DE19952389B4

DE19952389B4 - Method for determining the parameters and / or current-path characteristic of an electrically driven engine system

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Publication number: DE19952389B4
Application number: DE19952389A
Authority: DE
Inventors: Eugen Saffert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-31
Filing date: 1999-10-31
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: DE19952389A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Parameter und/oder der Strom-Weg-Kennlinie eines elektrisch angetriebenen Motorsystems (1) mit einem Stator (2), einem Läuferelement (3) und einer Regeleinrichtung, welche den elektrischen Antriebsstrom des Motorsystems regelt, die folgenden Schritte umfassend:
• Einprägen einer konstanten äußeren Kraft auf das Läuferelement;
• Einstellen von Antriebsstromwerten über die Regeleinrichtung, durch die am Läuferelement (3) eine Antriebskraft erzeugt wird, die der eingeprägten konstanten Kraft entgegen wirkt;
• Messung der eingestellten Antriebsstromwerte (i) und der Position (s) des Läuferelements;
• Bestimmung der Parameter des Motorsystems an der Position (s) aus dem gemessenen Antriebsstrom und der erzeugten Antriebskraft.Method for determining the parameters and / or the current-path characteristic of an electrically driven motor system (1) having a stator (2), a rotor element (3) and a control device which regulates the electrical drive current of the motor system, comprising the following steps:
• impressing a constant external force on the rotor element;
• Setting drive current values via the control device, by means of which a drive force, which counteracts the impressed constant force, is generated on the rotor element (3);
• Measurement of the set drive current values (i) and the position (s) of the rotor element;
• Determining the parameters of the motor system at position (s) from the measured drive current and the generated drive force.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Parameter und/oder der Strom-Weg-Kennlinie eines elektrisch angetriebenen Motorsystems mit einem Stator, einem Läuferelement und einer Regeleinrichtung, welche den elektrischen Antriebsstrom regelt.The The present invention relates to a method for the determination of Parameter and / or the current-path characteristic of an electrically driven Motor system with a stator, a rotor element and a control device, which regulates the electric drive current.

In der Technik werden vielfältige elektrische Antriebe für unterschiedlichste Aufgaben eingesetzt. Derartige Antriebe besitzen ein elektrisch angetriebenes Motorsystem, wobei der enthaltene Motor zumindest einen Stator und ein Läuferelement im allgemeinen Sinne aufweist. Bei rotatorischen Motoren wird das Läuferelement gewöhnlich als Rotor bezeichnet. Der elektrische Motor ist mit einer Regeleinrichtung gekoppelt, die die benötigten Antriebsströme (zumeist mehrere Phasen) bereitstellt und dadurch den gesteuerten bzw. geregelten Betrieb eines solchen Antriebssystems ermöglicht. Die Anforderungen an moderne Motorsysteme, die beispielsweise in Positionierungseinrichtungen eingesetzt werden, sind hinsichtlich der Positioniergenauigkeit, Wiederholbarkeit und Bereitstellung einer gleichförmigen Bewegung teilweise sehr hoch. In Antriebssystemen mit hoher Präzision werden elektrische rotatorische Motoren und zunehmend Linear- bzw. Planarmotoren oder Mehrkoordinatenmotoren eingesetzt.In The technology becomes diverse electric drives for various tasks used. Own such drives an electrically powered engine system, the engine included at least one stator and a rotor element in the general sense. In rotary engines, the runner element usually referred to as a rotor. The electric motor is with a control device coupled, the needed drive currents (mostly several phases) and thereby the controlled or controlled operation of such a drive system allows. The requirements of modern engine systems, for example, in Positioning devices are used, in terms Positioning accuracy, repeatability and deployment a uniform Movement sometimes very high. In drive systems with high precision electric rotary motors and increasingly linear or planar motors or multi-coordinate motors used.

Häufig besteht die Forderung, daß das Motorsystem über den gesamten nutzbaren Verfahrweg eine konstante Antriebskraft bereitstellt. Insbesondere praktisch realisierte Motoren mit einem größeren Verfahrweg weisen jedoch eine unregelmäßige Kraft-Weg-Kennlinie auf, so daß die bereitgestellte Kraft teilweise erheblich von der jeweiligen Position des Läufer elements gegenüber dem Stator abhängig ist. Diese Probleme resultieren beispielsweise bei rotatorischen Motoren aus konstruktiven Zwängen hinsichtlich der Anordnung der Wicklungen zur Erzeugung des Magnetfeldes und beispielsweise bei Linearmotoren aus Materialinhomogenitäten im Bereich der Lauffläche des Linearmotors oder Veränderungen in den die jeweiligen magnetischen Eigenschaften beeinflussenden Materialcharakteristiken.Often exists the demand that the Engine system over provides the entire usable travel a constant driving force. In particular, have practically realized engines with a larger travel but an irregular force-displacement curve on, so that the provided force in some cases significantly from the respective position of the runner elements across from dependent on the stator is. These problems result, for example, in rotary Motors of constructive constraints regarding the arrangement of the windings for generating the magnetic field and for example in linear motors from material inhomogeneities in the field the tread of the linear motor or changes in which the respective magnetic properties influencing Material characteristics.

Bislang wurden verschiedene Ansätze verfolgt, derartige Nichtlinearitäten der Kraft-Weg-Kennlinie durch besondere konstruktive Gestaltungen von Stator und Läuferelement auszugleichen. Allen diesen mechanischen Lösungsansätzen ist gemein, daß die bessere Linearität der Kennlinie zu Lasten der durchschnittlich vom Motorsystem zur Verfügung gestellten Kraft geht.So far were different approaches pursues such nonlinearities of the force-displacement characteristic special structural designs of stator and rotor element compensate. All these mechanical solutions have in common that the better linearity the characteristic at the expense of the average of the engine system disposal put power goes.

Es wurde daher in der Vergangenheit bereits versucht, die Kraft-Weg-Kennlinie eines solchen Motorsystems möglichst genau zu bestimmen, um deren Unregelmäßigkeiten durch geeignete Beeinflussung des Antriebsstroms mit Hilfe der Regeleinrichtung des Motorsystems auszugleichen. Ein typisches im Stand der Technik eingesetztes Verfahren zu Bestimmung der Kraft-Weg-Kennlinie wird weiter unten in Bezug auf 1 detaillierter erläutert. Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß der Antrieb, dessen Parameter bestimmt werden sollen, in der Regel aus dem zugeordneten Gesamtsystem herausgelöst werden muß, um ihn an einen Hilfsantrieb zu koppeln, der für die Parameterbestimmung benötigt wird. Das eigentliche Regelsystem des zu vermessenden Motorsystems wird bei der herkömmlichen Parameterbestimmung außer Betrieb gesetzt, so daß dessen Regelver halten nicht in die Parameterbestimmung einbezogen werden kann.It has therefore already been tried in the past to determine the force-displacement characteristic of such an engine system as accurately as possible in order to compensate for their irregularities by appropriately influencing the drive current by means of the control device of the engine system. A typical prior art method of determining force-displacement characteristics will be discussed below 1 explained in more detail. A major disadvantage of this known method is that the drive, whose parameters are to be determined, usually has to be removed from the associated overall system in order to couple it to an auxiliary drive, which is needed for the parameter determination. The actual control system of the motor system to be measured is put out of operation in the conventional parameter determination, so that its Regelver hold can not be included in the parameter determination.

In M. Carl, B. Löwe, R. Schüppler, H. Stengel: „Messung der Kraft-Weg-Kennlinie linearer Schrittmotoren”, Tagungsskript des 41. Internationalen Wissenschaftlichen Kolloquiums der TU Ilmenau, 1996, Band 2, S. 243–246, werden Möglichkeiten zur Optimierung der Ansteuerfunktion für Motorsysteme beschrieben.In M. Carl, B. Leo, R. Schüppler, H. Stengel: "Measurement the force-displacement characteristic of linear stepper motors ", conference script of the 41st International Scientific Colloquium of the TU Ilmenau, 1996, Volume 2, S. 243-246, become possibilities for optimizing the drive function for motor systems described.

In „Stepping Motors and Their Microprocessor Controls”, 2. Auflage 1994, Neudruck 1995, Kapitel 6 werden generell mögliche Methoden zur Aufnahme von Drehmoment-Kennlinien dargestellt. Abschnitt 6.1 beschäftigt sich insbesondere mit der Messung statischer Kennlinien. Beispielsweise ist in 6.3 ein Versuchsaufbau gezeigt, bei welchem der Rotor des zu testenden Motors in eine beliebige Position gebracht werden kann. Dazu wird ein zweiter Motor (hier Antriebsmotor genannt) eingesetzt, der an den zu vermessenden Motor gekoppelt ist.In "Stepping Motors and Their Microprocessor Controls", 2nd edition 1994, reprint 1995, Chapter 6 possible methods for recording torque characteristics are generally presented. Section 6.1 deals in particular with the measurement of static characteristics. For example, in 6.3 a test setup shown in which the rotor of the motor to be tested can be brought into any position. For this purpose, a second motor (here called drive motor) is used, which is coupled to the motor to be measured.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung beste t somit darin, verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Parameter und/oder der Strom-Weg-Kennlinie eines elektrisch angetriebenen Motorsystems bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll auf einen Hilfsantrieb verzichtet werden und die dem Motorsystem zugeordnete Regeleinrichtung während der Kennlinienbestimmung weiterhin betrieben werden können.The Object of the present invention thus best t, improved Method for determining the parameters and / or the current-path characteristic an electrically driven motor system to provide avoids the disadvantages of the prior art. In particular, should to dispense with an auxiliary drive and the engine system associated control device during the characteristic determination can continue to operate.

Diese Aufgabe wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, dessen Verfahrensschritte im Patentanspruch 1 angegeben sind.This object is achieved by the method according to the invention, whose method steps in Pa tentanspruch 1 are given.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei der Parameterbestimmung bzw. der Aufnahme der Kennlinie eine konstante äußere Kraft auf das Läuferelement eingeprägt wird, die mit einfachen Mitteln sehr genau bestimmt werden kann. Das Motorsystem kann während der Messung zumeist im zugehörigen Gesamtsystem verbleiben, so daß auch die Einflüsse beispielsweise von angekoppelten Lager- und Führungselementen berücksichtigt werden können. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine unmittelbare Messung der Antriebsstromwerte möglich und eine Umwandlung indirekter Meßwerte, wie sie beispielsweise bisher bei der Messung der erzeugten Antriebskräfte erforderlich war, erübrigt sich, wodurch entsprechende Fehlerquellen ausgeschlossen sind. Das Verhältnis aus gemessenem Strom und der äußeren Belastungskraft entspricht unmittelbar der inversen Motorkonstanten an der jeweiligen Position. Die Motorkonstante kann als Korrekturkoeffizient unmittelbar zur elektronischen Korrektur der Kraft-Weg-Kennlinie verwendet werden, so daß eine aufwendige Berechnung dieses Koeffizienten unnötig ist.One Advantage of the method according to the invention is that at the parameter determination or the recording of the characteristic a constant external force on the rotor element imprinted which can be determined very precisely by simple means. The engine system can during the measurement mostly in the associated Entire system remain, so that too the influences considered for example by coupled bearing and guide elements can be. Due to the method of the invention an immediate measurement of the drive current values is possible and a conversion of indirect measured values, as previously required, for example, in the measurement of the generated driving forces was, unnecessary itself, whereby corresponding sources of error are excluded. The relationship from measured current and external loading force corresponds directly to the inverse motor constants at the respective Position. The motor constant can be used as a correction coefficient immediately be used for electronic correction of the force-displacement characteristic so that one complicated calculation of this coefficient is unnecessary.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird zur Parameterbestimmung nicht nur ein einzelner Meßwert aufgenommen, sondern es erfolgt eine kontinuierliche Messung der Antriebsstromwerte während das Läuferelement einen vorgegebenen Verfahrweg zwischen einer Start- und einer Endposition durchläuft. Auf diese Weise kann die gesamte Kraft-Weg-Kennlinie des Motorsystems innerhalb des genutzten Verfahrweges oder innerhalb einer Periode dieses Verfahrweges (bei rotatorischen Antrieben) in einem einzigen Meßvorgang ermittelt werden. Durch eine Positionierung des Läuferelements in beliebig kleinen Schritten kann eine beliebig fein aufgelöste Bestimmung des Korrekturkoeffizienten erfolgen, die dann eine sehr genaue Korrektur der Kennlinie ermöglicht.at an advantageous embodiment not only a single measured value is recorded for parameter determination, but there is a continuous measurement of the drive current values while the runner element a predetermined travel path between a start and an end position passes. In this way, the entire force-displacement curve of the engine system within the used travel distance or within a period This travel (in rotary drives) in a single Measurement determined become. By positioning the runner element in any small Steps can be any finely resolved determination of the correction coefficient done, which then allows a very accurate correction of the characteristic.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform werden die Antriebsstromwerte während einer Bewegungsbahn mit Hin- und Rückfahrt gemessen. Durch geeignete Verknüpfung der ermittelten Meßwerte lassen sich einzelne Komponenten der Kraft-Weg-Kennlinie ermitteln, insbesondere die Antriebskraft/Strom-Weg-Kennlinie und die Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie. Bei Kenntnis dieser Parameter können die Störkomponenten separat behandelt werden, so daß deren Einfluß auch unterschiedliche Bewegungsabläufe (beispielsweise verschiedene Beschleunigungen oder Geschwindigkeiten, die von dem Motorsystem bereitgestellt werden) berücksichtigt und durch geeignete Anpassung der Regeleinrichtung weitgehend eliminiert werden können.According to one modified embodiment the drive current values are during a trajectory with round trip measured. By suitable shortcut the measured values determined can be determined individual components of the force-displacement curve, in particular the Drive force / current path characteristic and the disturbing force / current-path characteristic. With knowledge of these parameters can the interfering components be treated separately, so that their Influence too different movements (for example different accelerations or speeds that of the Engine system be provided) and by appropriate Adjustment of the control device can be largely eliminated.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Parameterbestimmung eines Linearmotors angewendet, wobei die eingeprägte äußere Kraft durch die Hangabtriebskraft gebildet wird, die aufgrund eines geneigten Stators auf das Läuferelement einwirkt. Die Parameter des Motors können hierbei besonders einfach bestimmt werden, da die Masse des Läuferelements nicht bekannt sein muß, sondern lediglich die Schräglage des Stators gemessen werden muß. Die Parameterbestimmung kann dabei vollständig ohne Einsatz zusätzlicher Hilfsantriebe oder sonstiger Hilfselemente durchgeführt werden.According to one Particularly advantageous embodiment, the inventive method used for parameter determination of a linear motor, wherein the imprinted external force the downgrade force is formed due to a sloped Stators on the rotor element acts. The parameters of the engine can be particularly simple be determined because the mass of the rotor element unknown have to be, but only the skew of the stator must be measured. The parameter determination can completely without the use of additional Auxiliary drives or other auxiliary elements are performed.

Bei abgewandelten Ausführungsformen wird die äußere Kraft durch eine bekannte Gewichtskraft repräsentiert, wobei diese beispielsweise ein bekanntes Drehmoment erzeugt, welches am Rotor eines Rotationsmotors angreift. Zur Bestimmung der eingeprägten Kraft ist auch hier die Bestimmung der Masse eines Körpers ausreichend, dessen resultierende Gewichtskraft unmittelbar in das Rotorsystem eingeprägt werden kann.at modified embodiments becomes the external force represented by a known weight force, this example generates a known torque, which on the rotor of a rotary motor attacks. To determine the impressed force is also the Determination of the mass of a body sufficient, the resulting weight force directly into the Impressed rotor system can be.

Eine weitergebildete Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß in mehreren Meßzyklen verschiedene äußere Kräfte eingeprägt werden. Dadurch können nichtlineare Zusammenhänge zwischen Bestromung und erzeugter Antriebskraft bestimmt und in die Kennlinienkorrektur einbezogen werden.A further developed embodiment is characterized by the fact that in several measuring cycles different external forces are impressed. Thereby can non-linear relationships determined between energization and generated driving force and in the characteristic curve correction are included.

Die ermittelten Parameter des Motorsystems werden vorzugsweise in Speicher eingeschrieben, aus denen sie von der Regeleinheit im normalen Betrieb schnell ausgelesen werden können. Gegebenenfalls kann die Regeleinheit zwischen einzelnen ermittelten und gespeicherten Werten interpolieren, um die Genauigkeit der Ansteuerung des Motors weiter zu erhöhen.The determined parameters of the engine system are preferably in memory inscribed from which they are from the control unit in normal operation can be read out quickly. Optionally, the control unit between each determined and interpolate stored values to control the accuracy of the drive of the engine continues to increase.

Die durch die elektronische Korrektur ermöglichte konstante Antriebskraft entlang des Verfahrweges gestattet eine Steigerung der statischen und dynamischen Positioniergenauigkeit sowie der Geschwindigkeitskonstanz.The through the electronic correction enabled constant driving force along the travel allows an increase in static and dynamic positioning accuracy as well as the speed constancy.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments will become apparent from the following descrip tion tion of preferred embodiments of the method, with reference to the drawing. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung einer Meßanordnung zur Parameterbestimmung von linearen Antrieben nach dem Stand der Technik; 1 a schematic diagram of a measuring arrangement for parameter determination of linear drives according to the prior art;

2 eine Prinzipdarstellung einer Meßanordnung zur Parameterbestimmung von linearen Antrieben zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a schematic diagram of a measuring arrangement for the parameter determination of linear drives for carrying out the method according to the invention;

3 eine Prinzipdarstellung einer abgewandelten Meßanordnung zur Parameterbestimmung von linearen Antrieben zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a schematic diagram of a modified measuring arrangement for parameter determination of linear drives for carrying out the method according to the invention;

4 eine Prinzipdarstellung einer Meßanordnung zur Parameterbestimmung von rotatorischen Antrieben zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 a schematic diagram of a measuring arrangement for the parameter determination of rotary drives for carrying out the method according to the invention;

5 ein Diagramm in dem die Strom-Weg-Kennlinien eines Linearmotors gezeigt sind, die bei einem ±3° geneigten Stator aufgezeichnet wurden; 5 a diagram in which the current-displacement characteristics of a linear motor are shown, which were recorded at a ± 3 ° inclined stator;

6 ein Diagramm, in dem die Antriebskraft/Strom-Weg-Kennlinie gezeigt ist, die aus den Daten der in 5 gezeigten Kennlinien berechnet wurde; 6 a diagram in which the driving force / current-distance characteristic is shown, from the data of in 5 has been calculated;

7 ein Diagramm, in dem die Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie dargestellt ist, die ebenfalls aus den gemäß 5 gewonnenen Daten berechnet wurde; 7 a diagram in which the Störkraft / current-distance characteristic is shown, which also from the according to 5 calculated data was calculated;

8 ein Diagramm, in dem eine von der Gleitreibungskraft abhängige Komponente der Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie eingezeichnet ist; 8th a diagram in which a dependent of the sliding friction force component of the disturbance force / current-path characteristic is drawn;

9 ein Diagramm, in dem eine von der Reibungskraft abhängige Komponente der Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie eingezeichnet ist; 9 a diagram in which a frictional force-dependent component of the disturbance force / current-path characteristic is drawn;

10 vier Diagramme, in denen die Abhängigkeit einzelner Parameter des Linearmotors von der Zeit dargestellt ist; 10 four diagrams showing the dependence of individual parameters of the linear motor on time;

11 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung, in welcher die durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmten Parameter zur Kennlinienkorrektur und Störkraftkompensation verwendet werden. 11 a block diagram of a control device in which the determined by the inventive method parameters for characteristic correction and Störkraftkompensation be used.

In 1 ist in einer Prinzipdarstellung eine Meßanordnung nach dem Stand der Technik gezeigt, mit welcher Meßwerte zur Berechnung der Parameter eines Linearmotors in herkömmlicher Weise gewonnen werden können. Dabei wird ein Linearmotor 1, der aus einem Stator 2 und einem Läuferelement 3 besteht, aus seiner üblichen Betriebsumgebung entfernt, um die gewünschte Messung durchführen zu können. Der zu vermessende Linearmotor 1 wird während der Messung üblicherweise auch nicht mit der ihm in der Anwendungsumgebung zugeordneten Regeleinheit betrieben. Vielmehr ist ein Hilfsantrieb 5 über eine Gelenkverbindung 6 an den zu vermessenden Linearmotor 1 gekoppelt. Außerdem ist eine Kraftmeßeinrichtung 7 in Reihe zwischen den Linearmotor 1 und den Hilfsantrieb 5 eingeschaltet. Die Gelenkverbindung 6 ist in der Regel erforderlich, um die bei starren Verbindung auftretenden Zwangskräfte, die das Meßergebnis verfälschen würden, zu vermeiden. Der Nachteil der Verwendung der Gelenkverbindung und deren Ankopplung an die Kraftmeßeinrichtung 7 besteht vor allem darin, daß ein schwingungsfähiges System entsteht, welches elastische Verformungen zuläßt und damit das Meßergebnis verfälscht. Unter Verwendung dieser Meßanordnung werden durch die Kraftmeßeinrichtung 7 Kräfte aufgezeichnet, die bei einer Bestromung des Hilfsantriebs aufgrund der durch den Linearmotor 1 erzeugten Gegenkräfte entstehen. Um die für eine Erzeugung einer gleichbleibenden Antriebskraft durch den Linearmotor 1 notwendigen Stromwerte über einen bestimmten Verfahrweg zu ermitteln, müssen daher die gemessenen Kraftwerte umgerechnet werden, wodurch erneut Ungenauigkeiten in die zu bestimmende Kennlinie eingefügt werden.In 1 is a schematic representation of a measuring arrangement according to the prior art, with which measured values for calculating the parameters of a linear motor can be obtained in a conventional manner. This is a linear motor 1 that is from a stator 2 and a rotor element 3 is removed from its usual operating environment to perform the desired measurement. The linear motor to be measured 1 is also usually not operated during measurement with the control unit assigned to it in the application environment. Rather, an auxiliary drive 5 via a joint connection 6 to the linear motor to be measured 1 coupled. In addition, a force measuring device 7 in series between the linear motor 1 and the auxiliary drive 5 switched on. The articulation 6 As a rule, this is necessary in order to avoid the constraining forces which occur in the case of a rigid connection which would falsify the measurement result. The disadvantage of using the hinge connection and its coupling to the force measuring device 7 consists mainly in the fact that a vibratory system is created, which allows elastic deformation and thus distorts the measurement result. Using this measuring arrangement by the force measuring device 7 Forces recorded during energization of the auxiliary drive due to the by the linear motor 1 generated opposing forces arise. To those for a generation of a constant driving force by the linear motor 1 Therefore, the measured force values must be converted, which again inaccuracies are inserted into the characteristic to be determined.

2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Parameterbestimmung eines elektrisch angetriebenen Motorsystems. In dem dargestellten Beispiel handelt es sich wiederum um einen Linearmotor 1 mit einem Stator 2 und einem Läuferelement 3. 2 shows a schematic diagram of a measuring arrangement for carrying out the method according to the invention for the parameter determination of an electrically driven engine system. In the illustrated example, it is again a linear motor 1 with a stator 2 and a rotor element 3 ,

Üblicherweise werden zur Beschreibung des Verhaltens eines Motorsystems die Antriebskonstante k_a und die Dämpfungskonstante k_d angegeben, die wie folgt definiert sind:

wobei

k_M: = Motorkonstante [N/A]
d: = viskose Reibungskonstante [Ns/m]
m: = Masse des Antriebs [kg]
a: = Beschleunigung [m/s²]
v: = Geschwindigkeit [m/s]
i: = Antriebsstrom [A]

Usually, for describing the behavior of a motor system, the drive constant k _a and the damping constant k _d are defined, which are defined as follows:

in which

k _M: = Motor constant [N / A]
d: = viscous friction constant [Ns / m]
m: = Mass of the drive [kg]
a: = Acceleration [m / s ² ]
v: = Speed [m / s]
i: = Drive current [A]

Die Antriebskonstante beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Motorstrom und der durch ihn erzeugten antreibenden Beschleunigung. Die Dämpfungskonstante beschreibt den Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit des Antriebs und der durch sie erzeugten bremsenden Beschleunigung.The Drive constant describes the relationship between the motor current and the driving acceleration generated by it. The damping constant describes the relationship between the speed of the drive and the braking acceleration generated by them.

Gemäß 2 wird der Stator 2 des Linearmotors 1 zur Durchführung des Meßverfahrens in der Bewegungsrichtung des Läuferelements 3 geneigt, so daß auf das Läuferelement eine Hangabtriebskraft mit F_H = m·g·sinα einwirkt, wodurch das Läuferelement zu einer Bewegung in Richtung dieser Hangabtriebskraft veranlaßt wird. Durch diese Meßanordnung gelingt es, eine konstante Kraft und damit eine konstante Beschleunigung in den Antrieb einzuprägen, so daß nur noch der zur Kompensation dieser Beschleunigung nötige Strom und der Neigungswinkel zu messen sind, da der folgende Zusammenhang gilt:

According to 2 becomes the stator 2 of the linear motor 1 for carrying out the measuring method in the direction of movement of the rotor element 3 inclined, so that on the rotor element a downhill force with F _H = m · g · sin α acts, whereby the rotor element is caused to move in the direction of this slope force. By this measuring arrangement, it is possible to impress a constant force and thus a constant acceleration in the drive, so that only the current necessary for the compensation of this acceleration and the inclination angle are to be measured, since the following relationship applies:

Der Neigungswinkel α des Stators läßt sich mit einfachen Mitteln genau messen. Der entscheidende Vorteil dieser Ausführungsform besteht also darin, daß die Masse m des Antriebs für die Parameterbestimmung nicht bestimmt werden muß. Der zu vermessende Linearmotor 1 kann während der gesamten Messung in seinem Betriebsumfeld verbleiben, so daß auch die Einflüsse von Lager- und Führungselementen berücksichtigt werden können. Um durch den Motor eine der Hangabtriebskraft entgegenwirkende Antriebskraft zu erzeugen, wird dieser von seiner zugeordneten Regeleinrichtung mit einem geeigneten Antriebsstrom versorgt. Um die wesentlichen Parameter des Motorsystems zu ermitteln, müssen somit nur noch die Stromwerte bestimmt werden. Je nach den gewünschten Ergebnissen können einzelne Stromwerte gemessen werden, die notwendig sind, um das Läuferelement 3 in einer Ruheposition zu halten oder entlang eines bestimmten Verfahrweges zu bewegen.The inclination angle α of the stator can be accurately measured by simple means. The decisive advantage of this embodiment is therefore that the mass m of the drive for the parameter determination does not have to be determined. The linear motor to be measured 1 can remain in its operating environment throughout the measurement, so that the influences of bearing and guide elements can be taken into account. In order to generate by the engine a driving force counteracting the downhill power, it is supplied by its associated control device with a suitable drive current. In order to determine the essential parameters of the engine system, only the current values need to be determined. Depending on the desired results, individual current values that are necessary to measure the rotor element can be measured 3 to hold in a rest position or to move along a certain travel path.

3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer alternativen Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Linearmotor. Sofern aufgrund der speziellen Anordnung des Motorsystems in seiner Betriebsumgebung eine Neigung des Stators nicht möglich ist, kann die äußere Kraft auch in der in 3 gezeigten Weise eingeprägt werden. Durch die freie Aufhängung einer bekannten Masse wird eine definierte Gewichtskraft erzeugt, die ggf. vermittelt über Umlenkrollen und Zugseile am Läuferelement 3 angreift und dieses zu einer Bewegung veranlaßt. Durch geeignete Einstellung der Antriebsstromwerte, die von der zugeordneten Regeleinheit an den Linearmotor geliefert werden, wird wiederum eine Gegenkraft erzeugt, die je nach Meßwunsch das Läuferelement in einer Ruheposition festhält oder es zu einer vorgege benen Bewegung veranlaßt. Auch bei dieser Anordnung wird auf eine Kraftmeßeinrichtung und einen Hilfsantrieb vollständig verzichtet, so daß insbesondere auch keine die Messung verfälschenden Schwingungen auftreten werden. 3 shows a schematic diagram of an alternative measuring arrangement for carrying out the method according to the invention on a linear motor. If, due to the special arrangement of the motor system in its operating environment, an inclination of the stator is not possible, the external force in the in 3 be imprinted manner shown. Due to the free suspension of a known mass, a defined weight force is generated, which possibly mediated via pulleys and traction cables on the rotor element 3 attacks and causes it to move. By appropriate adjustment of the drive current values, which are supplied by the associated control unit to the linear motor, in turn, a counterforce is generated, which holds the rotor element in a rest position depending on the measurement request or causes it to a PRE-enclosed movement. Also in this arrangement, a force measuring device and an auxiliary drive is completely dispensed with, so that in particular no falsifying the measurement vibrations will occur.

4 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine nochmals abgewandelte Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dieses hier für einen rotatorischen Antrieb, d. h. einen herkömmlichen Elektromotor, eingesetzt wird. Wie bei der in 3 gezeigten Anordnung wird die einzuprägende äußere Kraft durch eine Gewichtskraft eines bekanten Massekörpers bereitgestellt. Vermittelt über ein Seil greift die Gewichtskraft am Rotor (Läuferelement) an und erzeugt dort ein Drehmoment, welches definiert ist durch M = m·g·r. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Parameterbestimmung läßt sich somit ohne Veränderungen auch für rotatorische Motoren einsetzen. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Verfahren auch bei anderen Antriebsanordnungen eingesetzt werden kann. Rotationsmotoren können auch mit Bewegungswandlern (z. B. Spindel oder Antriebsriemen) gekoppelt sein, um eine translatorische Bewegung eines Läufers bereitzustellen, wobei die Einprägung der äußeren Kraft dann an diesem Läufer erfolgt und der Bewegungswandler ein Drehmoment am Rotor des Motors angreifen läßt. 4 shows a schematic representation of a further modified measuring arrangement for carrying out the method according to the invention, this being used here for a rotary drive, ie a conventional electric motor. As with the in 3 As shown, the external force to be impressed is provided by a weight of a known mass body. Transmitted via a cable, the weight force acts on the rotor (rotor element) and generates there a torque, which is defined by M = m · g · r. The inventive method for parameter determination can thus be used without changes for rotary motors. It should be noted that the method can also be used in other drive arrangements. Rotary motors may also be coupled to motion transducers (eg, spindle or drive belt) to provide translational movement of a rotor, with the external force impressed on that rotor, and the motion converter forcing torque on the rotor of the motor.

5 zeigt ein Diagramm, in welchem die Meßdaten eingezeichnet sind, die zur Aufzeichnung der Strom-Weg-Kennlinie ermittelt wurden. Diese Meßdaten wurden unter Verwendung einer Meßanordnung gewonnen, wie sie prinzipiell in 2 gezeigt ist. Die grundlegende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von einer statischen Belastung des Antriebs aus, d. h. die vom Antrieb erzeugte Beschleunigung kompensiert eine von außen eingeprägte Beschleunigung (die von einer äußeren Kraft erzeugt wird), so daß der Antrieb selbst in Ruhe verharrt (während der Messung). Für die weiter unten erläuterte Verarbeitung der Meßwerte ist es besonders zweckmäßig, wenn folgende Bedingungen eingehalten werden:

• nacheinander wird eine positive und eine negative Belastung (äußere Kraft) eingeprägt, und die entsprechenden Kennlinien werden aufgezeichnet;
• die Kennlinien werden jeweils für eine komplette Hin- und Rückfahrt aufgezeichnet, wobei als Startpunkt einer der Umkehrpunkte gewählt wird.

5 shows a diagram in which the measurement data are shown, which were determined to record the current-displacement curve. These measurement data were obtained using a measuring arrangement, as described in principle in 2 is shown. The basic embodiment of the method according to the invention is based on a static load of the drive, ie the acceleration generated by the drive compensates for an externally impressed acceleration (which is generated by an external force), so that the drive itself remains at rest (during the measurement) , For the processing of the measured values explained below, it is particularly expedient if the following conditions are met:

• successively a positive and a negative load (external force) is impressed, and the corresponding characteristics are recorded;
• the characteristic curves are recorded for a complete return journey, whereby one of the reversal points is selected as the starting point.

In dem in 5 gezeigten Beispiel wurden zwei Meßbedingungen realisiert, die sich hinsichtlich der Neigungsrichtung des Stators unterscheiden. In dem speziell gezeigten Beispiel wurde eine im Diagramm oben gezeigte Positivkennlinie 10 bei einer Neigung des Stators von +3° gegenüber der Horizontalen aufgezeichnet, während eine im Diagramm unten gezeigte Negativkennlinie 11 bei einer Neigung des Stators von –3° gegenüber der Horizontalen aufgenommen wurde. Sowohl die Positivkennlinie 10 als auch die Negativkennlinie 11 beschreiben einen geschlossenen Verfahrweg, den der zu vermessende Linearmotor während der Messung ausgeführt hat. In dem gezeigten Beispiel bewegte sich das Läuferelement aufgrund der von der Regeleinrichtung dem Motorsystem zugeführten Antriebsströme jeweils etwa 90 mm in positiver und negativer Richtung ausgehend von einer Ruheposition, die im Diagramm bei 0 mm dargestellt ist. Das Läuferelement vollführte in jeder Richtung eine Hinfahrt und eine Rückfahrt, wie dies aus dem geschlossenen Kennlinienverlauf erkennbar ist. Die Bewegungsbahn muß jedoch nicht zwingend symmetrisch zu einer Ruheposition gewählt werden und sollte wie oben dargelegt an einem der Umkehrpunkte starten. Es läßt sich auch aus dem Diagramm ablesen, daß die benötigten Antriebsströme bei Hin- und Rück fahrt unterschiedlich sind, woraus auf bestimmte Störgrößen geschlossen werden kann, auf welche nachfolgend noch näher eingegangen wird. Offensichtlich reagiert der vermessene Motor zumindest an einigen Stellen auch unterschiedlich in Abhängigkeit von der Neigungsrichtung des Stators.In the in 5 In the example shown, two measuring conditions were realized which differ with respect to the inclination direction of the stator. In the example specifically shown, a positive characteristic shown in the diagram above 10 at a tilt of the stator of + 3 ° relative to the horizontal, while a negative characteristic shown in the diagram below 11 was recorded at an inclination of the stator of -3 ° relative to the horizontal. Both the positive characteristic 10 as well as the negative characteristic 11 describe a closed travel path that the linear motor to be measured performed during the measurement. In the example shown, due to the drive currents supplied to the motor system by the control device, the rotor element moved approximately 90 mm each in the positive and negative directions starting from a rest position, which is shown at 0 mm in the diagram. The runner element made in each direction a way and a return trip, as can be seen from the closed characteristic curve. However, the trajectory does not necessarily have to be chosen symmetrically to a rest position and should start at one of the reversal points as explained above. It can also be read from the diagram that the required drive currents are different when driving back and forth, from which it can be concluded that certain disturbances, which will be discussed in more detail below. Obviously, the measured motor also reacts differently depending on the inclination direction of the stator, at least in some places.

Die Auswertung der aufgenommenen Meßwerte kann einerseits bezüglich der eingeprägten Belastung erfolgen, wobei dies eine Trennung der Wirkkräfte (die die eigentliche Kennlinie des Antriebs beschreiben) von den auftretenden Störkräften ermöglicht. Andererseits kann eine Auswertung bezüglich der Hin- und Rückfahrt auf der Bewegungsbahn erfolgen, wobei dies die Trennung der richtungsabhängigen Anteile von den positionsabhängigen Anteilen der Meßergebnisse ermöglicht. Zur Berechnung werden jeweils positive bzw. negative Mittelwerte der zusammengehörigen Meßwerte gebildet. Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht der auszuführenden Berechnungen und der dabei entstehenden Anteile an:

On the one hand, the evaluated measured values can be evaluated with respect to the impressed load, this allowing a separation of the effective forces (which describe the actual characteristic curve of the drive) from the occurring disturbing forces. On the other hand, an evaluation with respect to the round trip on the trajectory can be made, this allows the separation of the directional components of the position-dependent portions of the measurement results. In each case, positive or negative mean values of the associated measured values are formed for the calculation. The following table gives an overview of the calculations to be performed and of the resulting shares:

Das in 6 dargestellte Diagramm zeigt eine Antriebskraft/Strom-Weg-Kennlinie, die aus den in 5 dargestellten Meßwerten berechnet wurde. Diese Kennlinie wurde in Anwendung der in der o. g. Tabelle angegebenen Vorschrift berechnet. Die im Diagramm von 6 gezeigten Wirkkräfte haben im wesentlichen nur einen positionsabhängigen Anteil. Theoretisch müßten die Datenwerte bei einem idealen Antriebssystem für Hin- und Rückfahrt innerhalb der vorgegebenen Wegstrecke identisch sein. Aus 5 kann jedoch abgelesen werden, daß leichte Unterschiede auch bei Hin- und Rückfahrt des Linearmotors auftreten, die wesentlichen Nichtlinearitäten jedoch in Abhängigkeit von der jeweiligen Position auf dem Verfahrweg auftreten. Das Reziproke der in 6 gezeigten Kennlinie stellt die vom Linearmotor bereitgestellte Kraft in Abhängigkeit von der Wegeposition bei konstantem Antriebsstrom dar. Sofern der Linearmotor bei einer gewünschten Bewegung mit einem konstanten Antriebsstrom von der Regeleinrichtung versorgt wird, würde es beispielsweise an den mit der Bezugsziffer 13 gekennzeichneten Positionen zu einem deutlichen Krafteinbruch im Antriebssystem kommen. Wenn jedoch die Parameter des Motors bzw. dessen Kennlinie durch das erfindungsgemäße Verfahren exakt bestimmt wurden, kann durch die Regeleinheit eine Korrektur vorgenommen werden, indem beispielsweise an diesen Positionen 13 ein höherer Antriebsstrom in das Motorsystem eingespeist wird. Die zur Verfügung stehende elektrische Stelltechnik kann ausreichend schnell die benötigten Stromwerte bereitstellen, um eine Linearisierung der Kennlinie zu bewirken. Die notwendigen Stromkorrekturwerte können direkt aus der ermittelten Kennlinie entnommen werden, wobei die Einzelwerte vorzugsweise in einem geeigneten Speicher abgelegt werden. Die im Stand der Technik eingesetzten Regler können demgegenüber nur bereits aufgetretene Fehler teilweise ausgleichen und keine präventiven Maßnahmen für die Linearisierung der Kennlinie ergreifen. Erst durch die erfindungsgemäße Ermittlung der Parameter des Motorsystems stehen die zur Linearisierung benötigten Werte a priori zur Verfügung, so daß durch die Ansteuerung des Motorsystems die systemimmanenten Fehlerquellen bereits vor Eintritt eines entsprechenden Fehlers ausgeglichen werden können. Dadurch sinken auch die Anforderungen an den eigentlichen Regler, da die noch verbleibenden Fehler wesentlich geringer sein werden.This in 6 The diagram shown shows a driving force / current-path characteristic, which consists of the in 5 calculated measured values was calculated. This characteristic curve was calculated using the instructions given in the table above. The in the diagram of 6 shown active forces have essentially only a position-dependent share. Theoretically, the data values would have to be in an ideal drive system be identical for round trip within the given distance. Out 5 However, it can be read that slight differences also occur when driving back and forth of the linear motor, the essential non-linearities, however, occur depending on the respective position on the travel. The reciprocal of in 6 The characteristic curve shown represents the force provided by the linear motor as a function of the path position at a constant drive current. If the linear motor is supplied with a desired movement with a constant drive current from the controller, it would, for example, to those with the reference numeral 13 marked positions lead to a significant force drop in the drive system. However, if the parameters of the motor or its characteristic were determined exactly by the method according to the invention, a correction can be made by the control unit, for example, by these positions 13 a higher drive current is fed into the motor system. The available electrical control technology can provide the required current values sufficiently quickly to effect a linearization of the characteristic curve. The necessary current correction values can be taken directly from the determined characteristic, the individual values preferably being stored in a suitable memory. In contrast, the controllers used in the prior art can compensate in part only already occurred errors and take no preventive measures for the linearization of the characteristic. Only by determining the parameters of the motor system according to the invention are the values required for the linearization available a priori, so that the system-immanent error sources can be compensated for even before the occurrence of a corresponding error by triggering the motor system. This also reduces the requirements for the actual controller, since the remaining errors will be much lower.

7 zeigt ein Diagramm, in welchem die Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie des beispielhaft vermessenen Linearmotors dargestellt ist. Diese Kennlinie wird aus den gemäß 5 gewonnenen Meßdaten berechnet, indem die zu einer bestimmten Wegposition gehörenden Meßdaten summiert und diese Summe halbiert wird, d. h. für jeden Meßpunkt wird ein Mittelwert der beiden aufgenommenen Meßwerte gebildet. Die sich ergebende Kennlinie in 7 repräsentiert somit die Störkraft, die wiederum reziprok zu dem gemessenen und dargestellten Stromwert ist. 7 shows a diagram in which the Störkraft / current-displacement characteristic of the exemplary measured linear motor is shown. This characteristic is determined from the according to 5 calculated measured data is summed by the belonging to a certain path position measurement data and this sum is halved, ie for each measurement point an average of the two measured values recorded is formed. The resulting characteristic in 7 thus represents the disturbance force, which in turn is reciprocal to the measured and represented current value.

In den 8 und 9 sind Diagramme gezeigt, in denen einzelne Komponenten der Störkraft/Strom-Weg-Kennlinie aus 7 dargestellt wurden. Die ermittelte Störkraft beruht vor allem auf der im Motorsystem auftretenden Reibung, die durch die Gleichung R = d·ν + g_R definiert ist. Die gesamte Reibung setzt sich somit aus zwei Summanden zusammen, von denen einer auf die geschwindigkeitsabhängige viskose Reibung (d·ν) zurückzuführen ist und der andere die Gleitreibung (g_R) betrifft. Wenn für den Moment der Aufnahme des Stromwertes die Geschwindigkeit des Motors gleich Null gesetzt wird (im beschriebenen Beispiel heben sich dabei die Hangabtriebskraft und die vom Motor erzeugte Antriebskraft auf), kann die geschwindigkeitsunabhängige Gleitreibungskomponente bestimmt werden. Bildet man weiterhin die Differenz zwischen dem Meßwert der Hinfahrt und dem Meßwert der Rückfahrt, so ergibt sich die in 8 gezeigte Kennlinie. Wird demgegenüber die Summe der Hin- und Rückfahrt berechnet, erhält man die in 9 gezeigte Kennlinie, die eine Angabe über die von der Position abhängige Reibungskraft darstellt.In the 8th and 9 diagrams are shown, in which individual components of the disturbance force / current-path characteristic off 7 were presented. The determined disturbance force is based primarily on the friction occurring in the engine system, which is defined by the equation R = d · ν + g _R. The total friction is thus composed of two summands, one of which is due to the speed-dependent viscous friction (d · ν) and the other relates to the sliding friction (g _R ). If, for the moment of taking the current value, the speed of the motor is set equal to zero (in the example described, the downhill force and the driving force generated by the motor cancel each other out), the speed-independent sliding friction component can be determined. If one continues to form the difference between the measured value of the outward journey and the measured value of the return journey, the result is the in 8th shown characteristic. If, on the other hand, the sum of the round trip is calculated, you get the in 9 shown characteristic that represents an indication of the position-dependent friction force.

10 zeigt vier Diagramme, in denen der Verlauf einzelner Parameter während eines Bewegungsvorgangs des Motorsystems eingezeichnet ist. In Abweichung von der oben erläuterten Grundform der Erfindung wird das Verfahren nun derart abgewandelt, daß eine dynamische Belastung des Antriebs erfolgt, wobei die vom Antrieb erzeugte Beschleunigung durch den angeschlossenen Regler konstant gehalten wird, wobei Phasen mit positiver, negativer und einer Beschleunigung gleich Null betrachtet werden können. Voraussetzung für die Realisierbarkeit dieser Ausführungsform des Verfahrens ist ein Regelsystem, welches die gezielte Vorgabe der kinematischen Parameter des Bewegungsvorgangs ermöglicht. Ein derartiges Regelsystem ist in der parallelen Deutschen Patentanmeldung DE 199 52 388 A1 angegeben, mit dem Titel „Regelsystem für elektrische Antriebe und Verfahren zur Bahnregelung”, welche mit gleichem Datum eingereicht wurde. 10 shows four diagrams in which the course of individual parameters during a movement process of the engine system is drawn. In deviation from the above-explained basic form of the invention, the method is now modified such that a dynamic loading of the drive takes place, wherein the acceleration generated by the drive is kept constant by the connected controller, with phases considered positive, negative and zero acceleration can be. Prerequisite for the feasibility of this embodiment of the method is a control system which allows the targeted specification of the kinematic parameters of the movement process. Such a control system is in the parallel German patent application DE 199 52 388 A1 entitled "Control System for Electric Drives and Method of Web Control" filed on even date.

In den in 10 gezeigten Diagrammen sind die jeweiligen Meßwerte alle als Funktion der Zeit im Diagramm eingetragen. Das Diagramm a) zeigt die Änderung der Position des Läuferelements während des gesamten Bewegungsvorgangs, wobei die Bewegung symmetrisch zu einer Nullposition (0 mm) ausgeführt wird. Das Diagramm b) zeigt den Geschwindigkeitsverlauf während dieser Bewegung. Im ersten Abschnitt nimmt die Geschwindigkeit kontinuierlich zu, sie bleibt dann im zweiten Abschnitt konstant und wird schließlich weitgehend kontinuierlich verringert, um das Läuferelement an der Endposition zum Stillstand zu bringen. Das Diagramm c) gibt die Beschleunigungswerte während dieser ausgeführten Bewegung an. Schließlich ist im Diagramm d) der Antriebsstrom über der Zeit eingetragen, wobei in dem Diagramm direkt eingetragen ist, aus welchen Meßwerten sich die Parameter des Motorsystems ableiten lassen.In the in 10 In the diagrams shown, the respective measured values are all entered as a function of time in the diagram. The diagram a) shows the change of the position of the rotor element during the entire movement process, wherein the movement is carried out symmetrically to a zero position (0 mm). The diagram b) shows the speed course during this movement. In the first section, the speed increases continuously, then remains constant in the second section and is finally reduced substantially continuously to bring the traveler element to a stop at the final position. The diagram c) indicates the acceleration values during this executed movement. Finally, in the diagram d) the drive current is entered over time, wherein in the diagram is entered directly from which measured values can be derived the parameters of the engine system.

Aus den im Diagramm d) der 10 gekennzeichneten Stromänderungen lassen sich die Antriebskonstante und die Dämpfungskonstante des Antriebs unmittelbar wie folgt berechnen:

wobei

a: = Beschleunigung des Bewegungsvorgangs (hier 1 m/s²)
ν: = Geschwindigkeit des Bewegungsvorgangs (hier 0,1 m/s)
Δi_a: = Stromänderung (hier ca. 1,5 A) im Diagramm als „Antriebskonstante” bezeichnet
Δi_d: = Stromänderung (hier ca. 0,5 A) im Diagramm als „Dämpfungskonstante” bezeichnet

From the in diagram d) the 10 indicated current changes, the drive constant and the damping constant of the drive can be calculated directly as follows:

in which

a: = Acceleration of the moving operation (here 1 m / s ²⁾
ν: = Speed of the movement process (here 0.1 m / s)
Δi _a: = Current change (here approx. 1.5 A) in the diagram referred to as "drive constant"
Δi _d: = Current change (here about 0.5 A) in the diagram referred to as "damping constant"

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei einer Messung gemäß 10 die zur Bestimmung der Antriebskonstante relevante Stromänderung viermal und die zur Bestimmung der Dämpfungskonstante relevante Stromänderung zweimal auftritt (10d)). Zur Reduzierung von Meßfehlern kann daher eine Mittelwertbildung vorgenommen werden. Die in 10d) als „Gleitreibung” bezeichnete Stromänderung entspricht der in 8 dargestellten Störkraft, die von der Bewegungsrichtung abhängig ist.It should be noted that in a measurement according to 10 the current change relevant for the determination of the drive constant occurs four times and the current change relevant for the determination of the damping constant occurs twice ( 10d )). To reduce measurement errors, therefore, an averaging can be made. In the 10d ) called "sliding friction" current change corresponds to the in 8th shown disturbance force, which is dependent on the direction of movement.

Um die ermittelten Parameter in die Regelung des Motorsystems einzubeziehen, werden wie oben dargelegt die entsprechenden Werte vorzugsweise in einem Speicher abgelegt. Da für moderne Antriebe bereits eine Kommutierungstabelle gespeichert wird, können die Korrekturwerte dieser Tabelle hinzugefügt werden, so daß sich der vom System auszuführende Rechenaufwand nur unwesentlich vergrößert.Around to include the determined parameters in the control of the engine system, As stated above, the corresponding values are preferred stored in a memory. Therefore modern drives already a commutation table is stored can the correction values are added to this table so that the to be executed by the system Calculation costs increased only slightly.

11 zeigt ein Blockschaltbild eines Motorsystems, unter Einbeziehung eines Korrekturgliedes 20. Um den Motor 2 anzusteuern, wird in herkömmlicher Weise von einer Regeleinheit eines Sollkraft vorgegeben, die durch entsprechende Stromwerte repräsentiert ist. Sobald durch das erfindungsgemäße Verfahren in der beschriebenen Weise die Parameter des Motors 1 bestimmt wurden, wird in Abhängigkeit von der Position des Läuferelements zu der Sollkraftvorgabe multiplikativ eine Kennlinienkorrektur und additiv eine Störkraftkompensation hinzugefügt. Auf diese Weise werden die Nichtlinearitäten der Motorkennlinie bereits in dem dem Motorsystem zugeführten Sollkraftsignal ausgeglichen. Die dann noch auftretenden Fehler bei der Bewegung des Motorsystems können von dem angeschlossenen Regler wesentlich besser ausgeglichen werden, da der Fehlerbetrag wesentlich kleiner ist als bei herkömmlichen Systemen, bei denen die Sollkraftvorgabe keiner Korrektur unterzogen wird. 11 shows a block diagram of an engine system, including a correction element 20 , To the engine 2 to drive is given in a conventional manner by a control unit of a desired force, which is represented by corresponding current values. Once by the inventive method in the manner described the parameters of the engine 1 were determined, multiplicatively added a characteristic correction and additively a Störkraftkompensation depending on the position of the rotor element to the desired force specification. In this way, the nonlinearities of the engine characteristic curve are already compensated in the setpoint force signal supplied to the engine system. The then still occurring errors in the movement of the engine system can be compensated much better by the connected controller, since the error amount is much smaller than in conventional systems in which the target force specification is not subjected to correction.

Da das erfindungsgemäße Verfahren auch an Motorsystemen in ihrer Betriebsumgebung ausgeführt werden kann, läßt es sich in Antriebssysteme fest integrieren. Damit kann jederzeit ein Neuabgleich des Antriebs durchgeführt werden, wenn dies beispielsweise aufgrund von Alterungserscheinungen oder veränderter Umgebungsbedingungen nötig erscheint.There the inventive method also be performed on engine systems in their operating environment can, it can be firmly integrated into drive systems. This can at any time a rebalance of the drive if this is due, for example, to aging or changed environmental conditions seems necessary.

Das dargestellte Verfahren zur Parameterbestimmung läßt sich ohne weiteres auch bei anderen elektrischen Antriebssystemen einsetzen.The illustrated method for parameter determination can be easily use in other electric drive systems.

Claims

Method for determining the parameters and / or the current-path characteristic of an electrically driven engine system ( 1 ) with a stator ( 2 ), a rotor element ( 3 ) and a control device which regulates the electric drive current of the motor system, comprising the following steps: • impressing a constant external force on the rotor element; • Setting of drive current values via the control device, by the rotor element ( 3 ) a driving force is generated, which counteracts the impressed constant force; • Measurement of the set drive current values (i) and the position (s) of the rotor element; • Determining the parameters of the motor system at position (s) from the measured drive current and the generated drive force.

Method according to claim 1, characterized in that that the Drive current values are set so that the driving force generated by the motor the external force exactly compensated, causing the rotor element stays calm.

Method according to Claim 1, characterized in that drive current values are set by the rotor element ( 3 ) A driving force is generated, which is a movement of the rotor element with constant acceleration causes.

Method according to claim 1 or 2, characterized that an external force imprinted which is proportional to the moving mass of the engine system, whereby the parameter determination without knowledge of this moving mass can be done.

The method of claim 1, 3 or 4, further comprising the steps of: • adjusting the drive current values so that the rotor element ( 3 ) traverses a predetermined travel path from a start position to an end position and back to the start position (round trip); • Carry out the measurement of the set drive current values (i) and the position (s) of the rotor element for a large number of positions along the specified travel path.

The method of claim 5, further the following Steps including: • Determination a part of the characteristic dependent on the direction of movement, by forming 11 of the difference between the round trip corresponding values of the characteristic curve; • Determining one of the position dependent Proportion of the characteristic, by forming 11 of the sum between the the round trip corresponding values of the characteristic.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that several measuring cycles for different amounts the imprinted personnel carried out become.

Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the parameter determination is carried out on an engine system installed in its operating environment ( 1 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized that it is used for parameter determination of a rotary motor, wherein the physical quantities force, Mass and path of translational motion by the equivalent Sizes of torque (M), moment of inertia and angles of rotation are replaced.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the determined parameters are stored in a memory on which the engine system during its normal operation has access to these parameters for correction from disturbing influences in to use its control unit.