[发明专利]求机械换向的直流电动机的电动机轴转速和旋转角度的方法和设备

权利要求书

1.用于由电动机电流（I_M(t)）的和电动机端子电压（U_M(t)）的在换向时出现的波纹的测量到的时间曲线来求取机械换向的直流电动机（1）的电动机轴的转速（n）和旋转角度的方法，其中，

- 所述直流电动机（1）的测量到的电动机端子电压（U_M,m）和测量到的电动机电流（I_M,m）、估计的负载力矩（M_L,c）、估计的转速（n_M,c）和估计的旋转角度（MP_M,c）被作为输入参量供应给卡尔曼滤波器（20），所述卡尔曼滤波器包括所述直流电动机（1）的电动机状态模型（21），其中，所述卡尔曼滤波器（20）通过实施所述电动机状态模型（21）提供所述直流电动机（1）的估计的电流（I_M）、修正的转速（n_M）和修正的旋转角度（MP_M）作为输出参量；

- 波纹探测单元（10）由作为输入参量的测量到的电动机电流（I_M,m）的波纹和由所述卡尔曼滤波器（20）修正的转速（n_M,K）确定换向时间，并且由此导出所述直流电动机（1）的估计的转速（n_M,R）和估计的旋转角度（MP_M,R）并且作为输入参量提供给所述卡尔曼滤波器（20）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直流电动机（1）的由所述卡尔曼滤波器（20）修正的转速（n_M）和修正的旋转角度（MP_M）被作为输出参量供应给分析利用单元以便进一步处理。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，所述卡尔曼滤波器（20）将所述直流电动机（1）的电流（I_M）和/或修正的转速（n_M）和/或修正的旋转角度（MP_M）这些通过所述电动机状态模型（21）估计的状态中的一个或者多个状态与通过测量和估计所述波纹探测单元（10）求取的值比较，并且在发现故障时通过形成估计值和观察值的加权的平均值进行过滤。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过负载估计单元（30）由所述直流电动机（1）的测量到的电动机端子电压（U_M,m）、测量到的电动机电流（I_M,m）和保存在所述负载估计单元（30）中的电动机参数求取估计的负载力矩（M_L,c）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，当在测量到的电动机电流（I_M,m）的波形中观察到的波纹具有一主导频率时或者当在测量到的电动机电流（I_M,m）的波形中观察到的波纹具有两个或者多个波纹频率时，所述波纹探测单元（10）由被所述卡尔曼滤波器（20）提供的修正的转速（n_M,K）求取所述换向时间并且将其作为基准进行处理。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述卡尔曼滤波器（20）、所述波纹探测单元（10）和所述负载估计单元（30）被实施为程序并且由计算单元实施。

7.计算机程序产品，其能够直接加载到数字计算单元的内存储器中并且包括软件代码区段，当所述产品在所述计算单元上运行时，利用所述软件代码区段实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

8. 用于由电动机电流（I_M(t)）的和电动机端子电压（U_M(t)）的在换向时出现的波纹的测量到的时间曲线来求取机械换向的直流电动机（1）的电动机轴的转速（n）和旋转角度的设备，所述设备构造用于，

- 将所述直流电动机（1）的测量到的电动机端子电压（U_M,m）和测量到的电动机电流（I_M,m）、估计的负载力矩（M_L,c）、估计的转速（n_M,c）和估计的旋转角度（MP_M,c）作为输入参量供应给卡尔曼滤波器（20），所述卡尔曼滤波器包括所述直流电动机（1）的电动机状态模型（21），其中，所述卡尔曼滤波器（20）通过实施所述电动机状态模型（21）提供所述直流电动机（1）的估计的电流（I_M）、修正的转速（n_M）和修正的旋转角度（MP_M）作为输出参量；和

- 利用波纹探测单元（10）由作为输入参量的电动机电流（I_M,m）的波纹和由所述卡尔曼滤波器（20）修正的转速（n_M,K）确定换向时间，并且由此导出所述直流电动机（1）的估计的转速（n_M,R）和估计旋转角度（MP_M,R）并且作为输入参量提供给所述卡尔曼滤波器（20）。