CN115441796A - 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法 - Google Patents

基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115441796A
CN115441796A CN202110613138.9A CN202110613138A CN115441796A CN 115441796 A CN115441796 A CN 115441796A CN 202110613138 A CN202110613138 A CN 202110613138A CN 115441796 A CN115441796 A CN 115441796A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inertia
load torque
moment
motor
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110613138.9A
Other languages
English (en)
Inventor
曾绍凯
郑百恩
李振业
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to CN202110613138.9A priority Critical patent/CN115441796A/zh
Priority to US17/546,563 priority patent/US11804793B2/en
Publication of CN115441796A publication Critical patent/CN115441796A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0017—Model reference adaptation, e.g. MRAS or MRAC, useful for control or parameter estimation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
    • B66B1/285—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical with the use of a speed pattern generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/143—Inertia or moment of inertia estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/20—Estimation of torque
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
    • H02P25/026—Synchronous motors controlled by supply frequency thereby detecting the rotor position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

一种基于负载转矩‑转动惯量自学习模型的速度控制方法，应用于控制马达的控制器，速度控制方法包含：自学习建立负载转矩‑转动惯量关系；根据负载转矩的值，获得对应的转动惯量的值；以及根据转动惯量的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转。

Description

基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法
技术领域
本发明是有关一种速度控制方法，特别涉及一种基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法。
背景技术
电动机搭配变频器的应用已广泛的使用于电梯、天车及电扶梯等系统。其中，为了使提升驱动系统的运转性能，一般会使用该系统的相关机械参数进行速度控制器设计，以满足运转时的性能需求。
以电梯作为负载为例，因为马达的转动惯量与负载的质量为正相关的关系，因此当负载的重量(质量)不同(即载重不同)时，马达(电动机)的转动惯量是会随之改变的。因此，若能够估测出马达的转动惯量时，将能够根据所估测出的转动惯量的值，调整马达的控制器的参数，有助于更精准地对电动机进行速度控制，并且可提升电动机的控制性能。
为此，如何设计出一种基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，实现前揭技术效果，乃为本公开发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，解决现有技术的问题。
为实现前揭目的，本发明所提出的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，应用于控制马达的控制器，速度控制方法包含：(a)、自学习建立负载转矩-转动惯量关系；(b)、根据负载转矩的值，获得对应的转动惯量的值；以及(c)、根据转动惯量的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转。
在一实施例中，步骤(a)包含：(a1)、在零速度控制下，获得负载转矩的值；(a2)、在加速度控制下，获得对应的转动惯量的值；以及(a3)、重复执行步骤(a1)与(a2)，建立负载转矩-转动惯量关系。
在一实施例中，步骤(a2)包含：(a21)、利用积分运算，计算对应的转动惯量的值。
在一实施例中，负载转矩-转动惯量关系为查找表。
在一实施例中，负载转矩-转动惯量关系为曲线拟合关系式。
在一实施例中，速度控制方法还包含：(d)、更新负载转矩-转动惯量关系。
在一实施例中，当判断有新的负载转矩的值时，获得对应的新的转动惯量的值，并更新负载转矩-转动惯量关系。
在一实施例中，负载转矩与转动惯量的关系为一对一。
在一实施例中，当负载转矩与转动惯量的关系为一对多时，则对多个转动惯量进行算术平均运算以得到平均转动惯量，以获得负载转矩与平均转转动惯量的关系为一对一。
在一实施例中，在步骤(a)中，通过速度控制回路获得马达的速度信息，且通过电流控制回路获得马达的转矩信息，以自学习建立负载转矩-转动惯量关系。
通过所提出的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，可实现的技术效果为：(1)、利用积分运算计算对应的转动惯量的值，以解决现有技术中使用微分运算的方式所造成产生高频噪声而需要增设滤波器的问题；(2)、利用既有的速度控制回路与电流控制回路的架构，直接获得参数估测所需要的信息，因此在参数(转动惯量)估测过程中不影响闭回路的运行以及对马达的驱动控制；(3)、当进行参数估测而获得转动惯量的值时，则可根据转动惯量的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转，有助于更精准地对电动机进行速度控制，并且可提升电动机的控制性能，包含加速性能、暂态响应、负载拒斥能力都能够更加理想。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1：为本发明的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法的流程图。
图2：为本发明的自学习建立负载转矩-转动惯量关系的流程图。
图3：为本发明的电机速度变化的示意曲线图。
图4：为本发明的电机输出转矩、负载转矩的示意曲线图。
图5：为本发明的负载转矩-转动惯量关系为曲线拟合关系式的示意图。
图6：为本发明的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制应用的流程图。
图7：为本发明电机驱动系统的方框图。
附图标记说明：
S11～S13：步骤
S111～S113：步骤
S100～S520：步骤
I～III：区间
C1～C4：曲线
TL：负载转矩
Jm：转动惯量
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
请参见图1所示，其为本发明基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法的流程图。本发明的速度控制方法是应用于控制马达的控制器(在此亦可称为速度控制器)。此速度控制方法包含步骤如下：首先，自学习建立负载转矩-转动惯量关系(S11)。
配合参见图2，其中，在步骤(S11)中，根据零速度与加速度不同的电机机械运动特性获得(或称估测)负载转矩的值与转动惯量的值。具体地，步骤(S11)包含步骤如下：在零速度控制下，获得(估测)负载转矩的值(S111)，然后，在加速度控制下，获得(估测)对应的转动惯量的值(S112)。并且，重复执行步骤(S111)与步骤(S112)，实现自学习建立负载转矩-转动惯量关系(S113)，具体说明如下。
电机机械运动方程式可如关系式(1)表示：
Figure BDA0003096822230000041
其中，Jm为转动惯量、ωm为机械角速度(经微分
Figure BDA0003096822230000042
后为机械角加速度)、Te为马达输出转矩、TL为负载转矩、Bm为粘滞摩擦系数。
将关系式(1)移项整理，可得：
Jmdωm＝(Te-TL-Bmωm)dt (2)
将关系式(2)等号两边进行积分运算，可得：
Jmωm＝∫(Te-TL-Bmωm)dt (3)
将关系式(3)移项整理，可得转动惯量估测方程式：
Figure BDA0003096822230000043
对电梯系统而言，通常Jm＞＞Bm，因此，若Jm＞＞Bm，则转动惯量估测方程式可简化为：
Figure BDA0003096822230000044
配合参见图3与图4，第I区间为负载转矩TL估测、第II区间为转动惯量估测以及第III区间为粘滞摩擦系数Bm估测，具体说明如下。
承前步骤(S111)所述：在零速度控制下，获得(估测)负载转矩的值。在第I区间，如图3与图4所示的第0秒至第2秒之间为零速度控制(图3所示的马达速度曲线C1为零)，可得到(估测)负载转矩TL的值，其是等于马达输出转矩Te的值，即为马达输出电流(iq)与转矩常数(Kt)的乘积(即，Te＝iq*Kt)，图4所示的负载转矩曲线C2与马达输出转矩曲线C3于第I区间为交叠(重合)。举例来说，当电梯在闭(关)门之后，会有机械煞车的动作。当机械煞车解除后，会对电梯进行零速度控制，即控制电梯的速度为零。当速度为零时，粘滞摩擦系数Bm为零，并且机械角加速度
Figure BDA0003096822230000045
亦为零。因此，根据关系式(1)可得知(估测)负载转矩TL即为已知的马达输出转矩Te(＝iq*Kt)。因此，在第I区间(零速度控制区间)可估测出负载转矩TL的值，即对应图2的步骤(S111)。
然后，承前步骤(S112)所述：在加速度控制下，获得(估测)对应的转动惯量的值。在第II区间，如图3与图4所示的第2秒至第7秒之间为加速度控制(图3所示的马达速度曲线C1逐渐上升)，可得到(估测)转动惯量Jm的值。如图4所示加速初期(即从静止到加速)，为了克服转动惯量，因此需要额外的马达输出转矩Te，亦即马达输出转矩曲线C3在加速初期为陡升增加。而在克服转动惯量之后，马达输出转矩曲线C3则显著地下降。因此，根据关系式(5)，在第II区间(加速度控制区间)，将马达输出转矩Te与负载转矩TL之间的差值进行积分运算，再除以机械角速度ωm，即可获得(估测)转动惯量Jm的值。
故此，重复执行步骤(S111)与步骤(S112)，则可实现自学习建立负载转矩-转动惯量关系。
附带一提，在第III区间，如图3与图4所示的第7秒至第12秒之间，由于马达几乎为等角速度运转，因此，机械角加速度
Figure BDA0003096822230000051
为零。故此，根据关系式(1)，将马达输出转矩Te与负载转矩TL之间的差值，再除以机械角速度ωm，即可获得(估测)粘滞摩擦系数Bm的值，其中，如图4所示的曲线C4为粘滞摩擦系数Bm与机械角速度ωm的乘积。
因此，经执行步骤(S11)，则可通过自学习建立负载转矩-转动惯量关系。其中，在一实施例中，所述负载转矩-转动惯量关系为查找表(lookup table)，即通过将一个负载转矩的值对应至少一个转动惯量的值的方式建立起所述查找方式的关系。附带一提，在建立负载转矩-转动惯量关系过程，也许会有一个负载转矩的值对应两个以上的转动惯量的值，因此，可将两个以上的转动惯量利用的值算术平均的方式，然本发明不以此为限制，计算出一个平均后的转动惯量的值，作为对应负载转矩的值。以下表1与表2所示例：
表1
Figure BDA0003096822230000052
如表1所示，负载转矩TL与估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000061
为一对一的关系，亦即，当得到负载转矩TL的值为TL1时，则可通过查找表的方式得到估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000062
的值为Jm1。同理，当得到负载转矩TL的值为TL3时，则可通过查找表的方式得到估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000063
的值为Jm3。
表2
Figure BDA0003096822230000064
如表2所示，由于一个负载转矩TL对应到多个估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000065
例如在自学习建立负载转矩-转动惯量关系过程中，相同的负载转矩TL3在多次的估测中所得到的估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000066
为多数个，即Jm31、Jm32…Jm3k，因此，可通过算术平均的方式将Jm31、Jm32…Jm3k加以平均，以获得估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000067
的平均Jm3-avg，使得负载转矩TL与估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000068
的平均为一对一的关系，以利于查找当负载转矩TL的值为TL3时，得到估测的转动惯量
Figure BDA0003096822230000069
的值即为估测的转动惯量
Figure BDA00030968222300000610
的平均Jm3-avg。附带一提，在算术平均多个估测的转动惯量
Figure BDA00030968222300000611
时，可将明显过高或过低的异常(不合理)估测的转动惯量
Figure BDA00030968222300000612
先予以删除再进行算术平均的运算，以获得更准确的估测的转动惯量
Figure BDA00030968222300000613
值。
在另外的实施例中，所述负载转矩-转动惯量关系为曲线拟合关系式(curve-fitting relationship)，配合参见图5所示。通过将所取样(获得)到的若干离散的负载转矩TL的值(为图5的横坐标)，以一个连续的数学函数(线性方程式)表示转动惯量Jm的值(为图5的纵坐标)与负载转矩TL的值两者之间的关系，因此通过已知的负载转矩TL的值可求解获得转动惯量Jm的值。
其中，前揭查找表或曲线拟合关系式的形态或数据处理方式，可根据存储器容量大小、微处理器运算速度、连网能力…等硬件条件进行规划与设计查找表的数据解析度或曲线拟合关系式的复杂度，以发挥最佳、最实时的估测(估算)效能。
基于所建立的负载转矩-转动惯量关系，在步骤(S11)之后，根据负载转矩的值，获得对应的转动惯量的值(S12)。由于在步骤(S11)中已建立负载转矩-转动惯量关系，因此可通过查找表的方式，即根据负载转矩的值，可查找出所对应的转动惯量的值；又或者，可通过曲线拟合关系式的方式，将负载转矩的值代入拟合的数学函数，以计算出所对应的转动惯量的值。最后，根据转动惯量的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转(S13)。
请参见图6所示，其为本发明的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制应用的流程图。在电梯建置完成后，先通过零速度控制进而估测负载转矩TL的值，即负载转矩TL等于马达输出转矩Te(S100)，可对应前揭图2的步骤(S111)以及图3、图4的第I区间操作的详述记载，在此不加以赘述。然后，判断是否具有此负载的惯量信息(S200)，即是否具有马达的转动惯量的信息。若无此负载的惯量信息，则使能(启动)转动惯量的估测(S210)，让马达在预设的参数下运转(S220)，并且进行转动惯量估测及数据的搜集(S230)。根据前揭图2的步骤(S112)以及图3、图4的第II区间操作的记载，通过加速度控制获得(估测)对应的转动惯量的值。因此，经步骤(S210)至步骤(S230)的执行，可获得负载转矩-转动惯量关系的信息，可视为是建立初次的负载转矩-转动惯量关系。因此，所建立的负载转矩-转动惯量关系(包含查找表或曲线拟合关系式的方式)可对现有的负载转矩-转动惯量关系进行更新(S240)，使得负载转矩-转动惯量关系更趋完整。
再者，在步骤(S200)的判断若为”是”时，即具有此负载的惯量信息，则进一步判断模型的自学习完成与否(S300)。若模型的自学习已经完成，即步骤(S300)的判断若为”否”时，则可通过查找表或曲线拟合关系式，根据不同负载转矩TL的值(例如电梯内搭乘者的多寡)，获得对应不同的转动惯量Jm的值(S500)。并且，可根据转动惯量Jm的值，对马达的控制器的参数进行调整，即对马达进行速度控制(S510)，以控制马达的运转(S520)，借此有助于更精准地对电动机进行速度控制，并且可提升电动机的控制性能。因此，步骤(S500)至步骤(S520)可视为是在不需要更新负载转矩-转动惯量关系的状态下，根据负载转矩TL的值获得对应不同的转动惯量Jm的值，而对马达的控制器的参数进行调整，以控制马达的运转。
若模型的自学习尚未完成，即步骤(S300)的判断若为”是”时，则同样可通过查找表或曲线拟合关系式，根据不同负载转矩TL的值(例如电梯内搭乘者的多寡)，获得对应不同的转动惯量Jm的值(S310)。并且，可根据转动惯量Jm的值，对马达控制器的速度控制参数进行调整，即对马达进行速度控制(S320)，以控制马达的运转(S330)。并且，持续地进行转动惯量估测及数据的搜集(S340)。因此，步骤(S310)至步骤(S340)可视为仍需要对负载转矩-转动惯量关系进行更新的数据(负载转矩信息)搜集过程。进一步地，若有新的负载转矩TL的信息(例如有新的电梯内搭乘者的不同质(重)量的改变)，则可对应估测新的转动惯量Jm，因此，可对于新的负载转矩-转动惯量关系进行更新，即步骤(S400)的判断为”是”，且对现有的负载转矩-转动惯量关系进行更新(S240)，使得负载转矩-转动惯量关系更趋完整。反之，若无新的负载转矩-转动惯量关系需进行更新，即步骤(S400)的判断为”否”，则结束转动惯量估测(S250)。
请参见图7所示，其为本发明电机驱动系统的方框图，包含电机驱动所需的硬件与固件(或软件)的架构。在驱动系统中，包含外环控制(即速度控制，用以控制马达的转速快慢)与内环控制(即电流控制，用以控制马达的出力值)。在外环控制中，速度控制器接收上位机的速度命令ωm *，即接收到欲控制电梯速度(对应马达转速)值的命令。配合位置感测器所提供的位置反馈信息，经由速度计算器可计算出电梯的实际速度(即对应马达的实际转速)，且反馈速度信息至速度控制器。因此，根据速度命令ωm *与速度反馈，可获得电流命令，即等效转矩命令。
电流控制器接收电流命令与经由内环控制回路的电流感测器所测量的感测电流的电流反馈(感测电流通过电流变换器转换为电流反馈，其中，电流变换器可为将abc三相静止坐标转换至dq同步旋转坐标)，产生电压命令。电压命令通过PWM调制器(脉冲宽度调制器)调制处理后产生栅极信号，进而控制逆变器(或称变频器)驱动马达。
此外，在电机驱动系统中还包含参数估测器，其是连接外环控制回路以接收马达角速度ωm，且连接内环控制回路以接收马达输出转矩估测值
Figure BDA0003096822230000081
(根据马达输出电流(iq)与转矩常数(Kt)的乘积)。参数估测器根据所接收到马达参数信息进行对转动惯量Jm值的估测。
值得一提，承前所述在自学习建立或更新负载转矩-转动惯量关系所需要的信息搜集动作，不影响驱动系统的外环控制与内环控制的运行以及对马达的驱动控制。换言之，参数估测器仅是获取外环控制与内环控制的信息，进行对转动惯量Jm值的估测，并没有干涉外环控制与内环控制的运行以及对马达的驱动控制。更进一步地，当参数估测器获得转动惯量Jm的值时，则可根据转动惯量Jm的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转，有助于更精准地对电动机进行速度控制，并且可提升电动机的控制性能，包含加速性能、暂态响应、负载拒斥能力都能够更加理想。
综上所述，本发明是具有以下的特征与优点：
1、利用积分运算计算对应的转动惯量的值，以解决现有技术中使用微分运算的方式所造成产生高频噪声而需要增设滤波器的问题。
2、利用既有的速度控制回路与电流控制回路的架构，直接获得参数估测所需要的信息，因此在参数(转动惯量)估测过程中不影响闭回路的运行以及对马达的驱动控制。
3、当进行参数估测而获得转动惯量的值时，则可根据转动惯量的值，调整控制器的参数，以控制马达的运转，有助于更精准地对电动机进行速度控制，并且可提升电动机的控制性能，包含加速性能、暂态响应、负载拒斥能力都能够更加理想。
以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本公开的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，应用于控制一马达的一控制器，该速度控制方法包含：
(a)、自学习建立一负载转矩-转动惯量关系；
(b)、根据一负载转矩的值，获得对应的一转动惯量的值；及
(c)、根据该转动惯量的值，调整该控制器的参数，以控制该马达的运转。
2.如权利要求1所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，步骤(a)包含：
(a1)、在零速度控制下，获得该负载转矩的值；
(a2)、在加速度控制下，获得对应的该转动惯量的值；及
(a3)、重复执行步骤(a1)与(a2)，建立该负载转矩-转动惯量关系。
3.如权利要求2所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，步骤(a2)包含：
(a21)、利用积分运算，计算对应的该转动惯量的值。
4.如权利要求2所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，该负载转矩-转动惯量关系为一查找表。
5.如权利要求2所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，该负载转矩-转动惯量关系为一曲线拟合关系式。
6.如权利要求1所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，还包含：
(d)、更新该负载转矩-转动惯量关系。
7.如权利要求6所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，当判断有新的该负载转矩的值时，获得对应的新的该转动惯量的值，并更新该负载转矩-转动惯量关系。
8.如权利要求4所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，该负载转矩与该转动惯量的关系为一对一。
9.如权利要求4所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，当该负载转矩与该转动惯量的关系为一对多时，对多个转动惯量进行算术平均运算以得到一平均转动惯量，以获得该负载转矩与该平均转转动惯量的关系为一对一。
10.如权利要求1所述的基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法，其中，在步骤(a)中，通过一速度控制回路获得该马达的速度信息，且通过一电流控制回路获得该马达的转矩信息，以自学习建立该负载转矩-转动惯量关系。
CN202110613138.9A 2021-06-02 2021-06-02 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法 Pending CN115441796A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110613138.9A CN115441796A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法
US17/546,563 US11804793B2 (en) 2021-06-02 2021-12-09 Method of speed control based on self-learning model of load torque and moment inertia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110613138.9A CN115441796A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115441796A true CN115441796A (zh) 2022-12-06

Family

ID=84240351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110613138.9A Pending CN115441796A (zh) 2021-06-02 2021-06-02 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11804793B2 (zh)
CN (1) CN115441796A (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI302233B (en) * 2005-08-19 2008-10-21 Delta Electronics Inc Method for estimating load inertia and a system for controlling motor speed by using inverse model
US7395124B2 (en) * 2005-11-10 2008-07-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Adaptive motor drive method and apparatus including inertia estimator
WO2012108246A1 (ja) * 2011-02-10 2012-08-16 株式会社マキタ モータに関連する状態量を推定する装置および電動工具
EP2565465B1 (en) * 2011-08-29 2014-12-10 ABB Oy Method and apparatus for determining change in mass of fan impeller
CN103338003B (zh) 2013-06-28 2015-08-26 西安交通大学 一种电机负载转矩及惯量同时在线辨识的方法
JP6041075B2 (ja) * 2014-10-10 2016-12-07 株式会社安川電機 電動機制御装置
JP6439473B2 (ja) * 2015-02-06 2018-12-19 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
EP3171235B1 (en) * 2015-11-19 2020-04-29 Omron Corporation Control device, control method, information processing program, and recording medium
JP6443311B2 (ja) * 2015-11-30 2018-12-26 オムロン株式会社 制御装置、制御プログラムおよび記録媒体
JP2019097268A (ja) * 2017-11-20 2019-06-20 株式会社安川電機 モータ制御装置およびモータ制御方法
CN108755009B (zh) * 2018-06-14 2021-02-23 广东威灵电机制造有限公司 衣物处理装置的运行控制方法、系统、装置及存储介质
CN111498620A (zh) * 2020-04-17 2020-08-07 上海辛格林纳新时达电机有限公司 一种电梯控制方法、装置、电子设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US11804793B2 (en) 2023-10-31
US20220393626A1 (en) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI551007B (zh) 伺服馬達系統及其控制方法
RU2723661C1 (ru) Способ и устройство для управления электромотором электрического транспортного средства
CN102257723B (zh) 用于ac电动机的控制系统
US8523296B2 (en) Electric drive vehicle
CN106227189B (zh) 一种双轴驱动电动汽车硬件在环测试系统同步控制方法
JP4120504B2 (ja) 車両および車両の制御方法
JP5152003B2 (ja) 前後加速度制御装置
JP4644722B2 (ja) 電気駆動車両
US6763295B2 (en) Driving force control apparatus and method for automotive vehicle
CN110167784B (zh) 电动车辆的控制方法以及控制装置
CN109747431B (zh) 一种电动汽车的驻坡控制方法、系统及装置
JP2018069906A (ja) 車両の旋回制御装置
JP5241919B2 (ja) 指令生成装置
CN108306568A (zh) 电梯用pmsm抗负载扰动的自适应积分反步控制方法
WO2016120980A1 (ja) 車両の制御装置および車両の制御方法
WO2021176731A1 (ja) 電動車両制御方法及び電動車両制御装置
JP6589554B2 (ja) 電動車両の制御方法、及び、制御装置
CN115441796A (zh) 基于负载转矩-转动惯量自学习模型的速度控制方法
EP2345615B1 (en) Elevator control apparatus
JP4111155B2 (ja) 駆動制御装置、駆動制御方法及びプログラム
JP5219103B2 (ja) 走行制御装置
TW202248776A (zh) 基於負載轉矩－轉動慣量自學習模型之速度控制方法與電機驅動系統
CN109849685B (zh) 一种电动汽车防遛坡扭矩控制算法
CN112838802B (zh) 用于控制旋转电机的操作的方法和设备
EP3111282A1 (en) Machine loss modeling for improved field oriented control accuracy

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination