[发明专利]负载转矩估算方法、系统、机电控制系统、方法及电机

说明书

本申请公开了一种负载转矩估算方法、系统、机电控制系统、方法及电机，包括：接收旋转机械的实际机械转速；利用负载转矩估算器计算出预估负载转矩；其中，负载转矩估算器为包括误差、被控对象的传递函数和反馈环节的传递函数的闭环负反馈系统，J表示转动惯量，s表示微分函数，被控对象的传递函数为ω_n表示负载转矩估算器的带宽。本申请通过利用包括误差、被控对象的传递函数和负反馈环节的传递函数的闭环负反馈系统的负载转矩估算器，输入旋转机械的实际转速，从而得出预估负载转矩，使负载转矩变化率不再影响负载转矩的预估，实现无偏地估算负载转矩，解决了现有负载转矩估算方法存在负载转矩估算偏差的问题，提高了负载转矩的预估精准度。

技术领域

本发明涉及机电控制领域，特别涉及一种负载转矩估算方法、系统、机电控制系统、方法及电机。

背景技术

典型的机电传动系统如图1所示，其中ω、J分别是旋转机械的机械转速和转动惯量，T_e是驱动旋转机械转动的转矩，T_d是阻碍旋转机械转动的负载转矩。一般地，T_e为可测的电机电磁转矩，但T_d随负载的变化而变化，具有不确定性。对于通常采用转速闭环控制的机电传动系统，T_d是一种外在干扰，影响旋转机械的转速。在冶金轧钢等工业领域，由于对电机动态速降以及速度响应等有着极高的要求，因此提高传动系统对负载扰动的响应速度，增强系统的抗扰性极为重要。

提高系统对负载扰动的响应速度主要有两条思路：一、提高速度环调节器的响应速度；二、利用负载转矩进行前馈补偿。第一条思路，由于负载波动未知，设计最佳的速度环调节器比较困难；而第二条思路的关键点在于负载转矩的获得，由于负载转矩的直接测量成本较高且响应速度较慢，因此负载转矩一般采用间接观测方法获得。负载转矩的观测主要有直接计算法、模型参考自适应法、滑模观测器法和卡尔曼滤波器法等方法。

最新的负载转矩观测方法是基于速度传感器的观测法，在实际应用中，机电控制系统只安装速度编码器，参见图2所示，实际电机转矩T_e和电机实际转速作为输入，通过计算出负载转矩观测量

现有方案假设实际负载转矩T_d的变化率dT_D/dt＝0(即保持不变)，而在实际机电系统中，负载转矩T_d随时都在变化，dT_D/dt≠0，所以此种观测器观测出的与实际转矩T_d必然存在偏差，导致估算结果不准确，且观测器结构较为复杂，需要进行反复调试和试验之后确定，设计过程复杂，技术要求性高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种负载转矩估算方法、系统、机电控制系统、方法及电机，以提供更为精准的预估负载转矩，且结构简单易于操作。其具体方案如下：

一种负载转矩估算方法，包括：

接收旋转机械的实际机械转速；

利用负载转矩估算器计算出预估负载转矩；

其中，所述负载转矩估算器为包括误差、被控对象的传递函数和反馈环节的传递函数的闭环负反馈系统，其中，J表示转动惯量，s表示微分函数，所述被控对象的传递函数为

式中，ω_n表示所述负载转矩估算器的带宽，所述负载转矩估算器的带宽利用预先设置的负载转矩频谱查找得到。

可选的，所述误差为

式中，E(s)表示误差，ω(s)所述旋转机械的实际机械转速，表示预估电机转速。

本发明还公开了一种负载转矩估算系统，包括：

接收模块，用于接收旋转机械的实际机械转速；

预估模块，用于利用负载转矩估算器计算出预估负载转矩；