[发明专利]基于模型参考自适应的永磁同步电机转动惯量辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机伺服系统的转动惯量辨识方法，具体是利用基于模型参考自适应原理的算法辨识永磁同步电机的转动惯量。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、高效率、高功率密度、无碳刷、快速响应等优点，在伺服场合获得了广泛应用。工业自动化领域，特别是在机器人、航空航天、数控机床、特种设备加工等控制精度高的领域，对其提出的性能要求也越来越高。

目前永磁同步电机基本都是采用双闭环结构的控制结构，内环为电流控制环，外环为速度控制环。控制器基本都采用PI调节器，电流环的作用是提高系统的快速性，抑制电流内部的干扰；速度环的作用则是提高系统抗负载扰动的能力，抑制速度的波动。

永磁同步电机本质上是一个非线性、多时变、强耦合的系统。在实际运行中，负载的改变、运行环境的变化都会导致转动惯量、摩擦因素等参数发生变化。尤其是转动惯量的变化，会不可避免的降低整个控制系统的稳定性。在一些应用场合，比如卷线机控制系统，随着卷线机卷线，折算到电机上的总转动惯量也会增加，这不仅会导致系统动态响应减慢，更有可能造成系统的不稳定。因此辨识永磁同步电机的转动惯量很有必要。

现有的转动惯量辨识方法主要有轨迹规划类算法(加减速法，减速法)、最小二乘法、状态观测器法、基于卡尔曼滤波辨识方法、梯度算法等，上述算法较为复杂，且收敛速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种原理简单、计算简便、收敛速度快的永磁同步电机的转动惯量辨识方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于模型参考自适应的永磁同步电机转动惯量辨识方法，该永磁同步电机在矢量控制系统控制下运行，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将永磁同步电机的运动方程离散化之后有：

式中，T_e(k)为一个采样周期T_s中速度由ω(k-1)变化至ω(k)的电机的电磁转矩平均值；

步骤2、由插值法计算T_e(k)：

Te(k)=1.5pψf[34iq(k-1)+18iq(k)+18iq(k-2)];]]>

步骤3、永磁同步电机在实际运行中，在一个采样周期T_s中可以认为负载不变，即有：T_L(k)＝T_L(k-1)；

步骤4、将步骤1中的离散化方程延迟一个采样周期，则有：