[发明专利]驱动器的状态观测器及其速度估算方法和系统

权利要求书

1.一种驱动器的状态观测器，其特征在于，所述状态观测器包括对比单元以及执行单元；

对比单元用于将所接收的测量单元测量的电机实际转角与电机转角的初始值进行比较得到电机的转角误差；以及

执行单元包括：

第一计算单元用于根据电机的转角误差以及积分系数K3通过预设的第一方程可计算出电机的估算负载转矩T_L；

第二计算单元，用于根据上述电机的估算负载转矩、转角误差以及预设的电机基本特征量和比例系数K2构建关于电机的粗算转速W的预设的第二方程，并计算出电机的粗算转速W；以及

第三计算单元，用于根据上述电机的粗算转速、转角误差以及预设的积分系数K1通过预设的第三方程计算得到电机的估算转速，并根据电机的估算转速积分运算得到电机的估算转角；

其中，所述对比单元还用于对比判断电机的估算转角与电机的实际转角是否相等；若电机的估算转角与电机的实际转角相等，第三计算单元则输出电机的估算转速；若电机的估算转角与电机的实际转角不相等，则电机的实际转角与电机的估算转角进行比较重新计算该转角误差，并重新进行计算电机的估算转角直至等于电机的实际转角。

2.如权利要求1所述的驱动器的状态观测器，其特征在于，所述预设的第二方程依据电机运动状态方程而设定，其中ωm为电机转速，T_L为电机的负载转矩、J为电机的转动惯量、B为电机的摩擦系数以及T_e为电机的输出转矩，且电机的转动惯量J、电机的摩擦系数B以及电机的输出转矩T_e为电机的基本特征量。

3.如权利要求1所述的驱动器的状态观测器，其特征在于，执行单元为PID调节器，根据对比单元的对比结果利用积分系数K1、比例系数K2以及积分系数K3执行调节用以减小误差，其中调节系数K1、K2、K3根据被控过程的特性在实际试验所得到。

4.如权利要求1所述的驱动器的状态观测器，其特征在于，所述预设的第一方程为T_L＝∫(Δθ×K3)；预设的第二方程为：∫[(Δθ×K2+T_L+T_e-BW)/J]＝W；预设的第三方程为：W+△θ×K1＝ω^_m，其中，△θ为转角误差、T_L为电机的估算负载转矩、J为电机的转动惯量、B为电机的摩擦系数、T_e为电机的输出转矩，W为电机的粗算转速。

5.一种驱动器速度的估算系统，其特征在于，所述估算系统包括：

测量单元，用于测量电机的实际转角；

状态观测器包括对比单元以及执行单元；

对比单元用于将所接收的测量单元测量的电机实际转角与电机转角的初始值进行比较得到电机的转角误差；以及

执行单元包括：

第一计算单元用于根据电机的转角误差以及积分系数K3通过预设的第一方程可计算出电机的估算负载转矩T_L；

第二计算单元，用于根据上述电机的估算负载转矩、转角误差以及预设的电机基本特征量和比例系数K2构建关于电机的粗算转速W的预设的第二方程，并计算出电机的粗算转速W；以及

第三计算单元，用于根据上述电机的粗算转速、转角误差以及预设的积分系数K1通过预设的第三方程计算得到电机的估算转速，并根据电机的估算转速积分运算得到电机的估算转角；

其中，所述对比单元还用于对比判断电机的估算转角与电机的实际转角是否相等；若电机的估算转角与电机的实际转角相等，第三计算单元则输出电机的估算转速；若电机的估算转角与电机的实际转角不相等，则电机的实际转角与电机的估算转角进行比较重新计算该转角误差，并重新进行计算电机的估算转角直至等于电机的实际转角。

6.如权利要求5所述的驱动器速度的估算系统，其特征在于，所述预设的第一方程为T_L＝∫(Δθ×K3)；预设的第二方程为：∫[(Δθ×K2+T_L+T_e-BW)/J]＝W；预设的第三方程为：W+△θ×K1＝ω^_m，其中，△θ为转角误差、T_L为电机的估算负载转矩、J为电机的转动惯量、B为电机的摩擦系数、T_e为电机的输出转矩，W为电机的粗算转速。