CN113466688A - 一种电机参数的辨识方法、装置、电机、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机参数的辨识方法、装置、电机、系统及存储介质，该方法包括发送读取命令至编码器，并判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据，其中，有效数据包括电机的关键参数；若第一预设时间内读取到编码器中存储的有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数，其中，型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。通过上述方式，本申请能够提高辨识效率和准确性。

Description

一种电机参数的辨识方法、装置、电机、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及电机技术领域，具体涉及一种电机参数的辨识方法、装置、电机、系统及存储介质。

背景技术

目前控制系统中需要采用电机作为动力输出装置，作为控制系统的一部分，电机的一些关键参数(如转动惯量或极对数等)与其他参数(如功率等级、额定电压或位置反馈元件类型等)，对提高控制系统的控制精度、可靠性以及电机选型和伺服电机驱动装置适配具有重要的作用。

目前获取电机参数的方式大多是通过外观铭牌、电机型号或技术支持等，然后由出厂测试人员逐一将电机参数烧写到调试软件中完成控制参数标定；当电机种类较多且外观相似时，这种人工识别的方法会降低生产效率并且很容易产生失误，可能需要返工重新烧写参数。

发明内容

本申请提供一种电机参数的辨识方法、装置、电机、系统及存储介质，能够提高辨识效率和准确性。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种电机参数的辨识方法，该方法包括：发送读取命令至编码器，并判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据，其中，有效数据包括电机的关键参数；若第一预设时间内读取到编码器中存储的有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数，其中，型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种电机驱动装置包括发送电路与处理电路，发送电路用于发送读取命令至编码器；处理电路与发送电路连接，用于判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据，若在第一预设时间内读取到有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数；其中，有效数据包括电机的关键参数，型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种电机，该电机包括至少一编码器，编码器包括接收电路与处理电路，接收电路用于接收有效数据，其中，有效数据包括电机的关键参数；处理电路与接收电路连接，用于判断是否接收到电机驱动装置发送的读取命令；若接收到读取命令，则发送响应信号至电机驱动装置，以使得电机驱动装置读取有效数据，其中，响应信号用于标识接收到读取命令。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种电机控制系统，该装置包括电机和电机驱动装置，其中，电机驱动装置为上述的电机驱动装置，电机为上述的电机，电机中的编码器还用于检测电机的运行参数。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述的电机参数的辨识方法。

通过上述方案，本申请的有益效果是：将电机的关键参数预先烧写到编码器的内部，在电机驱动装置与编码器上电后，电机驱动装置可以自动地读取编码器中的电机的关键参数，并根据该关键参数与预先存储的型号参数映射表得到匹配的电机参数，省去了人为根据编码器类型手动配置参数的操作，节省了人工配置参数花费的时间，且不会因人为识别错误致使重新烧写参数，有效地提高了辨识效率和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。其中：

图1是本申请提供的电机参数的辨识方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请提供的电机参数的辨识方法另一实施例的流程示意图；

图3是图2所示的实施例中有效数据的示意图；

图4是本申请提供的电机驱动装置一实施例的结构示意图；

图5是本申请提供的电机一实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的电机控制系统一实施例的结构示意图；

图7是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的电机参数的辨识方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤11：发送读取命令至编码器，并判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据。

编码器包括存储芯片，存储芯片所存储的有效数据包括握手信号与电机的关键参数，握手信号用于标识编码器类型，电机的关键参数包括电机型号，存储芯片可以为EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，电可擦除可编程只读存储器)；握手信号可作为电机驱动装置最先读取的电机数据，被存储在EEPROM中的首地址内。

该方法可由电机驱动装置执行，该电机驱动装置可为伺服控制系统中的伺服电机驱动装置，该方法能够应用在对电机的参数识别中，第一预设时间的长度可根据电机驱动装置内部的微处理器的主频和任务分配综合考量；例如，该方法应用在伺服控制系统中永磁同步电机的参数识别中。

由于无法通过外观或者铭牌来获取全部的电机参数，而伺服控制系统中某些参数的标定需要以获取电机参数为前提，在电机驱动装置读取编码器中的有效数据之前，用户可先向编码器中写入有效数据，该有效数据包括电机的关键参数；在电机驱动装置需要获取电机参数时，可向编码器发送读取命令，以请求读取编码器中的有效数据，但是有可能因通信协议或者其他情况，出现编码器无法接收到读取命令的情况或电机驱动装置无法读取编码器中的数据的情况，致使读取失败，因而可设置一预设时间来判断是否通信正常。

步骤12：若第一预设时间内读取到编码器中存储的有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数。

如果在第一预设时间内电机驱动装置未读取到有效数据，则表明当前通信出现故障，需要采取其他方式来读取有效数据。

如果在第一预设时间内读取到有效数据，则表明电机驱动装置与编码器之间的通信正常，且未发生丢包或受到干扰的影响，此时电机驱动装置可利用自身存储的型号参数映射表与接收到的电机的关键参数，得到匹配的电机参数；具体地，该型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数，利用当前接收到的电机的关键参数在型号参数映射表中进行搜索，即可得到当前电机的关键参数匹配的电机参数，该电机参数可包括转动惯量、极对数、功率等级、额定电压、位置反馈元件类型、抱闸、油封或键槽等。

本实施例提供了一种基于编码器自识别的电机参数辨识方法，可以自动地读取电机的关键参数，并在型号参数映射表中查找到与该关键参数匹配的电机参数，节省了人工配置参数所花费的时间，且不会产生参数配置错误，有效地提高了辨识效率和准确性。

请参阅图2，图2是本申请提供的电机参数的辨识方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤21：将读取命令通过预设通信协议表中的默认通信协议发送至编码器。

电机驱动装置在向编码器发送读取命令之前，可在上电后加载运行程序，并根据运行程序进行初始化；然后利用预设通信协议表中的通信协议向编码器发送读取命令，该预设通信协议表至少包括一个通信协议，默认通信协议为优先级最高的通信协议；具体地，默认通信协议为多摩川编码器协议，在初始化完成后，可默认按照多摩川编码器协议发送读取EEPROM的命令，多摩川编码器协议的波特率为2.5Mbps，每帧由10位数据组成。

步骤22：判断默认通信协议是否与编码器的通信协议是否相同。

电机驱动装置可判断第二预设时间内是否接收到编码器发送的响应信号，该响应信号用于标识接收到读取命令；如果电机驱动装置在第二预设时间内接收到响应信号，表明二者的通信协议相同；如果电机驱动装置在第二预设时间内未接收到响应信号，表明二者的通信协议不同或者传输出现错误，如丢包。

步骤23：若默认通信协议与编码器的通信协议相同，则判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据。

如果默认通信协议与编码器的通信协议相同，则表明编码器和电机驱动装置能够正常通信，此时电机驱动装置可进行有效数据的读取。

步骤24：若第一预设时间内读取到编码器中存储的有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数。

步骤25：若默认通信协议与编码器的通信协议不同，则将预设通信协议表中的其他通信协议依次作为当前通信协议，利用当前通信协议发送读取命令的协议，直至与编码器的通信协议相同或预设通信协议表中所有的通信协议均已被用来与编码器的通信协议匹配。

如果预设通信协议表中的默认通信协议与编码器所支持的通信协议不同，则表明二者之间无法建立通信连接，不能进行通信，此时可利用预设通信协议表中的其他通信协议进行通信连接的尝试，返回步骤21，直到挑选出来的通信协议与编码器的通信协议相同，或者预设通信协议表中所有通信协议均已经被进行通信匹配；预设通信协议表中的通信协议的优先级依次降低，在其他实施例中，预设通信协议表中的通信协议也可以不按照优先级的顺序进行排列。

进一步地，为了判断是否还有可使用的通信协议用于读取命令的发送，可判断当前通信协议的标号与预设通信协议表中通信协议的总数之间的大小关系；如果当前通信协议的标号小于通信协议的总数，则表明当前还有未测试过的通信协议，可利用这些通信协议进行读取命令的发送。

步骤26：在第一预设时间内未读取到编码器中存储的有效数据时，判断发送读取命令的次数是否小于预设次数。

为了排除丢包和干扰的影响，可尝试使用预设通信协议表中同一通信协议多次发送读取命令，比如，预设次数为两次。

步骤27：若发送读取命令的次数大于或等于预设次数，则判定识别失败，生成报警信号。

如果当前发送读取命令的次数大于或等于预设次数，则表明当前已经将预设通信协议表中的通信协议遍历过至少预设次数遍，仍无法与编码器之间建立通信连接，此时可判定识别失败，生成报警信号，以提醒用户读取失败；如果发送读取命令的次数小于预设次数，则可返回步骤21，继续执行。

在一具体的实施例中，该预设通信协议表包括两个通信协议：尼康编码器协议与多摩川编码器协议，以功率为400W的某一电机的命名规则为例，如图3所示，作为识别编码器类型的握手信号的长度为1个字节，用数据“01010101(8’h55)”代表尼康编码器，用数据“10101010(8’hAA)”代表多摩川编码器，完整的电机型号可由8段数据组成，电机型号的每1段用1个字节的数据单独表征，依次放到握手信号之后的8个地址中，这样仅需9个字节的数据就可包含握手信号与电机型号的信息，即有效数据的长度为9个字节，握手信号占用1个字节，电机型号占用8个字节；对于多摩川编码器协议来说，每次读取1个字节的数据大概花费40μs，连续读取9次之后，即可完成对EEPROM中有效数据的读取，可产生一数据有效信号，同时将有效数据传送到电机驱动装置内部的微处理器，整个处理流程加上超时等待的时间总和可设置为3ms，即第一预设时间为3ms。

如果在3ms内电机驱动装置接收到的首字节数据为“8’hAA”，则认为自动识别成功，且编码器类型为多摩川，然后将余下的8个字节的数据作为电机型号，根据该电机型号与型号参数映射表，能够得到与电机型号匹配的电机参数，以用于控制参数的设置与标定。如果电机驱动装置在3ms内接收不到有效数据或未生成数据有效信号，则认为超时，即电机驱动装置默认的通信协议与编码器的通信协议不符，此时自动利用尼康编码器协议发送读取命令，尼康编码器协议的波特率为2.5Mbps，每帧由18位数据组成。

采用尼康编码器协议与采用多摩川编码器协议发送读取命令的原理类似，区别在于：尼康编码器协议每次可读取2个字节的数据，每次读操作大概花费400μs，只需连续读取5次即可完成对9个字节的数据的接收；如果在3ms内电机驱动装置接收到的首字节数据为“8’h55”，则认为自动识别成功，编码器类型为尼康；如果在3ms内接收不到有效数据或者未生成数据有效信号，则认为超时，无法获取到相应的电机参数。

为了排除丢包或者干扰的影响，可重复执行一遍上述操作，如果能够接收到有效数据，则可解析出电机参数；如果仍然超时，则认为编码器自动识别错误。

通常电机参数和编码器类型需要人为识别，然后通过调试软件进行配置，这种传统的方式生产效率低下并且容易产生错误；而本实施例中的方案通过预先将电机型号烧写到EEPROM中，通过电机驱动装置来完成自动识别编码器类型和获取匹配的电机参数，以便完成控制参数的标定；在整个过程中避免了人工操作产生的额外耗时和主观判断产生的错误，能够有效地提高生产效率和准确性。

请参阅图4，图4是本申请提供的电机驱动装置一实施例的结构示意图，电机驱动装置40包括互相连接的发送电路41与处理电路42。

发送电路41用于发送读取命令至编码器。

处理电路42用于判断第一预设时间内是否读取到编码器中存储的有效数据，若在第一预设时间内读取到有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数；其中，有效数据包括电机的关键参数，型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

本实施例中的电机驱动装置40可以自动地读取电机的关键参数，并在型号参数映射表中查找到与该关键参数匹配的电机参数，节省了人工配置参数所花费的时间，且不会产生参数配置错误，有效地提高了参数辨识的效率和准确性。

请参阅图5，图5是本申请提供的电机一实施例的结构示意图，电机50包括至少一编码器51，编码器51包括：接收电路511与处理电路512。

接收电路511用于接收有效数据，具体地，接收电路511可接收用户输入的有效数据，该有效数据包括电机的关键参数；在电机驱动装置预读取编码器51中的数据时，可向编码器51发送读取命令。

由于编码器51与电机驱动装置之间的通信情况不确定，编码器51可判断是否能够接收到该读取命令。

处理电路512与接收电路511连接，其用于判断是否接收到电机驱动装置发送的读取命令；若接收到电机驱动装置发送的读取命令，则发送响应信号至电机驱动装置，以使得电机驱动装置读取有效数据。

该响应信号用于标识接收到读取命令，如果编码器51与电机驱动装置之间可正常通信，则可在接收到读取命令后，向电机驱动装置发送响应信号，以通知电机驱动装置可进行有效数据的读取了；如果未接收到读取命令，则表明二者之间的通信连接未能成功建立或发生丢包状况，电机驱动装置无法读取到有效数据。

继续参阅图5，编码器还包括存储芯片513，存储芯片513与接收电路511连接，接收电路511可在接收到有效数据后，将该有效数据发送至存储芯片513，存储芯片513可以为EEPROM。

本实施例可以将电机的关键参数预先烧写到编码器51的内部，在电机驱动装置与编码器51上电后，电机驱动装置可以自动地读取电机的关键参数，并根据该关键参数得到与其匹配的电机参数，省去了人为根据编码器51的类型手动配置参数的操作，节省了参数配置的时间，有效地提高了工作效率和准确性。

请参阅图6，图6是本申请提供的电机控制系统一实施例的结构示意图，电机控制系统60包括电机61和电机驱动装置62，电机61为上述实施例中的电机，电机61中的编码器611还用于检测电机61的运行参数，电机驱动装置62为上述实施例中的电机驱动装置。

编码器611用于接收有效数据，该有效数据包括电机的关键参数。

电机驱动装置62用于发送读取命令至编码器611，并判断第一预设时间内是否读取到编码器611中存储的有效数据；若第一预设时间内读取到编码器611中存储的有效数据，则利用有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与有效数据匹配的电机参数，型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

编码器611可以为位置编码器，可根据精度要求来选择具体采用哪种类型的编码器，比如，可采用多摩川17bit的绝对式编码器或者尼康20bit的绝对式编码器。

在一具体的实施例中，有效数据还包括握手信号，握手信号用于标识编码器类型，且编码器611包括存储芯片6111，握手信号存储在存储芯片6111的首地址中，电机的关键参数包括电机的关键参数；存储芯片6111包括EEPROM(图中未示出)，其具有部分开放的存储空间，以供用户进行读和/或写操作。

通过在电机侧的编码器611中预先烧写电机的关键参数以及增加用于识别编码器类型的握手信号，在电机驱动装置62侧增加通信协议自动识别机制，以实现快速、准确地完成参数配置的目的，有效地提高辨识效率和准确性。

请参阅图7，图7是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图，计算机存储介质70用于存储计算机程序71，计算机程序71在被处理器执行时，用于实现上述实施例中的电机参数的辨识方法。

计算机存储介质70可以是服务端、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机参数的辨识方法，其特征在于，包括：

发送读取命令至编码器，并判断第一预设时间内是否读取到所述编码器中存储的有效数据，其中，所述有效数据包括电机的关键参数；

若是，则利用所述有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与所述有效数据匹配的电机参数，其中，所述型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

2.根据权利要求1所述的电机参数的辨识方法，其特征在于，所述有效数据还包括握手信号，所述握手信号用于标识编码器类型，所述发送读取命令至编码器的步骤，包括：

将所述读取命令通过预设通信协议表中的默认通信协议发送至所述编码器，其中，所述预设通信协议表至少包括一个通信协议，所述默认通信协议为优先级最高的通信协议。

3.根据权利要求2所述的电机参数的辨识方法，其特征在于，所述电机的关键参数包括电机型号，所述判断第一预设时间内是否读取到所述编码器中存储的有效数据的步骤之前，包括：

判断所述默认通信协议与所述编码器的通信协议是否相同；

若是，则执行所述判断第一预设时间内是否读取到所述编码器中存储的有效数据的步骤；

若否，则将所述预设通信协议表中的其他通信协议依次作为当前通信协议，利用所述当前通信协议发送所述读取命令的协议，并返回所述发送读取命令至编码器的步骤，直至与所述编码器的通信协议相同或所述预设通信协议表中所有的通信协议均已被用来与所述编码器的通信协议匹配。

4.根据权利要求3所述的电机参数的辨识方法，其特征在于，所述判断所述默认通信协议与所述编码器的通信协议是否相同的步骤，包括：

判断第二预设时间内是否接收到所述编码器发送的响应信号，其中，所述响应信号用于标识接收到所述读取命令。

5.根据权利要求3所述的电机参数的辨识方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一预设时间内未读取到所述编码器中存储的有效数据时，判断发送所述读取命令的次数是否小于预设次数；

若否，则判定识别失败，生成报警信号；

若是，则返回所述发送读取命令至编码器的步骤。

6.根据权利要求1所述的电机参数的辨识方法，其特征在于，所述发送读取命令至编码器的步骤之前，包括：

加载运行程序，并根据所述运行程序进行初始化。

7.一种电机驱动装置，其特征在于，包括：

发送电路，用于发送读取命令至编码器；

处理电路，与所述发送电路连接，用于判断第一预设时间内是否读取到所述编码器中存储的有效数据，若在所述第一预设时间内读取到所述有效数据，则利用所述有效数据与预先存储的型号参数映射表，得到与所述有效数据匹配的电机参数；

其中，所述有效数据包括电机的关键参数，所述型号参数映射表包括至少一种电机的关键参数以及与其匹配的电机参数。

8.一种电机，包括至少一编码器，其特征在于，所述编码器包括：

接收电路，用于接收有效数据，其中，所述有效数据包括电机的关键参数；

处理电路，与所述接收电路连接，用于判断是否接收到电机驱动装置发送的读取命令；若接收到所述读取命令，则发送响应信号至所述电机驱动装置，以使得所述电机驱动装置读取所述有效数据，其中，所述响应信号用于标识接收到所述读取命令。

9.一种电机控制系统，其特征在于，包括电机和电机驱动装置，其中，所述电机驱动装置为权利要求7所述的电机驱动装置，所述电机为权利要求8所述的电机，所述电机中的编码器还用于检测所述电机的运行参数。

10.一种计算机存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时，用于实现权利要求1-6中任一项所述的电机参数的辨识方法。

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