CN113126538A - 电子设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电子设备及其控制方法，电子设备包含：电机装置，提供动力给负载装置；感测装置，测量电机装置的多个运动参数；控制装置，接收运动命令以启动电机装置，并依据运动命令及多个运动参数计算电机装置及负载装置间的真实系统参数；控制装置依据运动命令和多个运动参数取得电机装置的旋转速度的实际值，并依据运动命令和真实系统参数建立系统模型来取得电机装置的旋转速度的计算值；控制装置计算实际值及计算值之间的第一均方误差，于第一均方误差无小于第一目标值时，运行粒子群最佳化演算法，以更新真实系统参数，以调整第一均方误差。

Description

电子设备及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种电子设备，特别是涉及一种基于与电子设备相关的系统参数建立系统模型，并持续对系统模型进行更新，以使控制更为精准而优化运行品质的电子设备及其控制方法。
背景技术
电子设备通常会存在电机装置，以利用电机装置提供动力给负载，使负载进行各种功能性及/或持续性的运行。例如电子设备为生产装置时，生产装置便通过内部的电机装置驱动负责不同加工程序的各个负载，以进行对应的加工运行，进而产生加工半成品或加工成品。
然而如何有效而精准地控制电子设备的运行，以使负载可对应地正确运行，为目前研发的重点之一，其中，针对外在干扰与机构自身老化等变异因素，由于这些因素影响电子设备的运行状况，连带驱使负载对应地无法正确运行，故电子设备如果可朝持续监控参数变化，以当发生变异时，适当的调整运动命令或即时停止操作的方向发展，实可使电子设备运行在最佳状态，进而避免负载无法正确运行的问题。
因此，实有必要发展一种改良的电子设备及其控制方法，以解决上述现有技术所面临的问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电子设备及其运行方法，从而解决电子设备无法有效而精准地控制电子设备的运行，使得负载对应地无法正确运行等缺失。
本公开的另一目的在于提供一种电子设备及其运行方法，其可因应电子设备的机构变异而适当的调整运动命令或即时停止操作，以优化运行品质。
为达上述目的，本公开提供一种电子设备，耦接于负载装置，其中电子设备包含：电机装置，用以提供动力给负载装置；感测装置，用以测量电机装置的多个运动参数；控制装置，用以接收运动命令以启动电机装置，并且依据运动命令及多个运动参数来计算电机装置及负载装置之间的真实系统参数；其中当控制装置完成计算真实系统参数时，控制装置用以依据运动命令和多个运动参数取得电机装置的旋转速度的实际值，并且还依据运动命令和真实系统参数建立系统模型来取得电机装置的旋转速度的计算值；控制装置计算实际值及计算值之间的第一均方误差以判断第一均方误差是否小于第一目标值；其中如果控制装置判断第一均方误差没有小于第一目标值，则控制装置运行粒子群最佳化演算法以更新真实系统参数以调整系统模型，进而改变旋转速度的计算值，以调整该第一均方误差。
为达上述目的，本公开另提供一种电子设备的控制方法，包含：(S1)依据一运动命令启动电子设备的电机装置，以提供动力给负载装置；(S2)测量电机装置的多个运动参数；(S3)依据运动命令及多个运动参数来计算电机装置及负载装置之间的真实系统参数；(S4)依据运动命令和多个运动参数取得电机装置的旋转速度的实际值；(S5)依据运动命令和真实系统参数建立系统模型来取得电机装置的旋转速度的一计算值；(S6)计算实际值及计算值之间的第一均方误差，以判断第一均方误差是否小于第一目标值；以及其中如果第一均方误差没有小于第一目标值，控制方法还包含下列步骤：(S7)运行粒子群最佳化演算法，以更新真实系统参数而调整系统模型，进而改变旋转速度的计算值，以调整第一均方误差。
附图说明
图1为本公开优选实施例的电子设备1的架构示意图；
图2A为图1所示的电子设备1的控制装置12产生电机装置10的旋转速度的实际值及计算值时的原理示意图；
图2B为图2A所示的电子设备1的控制装置12的第二运算单元123的原理示意图；
图3A及图3B为由图1所示的电子设备1与负载装置2所构成的挠性双质子系统的示意图。
图4为当图1所示的电子设备1处于系统鉴别模式时，控制装置12用于激发电子设备1的多频扫描信号的波形示意图；
图5为将由所欲得到的真实系统参数C的种类而构成的第二曲线Lb拟合至由电子设备1的频谱响应所构成的第一曲线La时的波德图；
图6A及图6B为本公开优选实施例的电子设备1的控制方法的流程示意图。
其中，附图标记说明如下：
1：电子设备
2：负载装置
10：电机装置
11：感测装置
12：控制装置
110：模拟数字转换感测器
111：编码器
JM：电机装置的转动惯量
JL：负载装置的转动惯量
Kf：刚性系数
Cf：阻尼系数
τ：电机装置的转矩
ωM：电机装置的旋转速度
τL：负载装置的转矩
ωL：负载装置的旋转速度
τerr：转矩误差值
e：电机装置与负载装置的速度差值
La：第一曲线
Lb：第二曲线
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14：步骤
123：第二运算单元
121：第一运算单元
A：运动命令
B：运动参数
C：真实系统参数
ωm：实际值
Figure BDA0002770283860000041
计算值
123a：系统模型
123b：摩擦力模型
Fr：非线性摩擦力
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非架构于限制本公开。
请参阅图1及图2A，其中图1为本公开优选实施例的电子设备1的架构示意图，图2A为图1所示的电子设备1的控制装置12产生电机装置10的旋转速度的实际值ωm及计算值
Figure BDA0002770283860000042
时的原理示意图。如图1及图2A所示，本实施例的电子设备1可耦接于至少一负载装置2，其中负载装置2的个数可为一个，且可设置于电子设备1的外部，例如图1所示，但不以此为限，于一些实施例中，负载装置2的个数亦可为多个，且亦可设置于电子设备1的内部。电子设备1包含电机装置10、感测装置11及控制装置12，且控制装置12包含第一运算单元121及第二运算单元123。电机装置10用以提供动力至负载装置2，使负载装置2运行。感测装置11用以测量电机装置10的运动状态以输出多个运动参数B，并且感测装置11将多个运动参数B传送给控制装置12。在一些实施例中，该多个运动参数B可例如但不限于包含电机装置10的三相电流值和电机装置10的旋转角度、旋转速度及/或旋转加速度等。如图2A所示，控制装置12耦接于电机装置10及感测装置11，且控制装置12用以接收运动命令A以控制电机装置10进行运转。此外，控制装置12还依据运动命令A及感测装置11所测量到的多个运动参数B来计算电机装置10及负载装置2之间的真实系统参数C。在其他一些实施例中，感测装置11也能够用来测量负载装置2的运动参数。
在其他一些实施例中，控制装置12耦接于计算机装置(未示出)(例如：工业电脑等)，但本发明不限于此。使用者可以通过计算机装置提供运动命令A给控制装置12。另外，于一些实施例中，电机装置10及负载装置2于运行时，电机装置10及负载装置2可代表本发明所述的真实系统，但本发明不限于此。
请参阅图1及图2A，当感测装置11提供电机装置10的多个运动参数B时，控制装置12的第一运算单元121依据运动命令A及多个运动参数B计算出真实系统参数C及电机装置10的旋转速度的实际值ωm。在其他一些实施例中，感测装置11中的编码器111测量电机装置10的旋转位置给第一运算单元121，并且第一运算单元121依据测量到的旋转位置进行运算(例如：通过运算子：
Figure BDA0002770283860000051
)，来取得电机装置10的旋转速度的实际值ωm。
另外，第一运算单元121依据运动命令A及多个运动参数B计算出真实系统参数C。其中真实系统参数C包括：电机装置10的转动惯量、负载装置2的转动惯量、电机装置10与负载装置2之间的刚性系数和电机装置10与负载装置2之间的阻尼系数等，但本发明不限于此。
接着，第一运算单元121将真实系统参数C提供给第二运算单元123，并且第二运算单元123依据运动命令A和真实系统参数C建立系统模型来取得电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000052
于此实施例中，系统模型是用来模拟电机装置10及负载装置2之间的运动状态等，或者系统模型可以用来代表电子设备1的运动状态，但本发明不限于此。
第二运算单元123所建立的系统模型可以由下列式(1)来代表：
Figure BDA0002770283860000053
承如式(1)所示，ωm：为第一运算单元121计算出的实际值、τ：为运动命令A中的电流转矩、JL：为负载装置2的转动惯量、Cf：为负载装置2的阻尼系数、Kf：为电机装置10与负载装置2之间的刚性系数、JM：为电机装置10的转动惯量。因此，第二运算单元123通过真实系统参数C(包括：JL、Cf、Kf、JM)建立系统模型(如式(1)所示)来计算电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000061
其中系统模型为模拟电机装置10及负载装置2运行时的简化模型
图2B为图2A所示的控制装置12的第二运算单元123的原理示意图。请参阅图1、图2A及图2B。第二运算单元123依据运动命令A及真实系统参数C建立系统模型123a，以计算出计算电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000062
接着，第二运算单元123依据计算值
Figure BDA0002770283860000063
及摩擦系数建立摩擦力模型123b。其中本发明的摩擦力模型123b即为路易摩擦力模型(LuGreFriction Model)，但本发明不限于此。
承上所述，路易摩擦力模型(LuGre Friction Model)为一非线性摩擦力模型。于此实施例中，依据计算值
Figure BDA0002770283860000064
及摩擦系数所建立的摩擦力模型123b，第二运算单元123产生非线性摩擦力Fr。第二运算单元123还用来计算非线性摩擦力Fr及运动命令A(例如：运动命令A中的电流转矩τ)之间的差值，以调整系统模型123a并改变电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000065
由于本发明考量了电机装置10的非线性摩擦力Fr，所以大幅度提升了电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000066
的精准度。
请继续参阅图1、图2A及图2B。控制装置12亦计算实际值ωm及计算值
Figure BDA0002770283860000067
之间的第一均方误差，以判断第一均方误差是否小于使用者所设定的第一目标值，其中如果控制装置12判断第一均方误差没有小于第一目标值时，即代表控制装置12所建立的系统模型并无法有效反映真实系统参数C，此时控制装置12便运行粒子群最佳化(Particle SwarmOptimization,PSO)演算法，以更新真实系统参数C而调整系统模型，使系统模型优化，借此改变电机装置10的旋转速度的计算值E。
其中上述第一均方误差可以表示如下：
Figure BDA0002770283860000068
承如上式(2)，其中ωm为电机装置10的旋转速度的实际值，且
Figure BDA0002770283860000069
为电机装置10的旋转速度的计算值，且n为运动命令A的数据数。控制装置12依据式(2)来取得第一均方误差。
另外，若第一均方误差小于第一目标值时，控制装置12则执行判断电子设备1有没有产生变异的机制，即控制装置12用以依据运动命令A及电机装置10的多个运动参数B，来取得电机装置10及负载装置2之间的理想系统参数，并计算真实系统参数C及理想系统参数之间的第二均方误差。更甚者，控制装置12更判断第二均方误差是否小于使用者所设定的第二目标值，其中当第二均方误差小于第二目标值时，控制装置12判断电子设备1没有产生变异。
其中上述第二均方误差可以表示如下：
Figure BDA0002770283860000071
承如上式(3)，其中
Figure BDA0002770283860000072
为电机装置10及负载装置2之间的真实系统参数，而
Figure BDA0002770283860000073
亦等于图2A所示及前述内容提及的真实系统参数C，且
Figure BDA0002770283860000074
为电机装置10及负载装置2之间的理想系统参数，控制装置12依据式(3)来取得第二均方误差。
于上述实施例中，当第二均方误差小于第二目标值，使得控制装置12判断电子设备1没有产生变异时，此时如果控制装置12并没有接收到运动命令A，控制装置12则停止电机装置10的运行。
另外，当第二均方误差没有小于第二目标值时，控制装置12便判断电子设备1产生变异，此时控制装置12将再接续判断运动命令A是否已被调整，当判断结果为运动命令A已被调整时，则控制装置12依据已调整的运动命令A更新真实系统参数C，以改变电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000075
并且控制装置12重新判断第一均方误差是否小于第一目标值。反之，如果控制装置12判断运动命令A没有被调整时，控制装置12则停止电机装置10运行。在一些实施例中，当控制装置12判断电子设备1产生变异时，控制装置12会发出通知给计算机装置(未示出)(例如：电脑)，且使用者可以通过计算机装置来决定是否调整运动命令A。如果使用者决定不调整运动命令A，表示电机装置10及负载装置2必须停止运行来进行维修。
于上述实施例中，电子设备1可为生产装置，且该生产装置更可为但不限于具有至少一轴的工具机台，例如铣床等，且生产装置可选择地执行系统鉴别模式、加工模式或空运转模式。当生产装置装设加工工具(例如切削刀)且启动时，生产装置可先执行系统鉴别模式。当生产装置执行加工模式时，生产装置进行加工运行并生产至少一加工成品。当生产装置执行空运转模式时(当生产装置内暂时移开加工工具时)，生产装置虽执行与加工模式相同的命令但无法生产加工成品。
另外，前述提及的粒子群最佳化演算法的精神主要是利用群聚移动的概念在我们的搜寻空间中找寻最佳解。在每次最佳化的运算中，每一个粒子(particle，意指鸟或鱼)都各自负责一部分的区域最佳化的参数搜寻，在这搜寻过程中每个粒子都会记录目前自己找到的最好的解(Local best)，让在搜寻过程中有个移动的目标。每个粒子除了会往自己目前所找到的最好解之外，也会往目前所有粒子中的最好的解(Global best)作移动，这样可以使找出的解达到全域最佳化的效果。而一粒子的运动方式表示如下述方程式(4)：
Figure BDA0002770283860000081
其中，Vid表示一粒子id的速率，其速率限于[-VMAX,VMAX]的预先自定义范围中；ω表示惯性权重值系数(inertial weight coefficient)；C1与C2分别表示自信程度系数(self confidence coefficient)及社会信心程度系数(social confidencecoefficient)。于粒子群最佳化演算法中，在整个运行程序里，粒子群最佳化值是为线性递减，C1与C2为常数，Rand()是一乱数产生器(Random Number Generator)，其于正常分布之下，得于0到1间产生一随机实数。Xid与Pid分别表示一粒子id的现在位置与数据范围内的最佳解；Gbest表示全部粒子在全部数据范围内的最佳解。针对粒子群最佳化演算法的内容，可参考以下非专利文献1，于此不再赘述：
[非专利文献1]Maurice Clerc,“Stagnation Analysis in Particle SwarmOptimisation or What Happens When Nothing Happens”,2006.hal-00122031。
于一些实施例中，系统模型优选地可包含电机模型及摩擦力模型，但不以此为限，亦可仅包含电机模型。其中电机模型M的数学式可如下述方程式(5)所示，而摩擦力模型则可例如为路易(LuGre)摩擦力模型，而其数学式则如下述方程式(6)所示：
Figure BDA0002770283860000091
Figure BDA0002770283860000092
其中在方程式(5)中，JL为负载的转动惯量，JM为电机装置10的转动惯量，Cf为电机装置10与负载装置2之间的阻尼系数，Kf为电机装置10与负载装置2之间的刚性系数，τ为电机装置10所接收的输入电流转矩。在方程式(6)中，F为摩擦力，z为刚毛变形量，σ0为刚度系数，
Figure BDA0002770283860000093
为刚毛变形速度，σ1为阻尼系数，σ2为粘滞摩擦力系数，Fc是库仑摩擦力，Fs是静摩擦力，ω是滑动速度，Vs为斯特里贝克速度。另外，控制装置12可依据运动命令A和真实系统参数C建立电机模型M，以产生旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000094
并且控制装置12可依据旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000095
及摩擦系数来建立摩擦力模型。当然，若要建立更精准的系统模型，则控制装置12可依据电机模型及摩擦力模型来调整旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000096
针对路易摩擦力模型的内容，可参考以下非专利文献2，于此不再赘述：
[非专利文献2]Vincent Lampaert,Jan Swevers,and Farid Al-Bender,“Modification of the Leuven Integrated Friction Model Structure”,IEEETRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL,VOL.47,NO.4,APRIL 2002。
于一些实施例中，感测装置11包含模拟数字转换感测器110，以感测电机装置12的三相电流值。另外，感测装置还包含编码器111，以感测电机装置10的旋转位置。
请参阅图3A及图3B，其中图3A及图3B分别为由图1所示的电子设备1与负载装置2所构成的挠性双质子系统的示意图。如图3A及图3B所示，图1所示的电子设备1可与至少一负载装置2构成挠性多质子系统，例如电子设备1可与单一负载装置2构成如图3A及图3B所示的挠性双质子系统，而前述提及的系统模型即可为挠性双质子系统的系统模型，该挠性双质子系统的系统参数可例如但不限于包含电机装置10的转动惯量JM、负载装置2的转动惯量JL、电机装置10与负载装置2之间的刚性系数Kf和电机装置10与负载装置2之间的阻尼系数Cf等，而该挠性双质子系统的系统模型的系统参数间的关系则如图3B所示，其中τ是电机装置10的转矩，ωM是电机装置10的旋转速度，τL是负载装置2的转矩，ωL是负载装置2的旋转速度，τerr为转矩误差值，e为电机装置10与负载装置2的速度差值。针对挠性多质子系统的内容，可参考以下非专利文献3，于此不再赘述：
[非专利文献3]Waqas Ali,“Speed control of electrical drives withresonant loads”,MASTER'S THESIS OF AALTO UNIVERSITY SCHOOLOF ELECTRICALENGINEERING,02.06.2011。
请参阅图4及图5，并配合图1，其中图4为当图1所示的电子设备1处于系统鉴别模式时，控制装置12用于激发电子设备1的多频扫描信号的波形示意图，图5为将由所欲得到的真实系统参数C的种类而构成的第二曲线Lb拟合至由电子设备1的频谱响应所构成的第一曲线La时的波德图。于一些实施例中，在电子设备1处于离线的状态下，即处于系统鉴别模式时，控制装置12可使用持续多频扫描信号来激发电子设备1，以收集并记录由电子设备1的频谱响应所构成的第一曲线La，控制装置12再根据由所欲得到的真实系统参数C的种类而构成的第二曲线Lb拟合至第一曲线La，进而获得电机装置10及负载装置2之间的真实系统参数C。
由上述内容可知，本公开的电子设备1可基于真实系统参数C而建立系统模型，以利用系统模型进行对应的控制与运行，并在系统模型并无法有效反映真实系统参数C时，利用粒子群最佳化演算法而即时更新真实系统参数C，以调整系统模型而使系统模型优化，进而使电子设备1的控制更为精准，从而优化电子设备1的运行品质。更甚者，本公开的电子设备1可持续监控真实系统参数C的变化，以当发生机构变异时，去适当的调整运动命令A或即时停止操作，故电子设备1可运行在最佳状态，进而使负载装置2可正确运行。
图6A及图6B为本公开优选实施例的适用于电子设备1的控制方法的流程示意图。请一并参阅图2A、图2B、图6A及图6B，以说明下面的各个实施例。此控制方法是适用于前述实施例中的电子设备1中，且此控制方法可由控制器12执行。如图6A及图6B所示，控制方法包含下列步骤。
于步骤S1中，控制装置12依据运动命令A启动电子设备1的电机装置10，以提供动力给负载装置2。
于步骤S2中，感测装置11测量电机装置10的多个运动参数B。
于步骤S3中，控制装置12依据运动命令A及多个运动参数B来计算电机装置10及负载装置2之间的真实系统参数C。
于步骤S4中，控制装置12的第一运算单元121依据运动命令A和多个运动参数B取得电机装置10的旋转速度的实际值ωm。
于步骤S5中，控制装置12的第二运算单元123依据运动命令A和真实系统参数C建立系统模型(如式(1)所示)来取得电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000111
于步骤S6中，控制装置12计算实际值ωm及计算值
Figure BDA0002770283860000112
之间的第一均方误差(如式(2)所示)，以判断第一均方误差是否小于第一目标值。其中当判断第一均方误差没有小于第一目标值时，则执行步骤S7。
于步骤S7中，控制装置12运行粒子群最佳化演算法，以更新真实系统参数C而调整系统模型，进而改变电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000113
于一些实施例中，在步骤S7执行完后，重新执行步骤S6。
另外，当步骤S6中判断出第一均方误差小于第一目标值时，则执行步骤S8。于步骤S8中，控制装置12依据运动命令A及电机装置10的多个运动参数B，来取得电机装置10及负载装置2之间的理想系统参数。
于步骤S9中，控制装置12计算真实系统参数C及理想系统参数之间的第二均方误差(如式(3)所示)。
于步骤S10中，控制装置12判断第二均方误差是否小于第二目标值。
当第二均方误差小于第二目标值时，便判断出电子设备1没有产生变异，并执行步骤S11。于步骤S11中，控制装置12判断是否有接收到运动命令A。当步骤S11的判断结果为没接收到运动命令A时，则执行步骤S12。在步骤S12中，控制装置12停止电机装置10的运行。于一些实施例中，当步骤S11的判断结果为接收到运动命令A时，则重新执行步骤S6。于步骤S11中，如果控制装置12判断未接收到运动命令A，代表使用者认为电子设备1的工作已经结束了，所以停止通过计算机装置来提供运动命令A给控制装置12。反之，使用者认为电子设备1的工作还未结束，所以使用者持续通过计算机装置来提供运动命令A给控制装置12。
另外，在步骤S10中，当第二均方误差没有小于第二目标值时，便判断电子设备1产生变异，并执行步骤S13。在步骤S13中，控制装置12判断运动命令A是否已被调整。当步骤S13的判断结果为运动命令A已被调整时，则执行步骤S14。在步骤S14中，控制装置12依据已调整的运动命令A更新真实系统参数C，以改变电机装置10的旋转速度的计算值
Figure BDA0002770283860000121
反之，当步骤S13的判断结果为运动命令A未被调整时，则控制装置12停止电机装置10的运行，例如执行步骤S12。于一些实施例中，当步骤S14执行完后，可重新执行步骤S6。
综上所述，本公开提供一种电子设备及其控制方法，其中电子设备可基于真实系统参数而建立系统模型，以利用系统模型进行对应的控制与运行，并在系统模型并无法有效反映真实系统参数时，利用粒子群最佳化演算法而即时更新真实系统参数，以调整系统模型而使系统模型优化，进而使电子设备的控制更为精准，从而优化电子设备的运行品质。甚者，本公开的电子设备可持续监控真实系统参数的变化，以当发生机构变异时，去适当的调整运动命令或即时停止操作，故电子设备可运行在最佳状态，进而使负载装置正确运行。
须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的实施例，本公开的范围由如附权利要求决定。且本公开得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (13)

1.一种电子设备，耦接于一负载装置，其中，该电子设备包含：
一电机装置，用以提供动力给该负载装置；
一感测装置，用以测量该电机装置的多个运动参数；
一控制装置，用以接收一运动命令以启动该电机装置，并且依据该运动命令及该多个运动参数来计算该电机装置及该负载装置之间的一真实系统参数；
其中，当该控制装置完成计算该真实系统参数时，该控制装置用以依据该运动命令和该多个运动参数取得该电机装置的一旋转速度的一实际值，并且还依据该运动命令和该真实系统参数建立一系统模型来取得该电机装置的该旋转速度的一计算值；
其中，该控制装置计算该实际值及该计算值之间的一第一均方误差以判断该第一均方误差是否小于一第一目标值；
其中，如果该控制装置判断该第一均方误差没有小于该第一目标值，则该控制装置运行一粒子群最佳化演算法以更新该真实系统参数以调整该系统模型，进而改变该旋转速度的该计算值，以调整该第一均方误差。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中，如果该第一均方误差小于该第一目标值，则该控制装置依据该运动命令及该电机装置的该多个运动参数，来取得该电机装置及该负载装置之间的一理想系统参数；
其中，该控制装置计算该真实系统参数及该理想系统参数之间的一第二均方误差；
其中，该控制装置判断该第二均方误差是否小于一第二目标值；
其中，当该第二均方误差小于该第二目标值时，该控制装置判断该电子设备没有产生变异。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中，当该第二均方误差小于该第二目标值时，如果该控制装置没有接收到该运动命令，则该控制装置停止该电机装置。
4.如权利要求2所述的电子设备，其中，当该第二均方误差没有小于该第二目标值时，该控制装置判断该电子设备产生变异；并且该控制装置还判断该运动命令是否已被调整：
其中，如果该控制装置判断该运动命令已被调整，则该控制装置依据已调整的该运动命令更新该真实系统参数，以改变该电机装置的该旋转速度的该计算值；以及
其中，如果该控制装置判断该运动命令没有被调整，则该控制装置停止该电机装置。
5.如权利要求1所述的电子设备，其中，该系统模型包含一电机模型及一摩擦力模型。
6.如权利要求5所述的电子设备，其中，该控制装置依据该运动命令和该真实系统参数建立该电机模型以产生该旋转速度的该计算值，并且该控制装置依据该旋转速度的该计算值及摩擦系数来建立该摩擦力模型。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中，该控制装置还依据该电机模型及该摩擦力模型来调整该旋转速度的该计算值。
8.如权利要求1所述的电子设备，其中，该电机装置的该多个运动参数包含：该电机装置的三相电流值和该电机装置的一旋转角度、一旋转速度及/或一旋转加速度。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中，该感测装置包含一模拟数字转换感测器以感测该电机装置的该三相电流值，且该感测装置还包含一编码器以感测该电机装置的该旋转角度。
10.如权利要求1所述的电子设备，其中，该真实系统参数包含：该电机装置的一转动惯量、该负载装置的一转动惯量、该电机装置与该负载装置之间的一刚性系数和该电机装置与该负载装置之间的一阻尼系数。
11.一种电子设备的控制方法，包含：
(S1)依据一运动命令启动该电子设备的一电机装置，以提供动力给一负载装置；
(S2)测量该电机装置的多个运动参数；
(S3)依据该运动命令及该多个运动参数来计算该电机装置及该负载装置之间的一真实系统参数；
(S4)依据该运动命令和该多个运动参数取得该电机装置的一旋转速度的一实际值；
(S5)依据该运动命令和该真实系统参数建立一系统模型来取得该电机装置的该旋转速度的一计算值；
(S6)计算该实际值及该计算值之间的一第一均方误差，以判断该第一均方误差是否小于一第一目标值；以及
其中如果该第一均方误差没有小于该第一目标值，该控制方法还包含下列步骤：
(S7)运行一粒子群最佳化演算法，以更新该真实系统参数而调整该系统模型，进而改变该旋转速度的该计算值，以调整该第一均方误差。
12.如权利要求11所述的电子设备的控制方法，其中，如果该第一均方误差小于该第一目标值，该控制方法还包含：
(S8)依据该运动命令及该电机装置的该多个运动参数，来取得该电机装置及该负载装置之间的一理想系统参数；
(S9)计算该真实系统参数及该理想系统参数之间的一第二均方误差；以及
(S10)判断该第二均方误差是否小于一第二目标值；
其中当该第二均方误差小于该第二目标值时，判断该电子设备没有产生变异，且该控制方法还包含下列步骤：
(S11)判断是否有接收到该运动命令；
其中当没有接收到该运动命令时，该控制方法还包含下列步骤：
(S12)停止该电机装置。
13.如权利要求12所述的电子设备的控制方法，其中，如果该第二均方误差没有小于该第二目标值时，判断该电子设备产生变异，且该控制方法还包含下列步骤：
(S13)判断该运动命令是否已被调整；
其中当该运动命令没有被调整时，停止该电机装置；
其中当该运动命令已被调整时，该控制方法还包含下列步骤：
(S14)依据已调整的该运动命令更新该真实系统参数，以改变该电机装置的该旋转速度的该计算值。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113934138B (zh) * 2021-10-21 2024-02-23 苏州科技大学 一种用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030154041A1 (en) * 2001-09-05 2003-08-14 Mcgaughey Donald R. Method to estimate motor speed for stabilized motor control
CN1925310A (zh) * 2005-08-30 2007-03-07 台达电子工业股份有限公司 利用逆算模型的马达速度控制系统和负载惯量估测方法
CN101263649A (zh) * 2005-07-27 2008-09-10 里文多斯股份公司 电动机驱动装置操作的控制和调整装置及方法
CN102004008A (zh) * 2009-08-31 2011-04-06 通用汽车环球科技运作公司 电动马达定子绕组温度估计
CN102163952A (zh) * 2010-02-16 2011-08-24 山洋电气株式会社 马达控制装置
CN102680016A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 北京理工大学 一种光电编码器的误差补偿方法
CN103944481A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 中南大学 一种交流异步电机矢量控制系统模型参数在线修正方法
US20170116103A1 (en) * 2015-03-09 2017-04-27 Vapor IO Inc. Data center management via out-of-band, low-pin count, external access to local motherboard monitoring and control
CN107153735A (zh) * 2017-04-28 2017-09-12 无锡开放大学 电机驱动系统pwm逆变器故障诊断方法
US10369694B2 (en) * 2013-06-14 2019-08-06 Brain Corporation Predictive robotic controller apparatus and methods
CN110651192A (zh) * 2017-05-22 2020-01-03 三菱日立电力系统株式会社 状态分析装置、状态分析方法以及程序

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3235242B2 (ja) 1992-11-30 2001-12-04 株式会社明電舎 ２慣性ねじり振動系の速度制御におけるイナーシャ推定方法
US6324464B1 (en) 1999-12-30 2001-11-27 Academia Sinica Intelligent system for regulating the speed of an electric motorcycle
KR101265667B1 (ko) * 2011-06-21 2013-05-22 ㈜베이다스 차량 주변 시각화를 위한 3차원 영상 합성장치 및 그 방법
TWI600988B (zh) 2016-11-15 2017-10-01 Machining expert system for CNC machine tool and controller processing parameters generation method
TWI692702B (zh) 2018-07-13 2020-05-01 台達電子工業股份有限公司 具品質量測與機構診斷功能之生產系統及其驅動器與方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030154041A1 (en) * 2001-09-05 2003-08-14 Mcgaughey Donald R. Method to estimate motor speed for stabilized motor control
CN101263649A (zh) * 2005-07-27 2008-09-10 里文多斯股份公司 电动机驱动装置操作的控制和调整装置及方法
CN1925310A (zh) * 2005-08-30 2007-03-07 台达电子工业股份有限公司 利用逆算模型的马达速度控制系统和负载惯量估测方法
CN102004008A (zh) * 2009-08-31 2011-04-06 通用汽车环球科技运作公司 电动马达定子绕组温度估计
CN102163952A (zh) * 2010-02-16 2011-08-24 山洋电气株式会社 马达控制装置
CN102680016A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 北京理工大学 一种光电编码器的误差补偿方法
US10369694B2 (en) * 2013-06-14 2019-08-06 Brain Corporation Predictive robotic controller apparatus and methods
CN103944481A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 中南大学 一种交流异步电机矢量控制系统模型参数在线修正方法
US20170116103A1 (en) * 2015-03-09 2017-04-27 Vapor IO Inc. Data center management via out-of-band, low-pin count, external access to local motherboard monitoring and control
CN107153735A (zh) * 2017-04-28 2017-09-12 无锡开放大学 电机驱动系统pwm逆变器故障诊断方法
CN110651192A (zh) * 2017-05-22 2020-01-03 三菱日立电力系统株式会社 状态分析装置、状态分析方法以及程序

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