[发明专利]一种适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法和系统

权利要求书

1.一种适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S101：使电机在加速度不为零的条件下开始转动，获取电机在预设转动范围内的反馈电流i_初和角速度ω_初，基于所述反馈电流i_初和角速度ω_初，计算所述电机的转动惯量的辨识初值J₀；

S102：在电机的转动范围大于所述预设转动范围的情况下，对电机的反馈电流i和角速度ω进行实时采样，并对所述反馈电流i和角速度ω进行同步处理；

S103：判断所述反馈电流的变化率、角速度的变化率和角速度的绝对值是否分别大于反馈电流变化率阈值、角速度变化率阈值和角速度阈值，若是，则进行步骤S104，若否，则返回步骤S102；

S104：根据所述电机转动惯量的辨识初值J₀、反馈电流i和角速度ω，基于电机转动惯量辨识算法进行迭代计算，获取所述电机转动惯量的辨识终值J_k。

2.如权利要求1所述的适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，所述电机转动惯量的辨识初值计算公式为：

其中，T_s为辨识周期，K_t是电机的力矩系数，i_q初为对反馈电流i_初进行CLARKE变换和PARK变换和标幺化处理后得到的q轴电流，Δω_初为一个辨识周期内的角速度变化量。

3.如权利要求2所述的适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，其特征在于，步骤S102中，所述在电机的转动范围大于所述预设转动范围的情况下，对电机的反馈电流i和角速度ω进行实时采样之后，对所述反馈电流i和角速度ω进行同步处理之前，还包括：

对所述反馈电流i和角速度ω进行标幺化处理。

4.如权利要求1所述的适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，其特征在于，所述电机转动惯量辨识算法为高斯最小二乘算法、梯度校正算法或模型参考自适应法中的任意一种。

5.如权利要求4所述的适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，其特征在于，所述电机转动惯量辨识算法为高斯最小二乘算法时，迭代计算公式为：

其中，y(k-1)为估计变量，y(k)为实际变量，y(k)＝ω_m(k)-2ω_m(k-1)+ω_m(k-2)；K(k)为增益变量，K(k)的迭代算式为：P(k)为协方差变量迭代算式，P(k)的迭代算式为：μ为遗忘因子，为辨识变量；T_e为电机的电磁转矩，ω_m为电机的机械角速度，k表示时刻；

根据辨识变量和辨识周期T_s计算得到转动惯量辨识终值J_k，计算公式为：

6.如权利要求1-5中任一项所述的适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识方法，其特征在于，所述电机转动惯量的辨识初值计算和所述电机转动惯量的辨识终值J_k的迭代计算均采用整数运算方式。

7.一种适用于伺服系统的快速在线转动惯量辨识系统，其特征在于，所述系统包括辨识初始估算单元、采样和同步单元、迭代更新判断单元和辨识算法计算单元；

其中，所述辨识初始估算单元用于使电机在加速度不为零的条件下开始转动，获取电机在预设转动范围内的反馈电流i_初和角速度ω_初，基于所述反馈电流i_初和角速度ω_初，计算所述电机的转动惯量的辨识初值J₀，将所述辨识初值J₀输出至采样和同步单元；

所述采样和同步单元用于在电机的转动范围大于所述预设转动范围的情况下，对电机的反馈电流i和角速度ω进行实时采样，并对所述反馈电流i和角速度ω进行同步处理，得到同步处理后的反馈电流i和角速度ω，输出至迭代更新判断单元；

所述迭代更新判断单元用于判断所述反馈电流的变化率、角速度的变化率和角速度的绝对值是否分别大于反馈电流变化率阈值、角速度变化率阈值和角速度阈值：

若是，则所述辨识算法计算单元根据所述电机转动惯量的辨识初值J₀、反馈电流i和角速度ω，基于电机转动惯量辨识算法进行迭代计算，获取所述电机转动惯量的辨识终值J_k；

若否，则所述采样和同步单元继续对电机的反馈电流i和角速度ω进行实时采样，并对所述反馈电流i和角速度ω进行同步处理。