类似，此处不再赘述。

将检测到的ω₀带入等式(5)，求解得到电机22和负载23连接的弹簧常数K_s，再将K_s带入等式(6)，便可求解得到电机22与负载23的反共振频率ω_L。

需要说明的是，在确定共振频率ω₀和反共振频率ω_L之后，通过在速度控制单元21中构建共振频率ω₀附近的频带衰减滤波器(陷波滤波器)，便可尽可能地避免二惯性系统产生共振。

在确定出电机22和负载23的总粘性摩擦系数D、电机22和负载23的总库伦摩擦系数D₀、负载23的惯性力矩J_L、共振频率ω₀以及反共振频率ω_L之后，便可将这些参数用于电机22带动负载23的转速的控制，例如，用于构建补偿器、观察器等，本实施例在此不再赘述。

另外，仍需说明的是，本实施例提供的该电机负荷参数检测方法，可由电机22中已设置的控制器的设定功能单元实施，还可由专门设置的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)实施，本实施例在此不作任何限定。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电机负荷参数检测设备，具体地，如图4所示，其为本发明实施例中所述设备的结构示意图，所述设备可包括：

第一检测单元401，用于检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；

第二检测单元402，用于检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；以及，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；

处理单元403，用于根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

在本实施例的一种可实施方式中，二惯性系统的物理关系可具体包括：

T-T_m＝(J_m+J_L)*α；

T_m＝D*V+D₀；

其中，T为对电机施加的转矩，T_m为电机和负载的总摩擦转矩，α为负载的加速度，V为负载的速度。

在本实施例的另一种可实施方式中，处理单元403，还可用于通过以下方式实现对电机施加T₀：

断开电机与速度控制单元的连接，速度控制单元用于在电机正常运行时向电机提供转矩指令；以及，控制设定外部转矩施加单元向电机发送设定恒定转矩指令；

或者，

控制速度控制单元向电机发送设定恒定转矩指令。

在本实施例的又一种可实施方式中，第二检测单元402，可具体用于在第一减速阶段中，在确定V₂等于V₁时，检测负载的α₂；或者，在第二减速阶段中，在确定V₃等于V₁时，检测负载的α₃。

在本实施例的一种可实施方式中，处理单元403，还可用于在第一检测单元401检测对电机施加T₀时，负载在加速阶段中的V₁以及对应的α₁之后，第二检测单元402检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之前，对电机施加与T₀方向相反的第一减速转矩；和/或，可用于在第二检测单元402检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之后，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的V₃以及对应的α₃之前，对电机施加与T₀方向相反的第二减速转矩。

在本实施例的一种可实施方式中，电机负荷参数检测设备还可包括第三检测单元(图4中未示出)，其中：

第三检测单元，可用于检测对电机施加设定冲击转矩时，电机与负载的共振频率ω₀；

处理单元403，还可用于根据ω₀，，确定电机与负载的反共振频率ω_L；其中，

K_s是电机和负载连接的弹簧常数。

另外，需要说明的是，该电机负荷参数检测设备实施电机负荷参数检测方法的具体流程可参照本实施例的方法部分，本实施例在此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种电机负荷参数检测方法及设备，可检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；以及，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；最后，根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上；也就是说，在检测电机负荷参数时，将电机的惯性力矩和负载的惯性力矩进行分开考量，即将电机和负载看作为二惯性系统而非一个整体进行负荷检测，与系统的实际形态更为接近，使得负荷参数的检测结果更加准确；另外，在检测过程中还考虑到了系统的总粘性摩擦和总库伦摩擦，进一步提高了负荷参数检测结果的准确性。

此外，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种电机负荷参数检测方法，其特征在于，包括：

检测对电机施加设定恒定转矩T₀时，负载在加速阶段中的第一速度V₁以及对应的第一加速度α₁；

检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的第二速度V₂以及对应的第二加速度α₂；

检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的第三速度V₃以及对应的第三加速度α₃；

根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、所述T₀以及所述V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，所述电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

2.如权利要求1所述的电机负荷参数检测方法，其特征在于，所述二惯性系统的物理关系具体包括：

T-T_m＝(J_m+J_L)*α；

T_m＝D*V+D₀；

3.如权利要求1所述的电机负荷参数检测方法，其特征在于，对电机施加所述T₀，具体包括：

断开电机与速度控制单元的连接，所述速度控制单元用于在电机正常运行时向电机提供转矩指令；以及，基于设定外部转矩施加单元向电机发送设定恒定转矩指令；

或者，

基于所述速度控制单元，向电机发送设定恒定转矩指令。

4.如权利要求1所述的电机负荷参数检测方法，其特征在于，

检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂，具体包括：第一减速阶段中，在确定所述V₂等于所述V₁时，检测负载的α₂；或者，

检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的V₃以及对应的α₃，具体包括：第二减速阶段中，在确定所述V₃等于所述V₁时，检测负载的α₃。

5.如权利要求1所述的电机负荷参数检测方法，其特征在于，

在检测对电机施加T₀时，负载在加速阶段中的V₁以及对应的α₁之后，检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之前，所述方法还包括：对电机施加与所述T₀方向相反的第一减速转矩；和/或

在检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之后，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的V₃以及对应的α₃之前，所述方法还包括：对电机施加与所述T₀方向相反的第二减速转矩。

6.如权利要求1所述的电机负荷参数检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测对电机施加设定冲击转矩时，电机与负载的共振频率ω₀；

根据所述ω₀，确定电机与负载的反共振频率ω_L；其中，

K_s是电机和负载连接的弹簧常数。

7.一种电机负荷参数检测设备，其特征在于，包括：

处理单元，用于根据二惯性系统的物理关系、电机的惯性力矩J_m、所述T₀以及V₁、α₁、V₂、α₂、V₃和α₃，确定电机负荷参数；其中，所述电机负荷参数包括电机和负载的总粘性摩擦系数D、电机和负载的总库伦摩擦系数D₀以及负载的惯性力矩J_L中的任意一个或两个以上。

8.如权利要求7所述的电机负荷参数检测设备，其特征在于，所述二惯性系统的物理关系具体包括：

T-T_m＝(J_m+J_L)*α；

T_m＝D*V+D₀；

9.如权利要求7所述的电机负荷参数检测设备，其特征在于，所述处理单元，还用于通过以下方式实现对电机施加所述T₀：

断开电机与速度控制单元的连接，所述速度控制单元用于在电机正常运行时向电机提供转矩指令；以及，控制设定外部转矩施加单元向电机发送设定恒定转矩指令；

或者，

控制所述速度控制单元向电机发送设定恒定转矩指令。

10.如权利要求7所述的电机负荷参数检测设备，其特征在于，

所述第二检测单元，具体用于在第一减速阶段中，在确定所述V₂等于所述V₁时，检测负载的α₂；或者，在第二减速阶段中，在确定所述V₃等于所述V₁时，检测负载的α₃。

11.如权利要求7所述的电机负荷参数检测设备，其特征在于，

所述处理单元，还用于在所述第一检测单元检测对电机施加T₀时，负载在加速阶段中的V₁以及对应的α₁之后，所述第二检测单元检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之前，对电机施加与所述T₀方向相反的第一减速转矩；和/或，用于在所述第二检测单元检测对电机施加零转矩限制的第一减速阶段中，负载的V₂以及对应的α₂之后，检测对电机施加零转矩限制的第二减速阶段中，负载的V₃以及对应的α₃之前，对电机施加与所述T₀方向相反的第二减速转矩。

12.如权利要求7所述的电机负荷参数检测设备，其特征在于，还包括第三检测单元，其中：

所述第三检测单元，用于检测对电机施加设定冲击转矩时，电机与负载的共振频率ω₀；

所述处理单元，还用于根据所述ω₀，确定电机与负载的反共振频率ω_L；其中，

K_s是电机和负载连接的弹簧常数。