[发明专利]多点平滑化马达速度估测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种马达速度估测方法，尤其涉及一种多点平滑化马达速度估测方法。

背景技术

在马达死循环速度控制中，速度估测是不可或缺的功能。一般在对马达做速度估测时，常使用编码器来估测马达转子的运转速度。公知速度估测算法由于编码器本身的位置量化(position quantization)解析不足，所得到的估测速度很难同时兼顾平滑性(smoothness)与实时性(real-time)。然而，这两个特性是自动化产业应用上需要同时必备的特性，越平滑的速度估测法越不会造成运转的噪音与机台的震动；具有实时性的速度估测越能表现原始速度的特性，减少延迟，进而提高速度控制性能表现。

图1所示为AC马达控制系统的方框图，通过测量马达速度的反馈信息，来控制马达10a的转速。该公知速度估测系统20a包括计数器22a及速度估测单元24a。编码器12a输出脉波脉冲信号以表示测量到的马达位置，计数器22a处理该脉波脉冲信号后得到马达的位置信号P。速度估测单元24a处理马达位置信号P，以得到马达转速V_LPF。位置控制单元40a根据位置命令P_cmd与和来自计数器22a的反馈，计算出速度命令V_cmd；然后速度控制单元30a根据该速度命令V_cmd计算出电流命令i_cmd输出至电流控制和与驱动单元50a。该电流控制与和驱动单元50a根据该电流命令i_cmd及马达回授反馈电流以驱动马达10a。

图2和3分别说明了公知技术速度估测单元24a处理的原理及步骤。如图2所示，公知的速度估测单元24a利用单位时间内的位移量来估算目前的移动速度：V(t)=P(t)-P(t-T)T,]]>其中V(t)为估测速度，P(t)表示编码器的反馈位置，T为取样时间。如图3所示，速度估测单元24a在每次时间T的中断时(步骤S10a)，取得计数器反馈的数值P(t)(步骤S12)。速度估测单元24a再由计数器反馈的数值P(t)减去前次中断的位置P(t-T)(步骤S14)。接着速度估测单元24a根据两次位置的差值及取样时间T计算出初步估测速度V(t)=P(t)-P(t-T)T]]>(步骤S16)。然后将求得的初步估测速度V经由低通滤波器平滑化后形成最后的速度值V_LPF(步骤S18)。

由于编码器位置的量化误差(quantization error)，公知技术存在测量的跳动量问题。假设编码器一转的解析为1转产生N_t个脉冲，速度估测的取样频率为fsHz，，则发生速度不平滑的转速为(60*fs/N_t)RPM的整数倍。

以马达转速的测量为例，假设取样时间T为(6kHz)^-1，而编码器每转的分辨率为10000脉冲/转，对马达转速从0rpm至500rpm做测量时，可发现转速约为36rpm的倍数时，所估测出的转速其跳动量相对于其它转速会比较大。即马达控制在这些转速时，运转会有不平滑的现象。