TW201517496A - 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統 - Google Patents

馬達參數量測方法與馬達參數量測系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201517496A
TW201517496A TW102137696A TW102137696A TW201517496A TW 201517496 A TW201517496 A TW 201517496A TW 102137696 A TW102137696 A TW 102137696A TW 102137696 A TW102137696 A TW 102137696A TW 201517496 A TW201517496 A TW 201517496A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coefficient
motor
voltage signal
inertia
estimation error
Prior art date
Application number
TW102137696A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI481183B (zh
Inventor
Po-Huan Chou
Ying-Min Chen
Feng-Chi Li
Wen-Chen Chen
Yi-Hsueh Yang
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
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 Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW102137696A priority Critical patent/TWI481183B/zh
Priority to CN201310554121.6A priority patent/CN104569811B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI481183B publication Critical patent/TWI481183B/zh
Publication of TW201517496A publication Critical patent/TW201517496A/zh

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

一種馬達參數量測方法與馬達參數量測系統，其透過對馬達輸入兩組不同的電壓訊號以進行線性解析法，以獲得一組粗估馬達參數，再透過上述的粗估馬達參數來進行數值疊代分析法，以獲得一組精確馬達參數，並藉由此精確馬達參數建立馬達的精確數學模型。

Description

馬達參數量測方法與馬達參數量測系統
本揭露有關於一種馬達參數量測方法與馬達參數量測系統。
精密機械產業為現今重點產業之一，而精密定位技術對整個精密機械產業具有相當的重要性。精密定位技術是製造產品、測量物體尺寸、運轉各種機器之機械工程上的重要技術之一。
隨著精密工程的不斷進步，不論是半導體產業、精密機械工業、生物細胞領域、光電系統、顯微機構、表面工程、掃描探針顯微鏡等方面，皆朝微小化且精密化的方向前進，因此對於奈米或微米級的定位系統需求量日增，目前在工業界已經使用很多精密定位的儀器。
由於精密機械產業發展的目標為高速度與高精確度，但目前在伺服馬達迴路的控制參數調整中，仍採手動或半手動的方式來調整適合的馬達參數，不僅調整時間較長，且需要擁有專業經驗的人才。
為了有效的設計伺服迴路控制器參數，需要十分 清楚受控的馬達參數模型，才能設計一個適合的馬達參數，以達到最佳的系統響應。
根據本揭露一實施例中的一種馬達參數量測方法，此馬達參數量測方法包括下列步驟：(A)依序對馬達輸入第一電壓訊號與第二電壓訊號，以分別獲得響應於第一電壓訊號的第一轉速與響應於第二電壓訊號的第二轉速；(B)依據第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一轉速與第二轉速而計算出第一黏滯係數、第一庫倫摩擦力與第一慣性係數，並依據第一黏滯係數與第一慣性係數建立馬達的粗估數學模型；(C)對馬達輸入第三電壓訊號，以獲得響應於第三電壓訊號的第三轉速；(D)依據第三電壓訊號、粗估數學模型與第三轉速獲得動態誤差函數，其中此動態誤差函數用以指示第三電壓訊號與理論上的馬達於第三轉速時的電壓訊號之間的差值；(E)依據動態誤差函數計算出黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差；以及(F)依據黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差建立該馬達的精確數學模型。
在一實施例中，步驟(F)更包括下列步驟：(G)判斷黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差是否小於預設值；(H)若黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差仍大於預設值，將黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得第二黏滯係數，以及將慣性係數估測誤差與前一次計算出的 慣性係數相加以獲得第二慣性係數，並依據第二黏滯係數與第二慣性係數建立馬達的粗估數學模型；(I)重複執行步驟(D)、步驟(E)、步驟(G)與步驟(H)，直至黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差小於預設值；以及(J)將步驟(I)所獲得的黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得精確黏滯係數，以及將步驟(I)所獲得的慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得精確慣性係數，並依據精確黏滯係數與精確慣性係數建立馬達的精確數學模型。
根據本揭露一實施例中的一種馬達參數量測系統，此馬達參數量測系統適用於量測馬達的參數，此馬達參數量測系統包括輸入模組、偵測模組以及處理模組，其中處理模組電性連接於輸入模組與偵測模組之間，而輸入模組與偵測模組則分別電性連接馬達。輸入模組用以依序對馬達輸入第一電壓訊號、第二電壓訊號與第三電壓訊號，以使馬達分別輸出響應於第一電壓訊號的第一轉速、響應於第二電壓訊號的第二轉速與響應於第三電壓訊號的第三轉速。偵測模組用以偵測馬達的第一轉速、第二轉速與第三轉速。處理模組用以依據第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一轉速與第二轉速而計算出第一黏滯係數、第一庫倫摩擦力與第一慣性係數，並於依據第一黏滯係數與第一慣性係數建立馬達的粗估數學模型後，再依據第三電壓訊號、粗估數學模型與第三轉速獲得動態誤差函數，再依據動態誤差函數計算出黏滯係數 估測誤差與慣性係數估測誤差，最後依據黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差建立馬達的精確數學模型。其中，動態誤差函數用以指示第三電壓訊號與理論上的馬達於第三轉速時的電壓訊號之間的差值。
在一實施例中，處理模組於依據黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差以建立馬達的精確數學模型時，更包括判斷黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差是否小於預設值。且處理模組於判斷出黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差仍大於預設值時，處理模組更將黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得第二黏滯係數以及將慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得第二慣性係數，並於依據第二黏滯係數與第二慣性係數建立馬達的粗估數學模型後，處理模組重複執行依據第三電壓訊號、粗估數學模型與第三轉速獲得動態誤差函數、依據動態誤差函數計算出另一黏滯係數估測誤差與另一慣性係數估測誤差、判斷上述的黏滯係數估測誤差與上述的慣性係數估測誤差是否小於預設值，直至處理模組判斷出黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差小於該預設值後，處理模組才將黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得精確黏滯係數以及將慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得精確慣性係數，並依據精確黏滯係數與精確慣性係數建立馬達的精確數學模型。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本揭露之精神與原理，並且提供本揭露之專利申請範圍更進一步之解釋。
1‧‧‧馬達參數量測系統
10‧‧‧輸入模組
12‧‧‧偵測模組
14‧‧‧處理模組
2‧‧‧馬達
S100~S110、S600~S614‧‧‧步驟流程
V1、V2‧‧‧轉速
第1圖係為根據本揭露一實施例之馬達參數量測方法的步驟流程圖。
第2圖係為根據本揭露一實施例之線性解析法的轉速對時間的波形圖。
第3A圖係為根據本揭露一實施例之受到雜訊影響的馬達的輸出控制力的波形圖。
第3B圖係為根據本揭露一實施例之經過曲線擬合後的馬達的輸出控制力的波形圖。
第4圖係為根據本揭露一實施例之數值疊代分析法的轉速對時間的波形圖。
第5圖係為根據本揭露一實施例之干擾估測器的示意圖。
第6圖係為根據本揭露另一實施例之馬達參數量測方法的步驟流程圖。
第7圖係為根據本揭露一實施例之馬達參數量測系統的功能方塊圖。
以下在實施方式中詳細敘述本揭露之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本揭露之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本揭露相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本揭露之觀點，但非以任何觀點限制本揭露之範疇。
〔馬達參數量測方法之一實施例〕
請參照第1圖至第5圖，第1圖係為根據本揭露一實施例之馬達參數量測方法的步驟流程圖；第2圖係為根據本揭露一實施例之線性解析法的轉速對時間的波形圖；第3A圖係為根據本揭露一實施例之受到雜訊影響的馬達的輸出控制力的波形圖；第3B圖係為根據本揭露一實施例之經過曲線擬合後的馬達的輸出控制力的波形圖；第4圖係為根據本揭露一實施例之數值疊代分析法的轉速對時間的波形圖；第5圖係為根據本揭露一實施例之干擾估測器的示意圖。
本揭露之馬達參數量測方法適用於量測馬達(亦稱驅動器)的參數，以建立馬達的數學模型。於實務上，本揭露之馬達參數量測方法所適用的馬達可以為一種伺服馬達(servo motor)、步進馬達(stepping motor)、感應馬達(induction motor)、同步馬達(synchronous motor)、線性馬達(linear motor)或可逆馬達等，本揭露在此不加以限制。以下將分別就馬達參數量測方法中的各步驟流程作詳細的說明。
如第1圖與第2圖所示，在步驟S100中，會依序對馬達輸入第一電壓訊號與第二電壓訊號，以分別獲得響應於第一電壓訊號的第一轉速V1與響應於第二電壓訊號的第二轉速V2。其中，第一轉速V1需不等於第二轉速V2。更詳細來說，當馬達被依序輸入第一電壓訊號與第二電壓訊號時，馬達首先會因為第一電壓訊號的電壓位準之變化而輸出響應於第一電壓訊號的電壓位準之變化的轉速，使得馬達的轉速對時間的曲線可以區分為加速區段、等速區段以及減速區段，例如第2圖所示的第一個梯形波。接著，馬達會因為第二電壓訊號的電壓位準之變化而輸出響應於第二電壓訊號的電壓位準之變化的轉速，使得馬達的轉速對時間的曲線亦可以區分為加速區段、等速區段以及減速區段，例如第2圖所示的第二個梯形波。換句話說，響應於第一電壓訊號與該第二電壓訊號所形成的馬達的轉速對時間的波形為梯形波。
值得注意的是，響應於第一電壓訊號的第一轉速V1係於第一電壓訊號的電壓位準於一段預設時間內皆為定值時才會獲得，而響應於第二電壓訊號的第二轉速V2係於第二電壓訊號的電壓位準於預設時間內皆為定值時才會獲得。換句話說，第一轉速V1是在馬達運轉於第一個梯形波的等速區段時的轉速，而第二轉速V2是在馬達運轉於第二個梯形波的等速區段時的轉速。本揭露在此不加以限制上述預設時間的時間長度以及第一轉速V1與第二轉速V2的實際轉速高低，於 所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際需求而逕行設計出合理之預設時間、第一電壓訊號以及第二電壓訊號。
在步驟S102中，會依據第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一轉速V1與第二轉速V2而計算出第一黏滯係數、第一庫倫摩擦力與第一慣性係數，並依據第一黏滯係數與第一慣性係數建立馬達的粗估數學模型。更詳細來說，當獲得第一轉速V1、響應於第一轉速V1時的第一電壓訊號的電壓位準、第二轉速V2以及響應於第二轉速V2時的第二電壓訊號的電壓位準時，可以依據下述之聯立方程式計算出第一黏滯係數、第一庫倫摩擦力與第一慣性係數。
其中，u C1與u C2分別係為輸入至馬達的第一電壓訊號與第二電壓訊號，ν1與ν2分別係為響應於第一電壓訊號的第一轉速與響應於第二電壓訊號的第二轉速，與分別係為響應於第一電壓訊號的加速度與響應於第二電壓訊號的加速度。F C 為馬達的庫倫摩擦力，J為馬達的慣性係數(inertia coefficient)，B為馬達的黏滯係數(Viscosity coefficient，亦稱阻尼係數)。
承接上述，由於第一轉速V1與第二轉速V2分別係為第2圖所示的第一個梯形波於等速區段的轉速以及第二個梯形波於等速區段的轉速，因此於此區段時加速度為零，亦即，且ν1與ν2會分別等於第一轉速V1與第二轉速 V2，而可以獲得下述之聯立方程式： 經由解數學式(2)的聯立方程式後，可以計算出：
F C -u C1-Bν1-u C2-Bν2 (4)
其中，B即為第一黏滯係數，F C 即為第一庫倫摩擦力，J即為第一慣性係數。以上即為利用兩個不同轉速的梯形波來快速估測出粗估馬達參數的線性解析法。
值得注意的是，由於在執行線性解析法時，迴授的訊號為編碼器位置資訊，因此對於編碼器插分取得之轉速與加速度會受到雜訊的影響(如第3A圖所示的受到雜訊影響的馬達的輸出控制力的波形圖)，進而造成估測上的不準確。為了確保線性解析法的馬達參數之估測品質，可預先將預設時間內的所有第一轉速與第二轉速作曲線擬合，以計算出第一黏滯係數B、第一庫倫摩擦力F C 與第一慣性係數J。
於實務上，可使用最小平方回歸法(least squares regression，LSR)進行曲線擬合，以計算出第一黏滯係數B、第一庫倫摩擦力F C 與第一慣性係數J。此最小平方回歸法所搭配的數學表示式如下所示： y=a 0+a 1 x+e (6)其中，a 0與a 1分別表示交會點與斜率之係數，而e為表示模型與觀察點(x)之間之誤差或殘值(Residual)。倘若誤差e近似於零的狀況下，此數學表示式之係數可經由推導解得： 藉此，第3A圖之馬達的輸出控制力之波形經由最小平方回歸法運算後，可獲得第3B圖之馬達的輸出控制力之波形，並據以計算出未被雜訊影響的第一黏滯係數B、第一庫倫摩擦力F C 與第一慣性係數J。此外，第3A圖與第3B圖之馬達的輸出控制力可對應於輸入至馬達的單一個電壓訊號。
由第3B圖亦可觀察到，馬達的輸出控制力同樣具有電壓上升區段、電壓平穩區段以及電壓下降區段，且第3B圖的電壓上升區段可對應於第2圖的其中一個梯形波的加速區段，第3B圖的電壓平穩區段可對應於第2圖的等速區段，第3B圖的電壓下降區段可對應於第2圖的減速區段，而第3B圖之馬達的輸出控制力的最低點之區段可對應於第2圖的兩區段之間轉折點。
在執行完線性解析法(與最小平方回歸法)而計算出第一黏滯係數B、第一庫倫摩擦力F C 與第一慣性係數J 後，本揭露之馬達參數量測方法接著會執行數值疊代分析法。需先一提的是，於數值疊代分析法的基本觀念中，當馬達速度已經達到穩態(即等速)時，摩擦力將等效於庫侖摩擦力。因此，可配合特定輸入的正弦函數速度命令，並利用正交函數的數學特性，解耦合出黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差。
在步驟S104中，會對馬達輸入第三電壓訊號，以獲得響應於第三電壓訊號的第三轉速，其中此第三轉速對時間的波形為至少一弦波，例如第4圖所示。此外，本揭露在此不加以限制第三轉速對時間的波形為正弦波或餘弦波。於實務上，此第三轉速的數學表示式可設定如下： 其中，T p 代表正弦訊號的週期。
在步驟S106中，會依據第三電壓訊號、步驟S102所建立的粗估數學模型與第三轉速ν獲得動態誤差函數。更詳細來說，此動態誤差函數(S)可以由第5圖之干擾估測(disturbance observer，DOB)器而獲得，如第5圖所示，動態誤差函數(S)的數學表示式可以如下所示： 其中，ε(S)係為第三電壓訊號。P n (S)係為由第一黏滯係數B與 第一慣性係數J所建立的粗估數學模型，當中的n為疊代之次數。ν(S)係為馬達於輸入第三電壓訊號時的轉速。ξ(S)係為經低通濾波器Q(S)後所殘留的高頻雜訊，且此高頻雜訊可能包含著量測時的雜訊、背隙、扭力縺波、伺服的延遲等。此動態誤差函數(S)用以指示第三電壓訊號與理論上的馬達運轉於第三轉速ν時的電壓訊號之間的差值，換句話說，動態誤差函數(S)可視為經低通濾波器Q(S)後所估測到的外界干擾力。
在步驟S108中，會依據上述的動態誤差函數(S)計算出黏滯係數估測誤差與慣性係數估測誤差。更詳細來說，在步驟S108中，會將第三轉速ν的數學表示式(9)乘上此時的加速度ν‧並積分一個T p 週期時間(亦即取樣所述至少一弦波其中之一)，而可得到下式： 根據弦波訊號正交的關係和週期訊號的特性，可推導出下式： 再將數學表示式(12)與(13)代入數學表示式(11)中，據以計算出慣性係數估測誤差△J，其數學表示式如下所示： 其中，N是代表超過一個週期時間T p 內的取樣次數，而T是取樣時間。
另一方面，根據第三轉速ν與加速度ν‧為正弦訊號的特性(第三轉速ν與加速度ν‧具有一個常數的偏移量)，可得到下列之數學表示式： 因此 以及 且假設數學表示式(16)與(17)的假設是成立的，則可推導出黏滯係數估測誤差△B，其數學表示式如下所示：
由數學表示式(14)可以得知，慣性係數估測誤差△J相關於所述至少一弦波其中之一的取樣週期T p 內的動態誤差函數乘以此時馬達的加速度ν‧之總合以及取樣週期T p 內的馬達的加速度ν‧之平方之總合。由數學表示式(18)可以得知，黏滯係數估測誤差△B相關於取樣週期T p 內的動態誤差函數乘以此時馬達的轉速ν之總合、取樣週期T p 內的第一庫倫摩擦力F C 乘以馬達的轉速ν之總合以及取樣週期T p 內的馬達的轉速ν之平方之總合。藉此，馬達的動態誤差函數可重新定義為如下所示：
在步驟S110中，會依據黏滯係數估測誤差△B與慣性係數估測誤差△J建立馬達的精確數學模型。其中，馬達 的精確數學模型係由數值疊代分析法所求得的精確黏滯係數以及精確慣性係數而據以建立的，其精確黏滯係數以及精確慣性係數可以由下列數學表示式而獲得：B new =B old +△B J new =J old +△J (20)另外，在取樣週期T p 內，將所有取樣所得到的動態誤差函數之值累加之後取平均值，可推導出馬達的精確庫倫摩擦力，其數學表示式如下所示：
〔馬達參數量測方法之另一實施例〕
請參照第6圖，第6圖係為根據本揭露另一實施例之馬達參數量測方法的步驟流程圖。需先一提的是，由於本實施例之馬達參數量測方法的步驟S600~步驟S608皆分別相同於前一實施例之馬達參數量測方法的步驟S100~步驟S108，故不再贅述，且在此定義前一實施例之步驟S100~步驟S104與本實施例之步驟S600~步驟S604皆為代號A。
與前一實施例之馬達參數量測方法不同的是，本實施例之馬達參數量測方法更包括有步驟S610、步驟S616以及步驟S614的步驟流程。在步驟S610中，會判斷步驟S608所計算出的黏滯係數估測誤差△B與慣性係數估測誤差△J是 否小於一組預設值，以確定估測結果是否收斂。本揭露在此不加以限制上述預設值之實際數值，於所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際狀況逕行設計出合理之預設值。若判斷出步驟S608所計算出的黏滯係數估測誤差△B與慣性係數估測誤差△J小於此預設值，則進入步驟S612。若判斷出步驟S608所計算出的黏滯係數估測誤差△B與慣性係數估測誤差△J仍大於此預設值，則進入步驟S614。
在步驟S612中，會將步驟S608所計算出的黏滯係數估測誤差△B與前一次計算出的黏滯係數B相加以獲得一組精確黏滯係數B new ，以及將步驟S608所計算出的慣性係數估測誤差△J與前一次計算出的慣性係數J相加以獲得一組精確慣性係數J new ，並依據此精確黏滯係數B new 以及精確慣性係數J new 建立馬達的精確數學模型。
在步驟S614中，會將步驟S608所計算出的黏滯係數估測誤差△B與前一次計算出的黏滯係數B相加以獲得一組第二黏滯係數B’，以及將步驟S608所計算出的慣性係數估測誤差△J與前一次計算出的慣性係數J相加以獲得一組第二慣性係數J’，並依據此第二黏滯係數B’與第二慣性係數J’建立馬達的粗估數學模型，再將步驟S614所建立的粗估數學模型疊代入步驟S606中，直至步驟S610的黏滯係數估測誤差△B與慣性係數估測誤差△J小於預設值。
〔馬達參數量測系統之一實施例〕
請參照第7圖，第7圖係為根據本揭露一實施例之馬達參數量測系統的功能方塊圖。此馬達參數量測系統1適用於量測馬達2的參數，以建立馬達2的數學模型。如第7圖所示，此馬達參數量測系統1主要包括輸入模組10、偵測模組12以及處理模組14，其中處理模組14電性連接於輸入模組10與偵測模組12之間，且輸入模組10與偵測模組12皆分別電性連接馬達2。以下將分別就馬達參數量測系統1中的各功能模組作詳細說明。
輸入模組10用以依序對馬達2輸入第一電壓訊號、第二電壓訊號與第三電壓訊號，以使馬達2分別輸出響應於第一電壓訊號的第一轉速、響應於第二電壓訊號的第二轉速與響應於第三電壓訊號的第三轉速。偵測模組12用以偵測馬達2的第一轉速、第二轉速與第三轉速。於實際的操作中，輸入模組10與偵測模組12皆使用於第一實施例之馬達參數量測方法中的步驟S100與步驟S104中，以及第二實施例之馬達參數量測方法中的步驟S600與步驟S604中。
處理模組14用以執行先前實施例之馬達參數量測方法的所有計算程序與判斷程序，進而建立馬達2的精確數學模型。在實際的操作中，處理模組14使用於第一實施例之馬達參數量測方法中的步驟S102、步驟S106、步驟S108與步驟S110中，以及第二實施例之馬達參數量測方法中的步驟S602、步驟S606、步驟S608、步驟S610、步驟S612與步 驟S614中，故關於處理模組14的實際作動方式可以依據上述之馬達參數量測方法的實施例中而輕易推知，故不再特別贅述。
綜合以上所述，本揭露實施例提供一種馬達參數量測方法以及馬達參數量測系統，透過對馬達輸入兩組不同的電壓訊號以進行線性解析法，以獲得一組粗估馬達參數，再透過上述的粗估馬達參數來進行數值疊代分析法，以獲得一組精確馬達參數，並藉由此精確馬達參數建立馬達的精確數學模型。藉此，本揭露之馬達參數量測方法以及馬達參數量測系統透過線性解析法所獲得的粗估馬達參數，可有效地提升進行數值疊代分析法的收斂速度，除了能加快馬達參數的量測時間外，更能維持馬達參數的高精準度。此外，本揭露之馬達參數量測方法以及馬達參數量測系統可依據系統響應需求來設計控制器，且只需一次性即可完成整個馬達參數的鑑別程序，且可以於線上進行馬達參數的量測，十分具有實用性。
雖然本揭露以上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。在不脫離本揭露之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本揭露之專利保護範圍。關於本揭露所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
S100~S110‧‧‧步驟流程

Claims (20)

  1. 一種馬達參數量測方法，包括：(A)依序對一馬達輸入一第一電壓訊號與一第二電壓訊號，以分別獲得響應於該第一電壓訊號的一第一轉速與響應於該第二電壓訊號的一第二轉速；(B)依據該第一電壓訊號、該第二電壓訊號、該第一轉速與該第二轉速而計算出一第一黏滯係數、一第一庫倫摩擦力與一第一慣性係數，並依據該第一黏滯係數與該第一慣性係數建立該馬達的一粗估數學模型；(C)對該馬達輸入一第三電壓訊號，以獲得響應於該第三電壓訊號的一第三轉速；(D)依據該第三電壓訊號、該粗估數學模型與該第三轉速獲得一動態誤差函數，該動態誤差函數用以指示該第三電壓訊號與理論上的該馬達於該第三轉速時的電壓訊號之間的差值；(E)依據該動態誤差函數計算出一黏滯係數估測誤差與一慣性係數估測誤差；以及(F)依據該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差建立該馬達的一精確數學模型。
  2. 如請求項1所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(F)中更包括：(G)判斷該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差 是否小於一預設值；(H)若該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差仍大於該預設值，將該黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得一第二黏滯係數，以及將該慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得一第二慣性係數，並依據該第二黏滯係數與該第二慣性係數建立該馬達的該粗估數學模型；(I)重複執行步驟(D)、步驟(E)、步驟(G)與步驟(H)，直至該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差小於該預設值；以及(J)將步驟(I)所獲得的該黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得一精確黏滯係數，以及將步驟(I)所獲得的該慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得一精確慣性係數，並依據該精確黏滯係數與該精確慣性係數建立該馬達的該精確數學模型。
  3. 如請求項2所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(G)後，若該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差小於該預設值時，則將步驟(E)所獲得的該黏滯係數估測誤差與該第一黏滯係數相加以獲得另一精確黏滯係數，以及將步驟(E)所獲得的該慣性係數估測誤差與該第一慣性係數相加以獲得另一精確慣性係數，並依據另一該精確黏滯係數與另一該精確慣性係數建立該馬達的該精確數學模型。
  4. 如請求項2所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(F)中更包括依據該第一庫倫摩擦力與步驟(I)所獲得的該黏滯係數估測誤差而獲得該馬達的一精確庫倫摩擦力。
  5. 如請求項1所述之馬達參數量測方法，其中該第三轉速對時間的波形為至少一弦波。
  6. 如請求項5所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(E)中更包括取樣該至少一弦波其中之一。
  7. 如請求項5所述之馬達參數量測方法，其中該慣性係數估測誤差相關於該至少一弦波其中之一的一取樣週期內的該動態誤差函數乘以此時該馬達的加速度之總合以及該取樣週期內的該馬達的加速度之平方之總合，該黏滯係數估測誤差相關於該取樣週期內的該動態誤差函數乘以此時該馬達的轉速之總合、該取樣週期內的該第一庫倫摩擦力乘以該馬達的轉速之總合以及該取樣週期內的該馬達的轉速之平方之總合。
  8. 如請求項1所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(A)中更包括於該第一電壓訊號的電壓位準於一預設時間內皆為定值時才獲得此時響應於該第一電壓訊號的該第一轉速，以及於該第二電壓訊號的電壓位準於該預設時間內皆為定值時才獲得此時響應於該第二電壓訊號的該第二轉速。
  9. 如請求項8所述之馬達參數量測方法，其中於獲得該第一 轉速與該第二轉速的過程中，響應於該第一電壓訊號與該該第二電壓訊號所形成的該馬達的轉速對時間的波形為梯形波。
  10. 如請求項1所述之馬達參數量測方法，其中於步驟(B)中更包括透過最小平方回歸法計算出該第一黏滯係數、該第一庫倫摩擦力與該第一慣性係數。
  11. 一種馬達參數量測系統，適用於量測一馬達的參數，該馬達參數量測系統包括：一輸入模組，電性連接該馬達，用以依序對該馬達輸入一第一電壓訊號、一第二電壓訊號與一第三電壓訊號，以使該馬達分別輸出響應於該第一電壓訊號的一第一轉速、響應於該第二電壓訊號的一第二轉速與響應於該第三電壓訊號的一第三轉速；一偵測模組，電性連接該馬達，用以偵測該馬達的該第一轉速、該第二轉速與該第三轉速；以及一處理模組，電性連接該輸入模組與該偵測模組，用以依據該第一電壓訊號、該第二電壓訊號、該第一轉速與該第二轉速而計算出一第一黏滯係數、一第一庫倫摩擦力與一第一慣性係數，並於依據該第一黏滯係數與該第一慣性係數建立該馬達的一粗估數學模型後，再依據該第三電壓訊號、該粗估數學模型與該第三轉速獲得一動態誤差函數，再依據該動態誤差函數計算出一黏滯係數估測誤差與 一慣性係數估測誤差，最後依據該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差建立該馬達的一精確數學模型；其中，該動態誤差函數用以指示該第三電壓訊號與理論上的該馬達於該第三轉速時的電壓訊號之間的差值。
  12. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該處理模組於依據該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差以建立該馬達的該精確數學模型時，更包括判斷該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差是否小於一預設值，且該處理模組於判斷出該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差小於該預設值時，該處理模組將該黏滯係數估測誤差與該第一黏滯係數相加以獲得一精確黏滯係數，以及將該慣性係數估測誤差與該第一慣性係數相加以獲得一精確慣性係數，並依據該精確黏滯係數與該精確慣性係數建立該馬達的該精確數學模型。
  13. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該處理模組更依據該第一庫倫摩擦力與該黏滯係數估測誤差而獲得該馬達的一精確庫倫摩擦力。
  14. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該第三轉速對時間的波形為至少一弦波。
  15. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該處理模組於依據該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差以建立該馬達的該精確數學模型時，更包括判斷該黏滯係數估測 誤差與該慣性係數估測誤差是否小於一預設值，且該處理模組於判斷出該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差仍大於該預設值時，該處理模組更將該黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得一第二黏滯係數以及將該慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得一第二慣性係數，並於依據該第二黏滯係數與該第二慣性係數建立該馬達的該粗估數學模型後，該處理模組重複執行依據該第三電壓訊號、該粗估數學模型與該第三轉速獲得該動態誤差函數、依據該動態誤差函數計算出另一黏滯係數估測誤差與另一慣性係數估測誤差、判斷另一該黏滯係數估測誤差與另一該慣性係數估測誤差是否小於該預設值，直至該處理模組判斷出另一該黏滯係數估測誤差與另一該慣性係數估測誤差小於該預設值後，該處理模組才將另一該黏滯係數估測誤差與前一次計算出的黏滯係數相加以獲得一精確黏滯係數以及將另一該慣性係數估測誤差與前一次計算出的慣性係數相加以獲得一精確慣性係數，並依據該精確黏滯係數與該精確慣性係數建立該馬達的該精確數學模型。
  16. 如請求項15所述之馬達參數量測系統，其中該處理模組於依據該動態誤差函數計算出該黏滯係數估測誤差與該慣性係數估測誤差的過程中更包括取樣該至少一弦波其中之一。
  17. 如請求項16所述之馬達參數量測系統，其中該慣性係數估測誤差相關於該至少一弦波其中之一的一取樣週期內的該動態誤差函數乘以此時該馬達的加速度之總合以及該取樣週期內的該馬達的加速度之平方之總合，該黏滯係數估測誤差相關於該取樣週期內的該動態誤差函數乘以此時該馬達的轉速之總合、該取樣週期內的該第一庫倫摩擦力乘以該馬達的轉速之總合以及該取樣週期內的該馬達的轉速之平方之總合。
  18. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該偵測模組於偵測該馬達的該第一轉速與該第二轉速的過程中，該偵測模組於該第一電壓訊號的電壓位準於一預設時間內皆為定值時才獲得此時響應於該第一電壓訊號的該第一轉速，以及於該第二電壓訊號的電壓位準於該預設時間內皆為定值時才獲得此時響應於該第二電壓訊號的該第二轉速。
  19. 如請求項18所述之馬達參數量測系統，其中該偵測模組於偵測該馬達的該第一轉速與該第二轉速的過程中，響應於該第一電壓訊號與該第二電壓訊號所形成的該馬達的轉速對時間的波形為梯形波。
  20. 如請求項11所述之馬達參數量測系統，其中該處理模組於依據該第一電壓訊號、該第二電壓訊號、該第一轉速與該第二轉速而計算出該第一黏滯係數、該第一庫倫摩擦力 與該第一慣性係數的過程中，該處理模組更透過最小平方回歸法計算出該第一黏滯係數、該第一庫倫摩擦力與該第一慣性係數。
TW102137696A 2013-10-18 2013-10-18 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統 TWI481183B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102137696A TWI481183B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統
CN201310554121.6A CN104569811B (zh) 2013-10-18 2013-11-08 马达参数测量方法与马达参数测量系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102137696A TWI481183B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI481183B TWI481183B (zh) 2015-04-11
TW201517496A true TW201517496A (zh) 2015-05-01

Family

ID=53086337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102137696A TWI481183B (zh) 2013-10-18 2013-10-18 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104569811B (zh)
TW (1) TWI481183B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI578121B (zh) * 2015-11-18 2017-04-11 財團法人金屬工業研究發展中心 誤差修正方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596582B (zh) * 2018-06-13 2021-10-26 深圳天德钰科技股份有限公司 音圈马达特性参数获取装置及方法
US11404984B2 (en) * 2018-06-20 2022-08-02 Steering Solutions Ip Holding Corporation Parameter learning for permanent magnet synchronous motor drives
CN111965537B (zh) * 2020-06-30 2021-10-08 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 马达参数测试方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070031131A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Mountain Engineering Ii, Inc. System for measuring the position of an electric motor
TWI298972B (en) * 2005-09-23 2008-07-11 Aimtron Technology Corp Motor control circuit,control method,and zero-crossing detection circuit
CN100578247C (zh) * 2006-06-30 2010-01-06 台达电子工业股份有限公司 马达的测试方法及测试电路
TWI380548B (en) * 2008-12-16 2012-12-21 Delta Electronics Inc Error detecting and motor protecting apparatus and method thereof
TW201213828A (en) * 2010-09-28 2012-04-01 Metal Ind Res & Dev Ct A Back-EMF measuring method for a multi-phase BLDC motor
CN102520353B (zh) * 2011-12-09 2014-04-16 清华大学 同步发电机模型参数分步辨识方法
CN103248306B (zh) * 2013-05-24 2015-05-13 天津大学 永磁同步电机多参数解耦在线辨识方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI578121B (zh) * 2015-11-18 2017-04-11 財團法人金屬工業研究發展中心 誤差修正方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI481183B (zh) 2015-04-11
CN104569811A (zh) 2015-04-29
CN104569811B (zh) 2017-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101140161A (zh) 表面形状测定装置
TWI481183B (zh) 馬達參數量測方法與馬達參數量測系統
WO2021128424A1 (zh) 绝对电角度检测方法、系统及计算机可读存储介质
CN103913171A (zh) 基于加速度计和陀螺仪的载体转速与转角补偿测量方法
CN108015797B (zh) 一种rv减速机传动误差在线监测方法
CN102879032A (zh) 测角精度动态测量装置
CN109764897A (zh) 一种正余弦编码器高速信号采集及细分方法和系统
TWI678893B (zh) 一種旋轉編碼器偏心校正裝置
US11338407B2 (en) Error measurement method for machine tool and machine tool
JP2005037197A (ja) 接触式表面形状測定装置及び測定方法
CN110133316B (zh) 一种光电编码器精密测速系统及方法
US20140117982A1 (en) Film measurement
CN103712553A (zh) 相位法和垂直扫描法兼容的干涉方法
CN108406442B (zh) 光栅尺性能检测方法和系统
CN107957272B (zh) 一种使用正交双置陀螺仪矫正零偏的方法
US10649014B2 (en) Frequency characteristic measuring method at feed axis control unit
CN111947683B (zh) 一种精密离心机半径误差离线测量与在线补偿方法和装置
CN108375337B (zh) 一种机器人及其工艺设备相对位姿的测定方法及测定装置
Aksonov et al. The motion differential characteristics estimation using incremental encoders in the CNC feedback loop
CN110146720A (zh) 一种起重机的速度测量装置及测量方法
CN104006781A (zh) 曲面法矢测量精度的计算方法
Shan et al. Measuring Method of Involute Profile Error Based on Machine Vision
RU2605785C2 (ru) Способ измерения и регулирования несоосности
Ito et al. Performance improvement of motion control systems with low resolution position sensors using MEMS accelerometers
Ito et al. Use of MEMS accelerometers for performance improvement of motion control systems with low resolution position sensors