一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法及装置，用于解决目前转动惯量离线辨识是在系统模型已知的情况下，获得所有的数据，然后匹配相应的算法，对数据进行估计处理，得到辨识目标参数的估计值，现有的离线辨识方法，如加减速法、转矩限幅加速法、积分辨识法等等，它们原理简单，算法简单，操作起来方便易行，但是其需要进行大量的数据存储和运算，辨识收敛时间长，离线辨识方法具有对计算机要求高，辨识精度不高，不具有实时性的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁同步电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法及装置。
技术介绍
随着现代工业自动化技术的飞速发展，永磁同步电机因其体积小、效率高、过载能力大并且可靠性高和响应速度快方面的优点，以及高启动力矩、高功率密度、转子转动惯量小等特性，在伺服领域中占据重要位置。同时，永磁同步电机也广泛应用于家电设备，交通运输中。伴随着永磁同步电机的伺服系统范围的不断扩大，必然也会使人们对其性能方面的要求不断提高，尤其是跟踪精度和鲁棒性方面。针对这种情况下，国内外大量学者先后提出了许多先进的控制策略，但这其中大多数控制策略都是基于永磁同步电机精确参数的基础之上，这就奠定了精确电机参数在整个控制系统设计中的重要基础位置。一般来说，永磁同步电机的参数是可以直接从电机的名牌上获得，但是这些参数是电机在特定运行条件下(多为固定情况)测试得到的，而永磁同步电机是一个强耦合、非线性系统，电机的转子永磁体会因为电机老化而发生磁性退化的现象，当电机的相电流增大到额定电流以上的时候，电机定子磁芯会饱和，因此，要获得实时的准确的电机参数变得异常困难，通过准确辨识电机的参数，可以避免参数误差对系统性能的影响，实现调节器参数的重新整定，提高系统的鲁棒性。转动惯量的变化对伺服系统的机械性能影响较大，根据电机的运动方程，我们可以知道转动惯量随着负载变化，惯量过大，使系统响应变慢，导致速度不稳，精度下降；惯量过小，会加快系统的响应速度，容易使速度产生超调和震荡，直接进行测量永磁同步电机的转动惯量并不容易。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法及装置，解决了目前转动惯量离线辨识是在系统模型已知的情况下，获得所有的数据，然后匹配相应的算法，对数据进行估计处理，得到辨识目标参数的估计值，现有的离线辨识方法，如加减速法、转矩限幅加速法、积分辨识法等等，它们原理简单，算法简单，操作起来方便易行，但是其需要进行大量的数据存储和运算，辨识收敛时间长，离线辨识方法具有对计算机要求高，辨识精度不高，不具有实时性的技术问题。本专利技术实施例提供的一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，包括：S1：通过递推最小二乘法计算辨识参数最小二乘的递推公式；S2：通过预置的性能指标，引入遗传因子对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式；S3：通过电机转矩平衡方程，计算出最小二乘形式，并通过所述遗忘因子最小二乘参数估计公式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；S4：接收预置的满足条件，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)满足预置的满足条件，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。优选地，所述步骤S4具体包括：接收预置的遗传因子β的初始值0和预置的当前时刻转动惯量的辨识结果和当前时刻的前一时刻的辨识结果差的绝对值E＝|J(k)-J(k-1)小于等于0.000001的满足条件，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，若E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，若E≥0.000001，遗传因子β自动加0.01，继续更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。优选地，所述步骤S1具体包括：接收预置的非奇异方阵A，(A+BC)，(I+CA-1B)，(A+BC)的逆A-1+X，计算出X＝-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1，(A+BC)-1＝A-1-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1，根据通过递推最小二乘法，计算出接收预置的A＝P-1(k-1),计算出辨识参数最小二乘的递推公式：优选地，所述步骤S2具体包括：通过预置的性能指标式中β为遗忘因子，0≤β≤1，对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式为：优选地，所述步骤S3具体包括：通过永磁同步电机转矩平衡方程：其中Tl是永磁同步电机的负载转矩，J为转动惯量，B为运动阻尼系数，ωm为转子机械速度，计算出再进行离散化处理：计算出最小二乘形式：接收预置的y(k)＝ωm(k)-2ωm(k-1)+ωm(k-2)即最小二乘形式为通过遗忘因子最小二乘参数估计式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。本专利技术实施例中提供的一种永磁同步电机转动惯量辨识的装置，包括：第一计算单元，用于通过递推最小二乘法计算辨识参数最小二乘的递推公式；第二计算单元，用于通过预置的性能指标，引入遗传因子对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式；第三计算单元，用于通过电机转矩平衡方程，计算出最小二乘形式，并通过所述遗忘因子最小二乘参数估计公式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；更新单元，用于接收预置的满足条件，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)满足预置的满足条件，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。优选地，所述更新单元具体包括：接收子单元，用于接收预置的遗传因子β的初始值0和预置的当前时刻转动惯量的辨识结果和当前时刻的前一时刻的辨识结果差的绝对值E＝|J(k)-J(k-1)小于等于0.000001的满足条件；更新子单元，用于更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；输出子单元，用于若E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；循环子单元，用于若E≥0.000001，遗传因子β自动加0.01；继续更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。优选地，所述第一计算单元具体包括：第一计算子单元，用于接收预置的非奇异方阵A，(A+BC)，(I+CA-1B)，(A+BC)的逆A-1+X，计算出X＝-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1，(A+BC)-1＝A-1-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1；第二计算子单元，用于根据通过递推最小二乘法，计算出第三计算子单元，用于接收预置的A＝P-1(k-1),计算出辨识参数最小二乘的递推公式：优选地，所述第二计算单元具体包括：改进子单元，用于通过预置的性能指标式中β为遗忘因子，0≤β≤1，对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进；第四计算子单元，用于计算遗忘因子最小二乘参数估计公式为：优选地，所述第三计算单元具体包括：第五计算子单元，用于通过永磁同步电机转矩平衡方程：其中Tl是永磁同步电机的负载转矩，J为转动惯量，B为运动阻尼系数，ωm为转子机械速度，计算出处理子单元，用于对进行离散化处理：计算出最小二乘形式：第六计算子单元，用于接收预置的y(k)＝ωm(k)-2ωm(k-1)+ωm(k-2)即最小二乘形式为通过遗忘因子最小二乘参数估计式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例中提供的一种永磁同步电机转动惯量辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，包括：S1：通过递推最小二乘法计算辨识参数最小二乘的递推公式；S2：通过预置的性能指标，引入遗传因子对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式；S3：通过电机转矩平衡方程，计算出最小二乘形式，并通过所述遗忘因子最小二乘参数估计公式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；S4：接收预置的满足条件，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)满足预置的满足条件，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，包括：S1：通过递推最小二乘法计算辨识参数最小二乘的递推公式；S2：通过预置的性能指标，引入遗传因子对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式；S3：通过电机转矩平衡方程，计算出最小二乘形式，并通过所述遗忘因子最小二乘参数估计公式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)；S4：接收预置的满足条件，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)满足预置的满足条件，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：接收预置的遗传因子β的初始值0和预置的当前时刻转动惯量的辨识结果和当前时刻的前一时刻的辨识结果差的绝对值E＝|J(k)-J(k-1)|小于等于0.000001的满足条件，通过采样，更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，若E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，若E≥0.000001，遗传因子β自动加0.01，继续更新k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)，直至E≤0.000001，输出平稳的k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：接收预置的非奇异方阵A，(A+BC)，(I+CA-1B)，(A+BC)的逆A-1+X，计算出X＝-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1，(A+BC)-1＝A-1-A-1B(I+CA-1B)-1CA-1，根据通过递推最小二乘法，计算出第一公式第二公式第三公式接收预置的计算出辨识参数最小二乘的递推公式：第四公式第五公式第六公式4.根据权利要求3所述的永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：通过预置的性能指标式中β为遗忘因子，0≤β≤1，对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二乘参数估计公式的第七公式、第八公式、第九公式分别为：5.根据权利要求4所述的永磁同步电机转动惯量辨识的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：通过永磁同步电机转矩平衡方程：Te=Tl+Bωm+Jdωmdt]]>其中Tl是永磁同步电机的负载转矩，J为转动惯量，B为运动阻尼系数，ωm为转子机械速度，计算出第十公式：Te=Tl+Jdωmdt]]>再进行离散化处理计算出第十一公式：Te(k)-Tl(k)=J(k)ωm(k)-ωm(k-1)Ts]]>计算出最小二乘形式的第十二公式-2ωm(k-1)+ωm(k-2)+ωm(k)=Ts×[Te(k)Te(k-1)]1J(k)1J(k-1)T]]>接收预置的第十三公式、第十四公式、第十五公式分别为：y(k)＝ωm(k)-2ωm(k-1)+ωm(k-2)θ=1J(k)1J(k-1)T]]>即最小二乘形式为通过遗忘因子最小二乘参数估计式，计算出k时刻的永磁同步电机的转动惯量J的值J(k)。6.一种永磁同步电机转动惯量辨识的装置，其特征在于，包括：第一计算单元，用于通过递推最小二乘法计算辨识参数最小二乘的递推公式；第二计算单元，用于通过预置的性能指标，引入遗传因子对所述辨识参数最小二乘的递推公式进行数据饱和的改进，计算遗忘因子最小二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵友阳，曾岳南，唐彬彬，徐道明，杨昌铸，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44