一种伺服电机的在线自动辨识的方法技术

本发明专利技术公开了一种伺服电机的在线自动辨识的方法，属于伺服电机标定系统技术领域，解决了企业对伺服电机识别、参数标定的步骤繁琐，操作繁琐，成本较大的问题，其技术方案要点是将自动辨识的方法通过程序编写内置于伺服电机装置内部，采用一键识别，调用程序后几分钟即可完成识别和参数标定，该方法具有快速、准确、有效的特点，辨识效果与专业技术人员相当，可以显著提高伺服电机产品检测标定及售后服务效率，控制企业运营成本。控制企业运营成本。控制企业运营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机的在线自动辨识的方法


[0001]本专利技术涉及伺服电机系统领域，特别地，涉及一种伺服电机的在线自动辨识的方法。

技术介绍

[0002]伺服电机：是一种电力驱动部件，它受伺服驱动器控制，实现对关联机械的位置、速度、力矩精准控制的电动机，伺服电机以永磁同步电机(PMSM)为主，根据需要配置不同类型及分辨率的位置编码器。
[0003]位置编码器：是一种跟踪电机转子角度或位置的传感器，根据传感技术分成光电、磁电、旋变，正余弦，根据信号类型分成增量型、绝对式、模拟型，增量型，根据接线方式分成多线式、省线式、总线型，总线型又根据总线数据协议分成NRZ、Endat、Biss、SSI等多种类型。
[0004]伺服电机应用场景极广，不同应用需求、不同电机设计方案及制造工艺、不同类型的位置编码器，导致了伺服电机的种类非常繁多，目前新型号的伺服电机和伺服驱动器的第一次标定工作都是在工厂试验室完成的，主要原因就是伺服电机电流环是最底层环路，它是外层速度环、位置环优良性能的基础，所以合理的设置电流环参数非常重要。电流环控制参数和伺服电机内部模型直接相关，需要根据伺服电机的电气参数(定子电感、定子电阻、反电动势、极对数、额定电流、峰值电流、等等)设定电流环PI参数，另外位置编码器类型及精度，电角度零位偏差、转子转动惯量等等是实现电流环与速度环进行参数传递的关联因素，也需要在工厂内进行检测标定，以上过程都需要在试验室环境下，借助专业测试仪器及仿真调试系统，由电机驱动专业工程师进行反复尝试调节，整个适配过程费时费力。到了应用现场，伺服驱动器只能使用标定过的伺服电机种类，如果现场更换成未适配过的伺服电机，根本无法正常可靠的运行，即使勉强能够转动起来，控制效果也将大打折扣，这种伺服驱动器和伺服电机间的密切耦合关系增加了伺服驱动器制造环节及库存管理的难度，售后维护也受到很大的影响，比如客户原伺服电机损坏停机时即使有现成的类似伺服电机，只要没有标定过就无法实现及时替换，降低了客户满意度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，新型号的伺服电机电流环控制参数标定都是在工厂试验室环境下，由专业技术人员借助专用仪器设备来完成的，无法在应用现场即时更替使用，这大大限制了伺服驱动系统的灵活配置及售后维护，我们提出了一种伺服电机的电流环在线辨识方法，可以很好地解决这些伺服电机现场适配及售后维护的难题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种伺服电机的在线自动辨识的方法，将在线自动辨识装置内置于伺服驱动器中，其特征是：所述在线自动辨识装置在接收到启动命令后开始运行，包括如下步骤：
[0007]步骤1：获取外部用户输入的电机大类或可选择性输入的制造参数，根据电机大类和制造参数选择对应的编码器识别模型，对伺服电机编码器进行识别及校正；
[0008]步骤2：对伺服电机相序和极对数进行识别；
[0009]步骤3：电流环PI参数进行智能调节；
[0010]步骤4：伺服电机转动惯量和速度环增益进行标定。
[0011]优选的，步骤1中包括，将位置编码器根据传感技术分成光电、磁电、旋变，正余弦，根据信号类型分成增量型、绝对式、模拟型，根据接线方式分成多线式、省线式、总线型，总线型又根据总线数据协议分成NRZ、Endat、Biss、SSI类型，将上述类型的编码器的识别模型分类形成对应的编码器识别模块，根据输入信息确定具体的编码器类型并调用对应的编码器识别模块。
[0012]优选的，步骤2中包括开环控制电场标量Vd、Vq值、电角度及步长进行控制，电场标量Vd＝K、Vq＝0，电角度置零停留2s，记录当前编码器值；电场标量Vd、Vq值不变，电角度增加步长60
°
停留2s，记录当前编码器值直到走满2整圈；
[0013]评估核对编码器分辨率、极对数、电角度零点偏移量、功率相序是否正确，如果不正确则关闭PWM，显示报警号、保存报警记录，结束，如果正确则关闭PWM记录编码器精度、极对数、功率相序、电角度零点偏移量信息。
[0014]优选的，步骤3中包括根据电机基础参数、电机大类参数、电机制造参数，测试电机电感、电阻，然后分别设定电流环PI参数辨识的起始值、最大值、Iq_ref测试标准值、Kp和Ki的起始点、Kp和Ki的调节步长参数，保证最佳PI参数在此区间之内，辨识测量根据额定电流合理的设置Iq_ref，给定阶跃输入Iq_ref，观察Iq_fbd的响应曲线，不断调节电流环Kp、Ki，统计分析最优Kp参数和Ki参数。
[0015]优选的，步骤3中包括启动本次Iq响应尝试，记录本次Iq响应曲线，判断Iq_fdb过冲量是否达到上限，如果是则统计分析最优Kp参数，如果否则判断Kp是否达到上限，如果是则统计分析最优Kp参数，如果否则Kp参数步长增加再次进入Iq响应尝试，直到Iq_fdb过冲量或Kp达上限后统计分析最优Kp参数。
[0016]优选的，步骤3中包括启动本次Iq响应尝试，记录本次Iq响应曲线，判断Iq_fdb过冲量是否达到上限，如果是则统计分析最优Ki参数，如果否则判断Ki是否达到上限，如果是则统计分析最优Ki参数，如果否则Ki参数步长增加再次进入Iq响应尝试，直到Iq_fdb过冲量或Ki达上限后统计分析最优Ki参数。
[0017]优选的，步骤4中转动惯量和速度环增益的标定包括：标定时根据Iq_fdb阶跃响应电机转子速度从零到达预设速度的时间宽度来倒推计算，由这个时间常数得到基准的速度环单位增益Knp0、Kni0，以此来标定转动惯量和速度环增益。
[0018]相比于
技术介绍
，本专利技术技术效果主要体现在以下方面：本专利技术的核心专利技术点是通过深入分析伺服电机内部各部件的原理模型，采用了一种自动识别测试标定的方法，将由专业技术人员才能操作的比较复杂的电机标定过程简化为了一键自动辨识标定，我们已经将此方法进行编程内置于伺服驱动器，作为一种高级功能供用户调用。整个辨识过程无需人工干预，辨识时间1～3分钟完成。
附图说明
[0019]图1为实施例中方法流程图第一部分图；
[0020]图2为实施例中方法流程图第二部分图；
[0021]图3为实施例中方法流程图第三部分图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步详述，以使本专利技术技术方案更易于理解和掌握。
[0023]实施例：
[0024]参考图1、图2和图3所示，一种伺服电机的在线自动辨识的方法，将在线自动辨识装置内置于伺服驱动器中，其特征是：在线自动辨识装置在接收到启动命令后开始运行，包括如下步骤：
[0025]步骤1：获取外部用户输入的电机大类或可选择性输入的制造参数，根据电机大类和制造参数选择对应的编码器识别模型，对伺服电机编码器进行识别及校正；将位置编码器根据传感技术分成光电、磁电、旋变，正余弦，根据信号类型分成增量型、绝对式、模拟型，根据接线方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机的在线自动辨识的方法，将在线自动辨识装置内置于伺服驱动器中，其特征是：所述在线自动辨识装置在接收到启动命令后开始运行，包括如下步骤：步骤1：获取外部用户输入的电机大类或可选择性输入的制造参数，根据电机大类和制造参数选择对应的编码器识别模型，对伺服电机编码器进行识别及校正；步骤2：对伺服电机相序和极对数进行识别；步骤3：电流环PI参数进行智能调节；步骤4：伺服电机转动惯量和速度环增益进行标定。2.根据权利要求1所述的一种伺服电机的在线自动辨识的方法，其特征是：步骤1中包括，将位置编码器根据传感技术分成光电、磁电、旋变，正余弦，根据信号类型分成增量型、绝对式、模拟型，根据接线方式分成多线式、省线式、总线型，总线型又根据总线数据协议分成NRZ、Endat、Biss、SSI类型，将上述类型的编码器的识别模型分类形成对应的编码器识别模块，根据输入信息确定具体的编码器类型并调用对应的编码器识别模块。3.根据权利要求2所述的一种伺服电机的在线自动辨识的方法，其特征是：步骤2中包括开环控制电场标量Vd、Vq值、电角度及步长进行控制，电场标量Vd＝K、Vq＝0，电角度置零停留2s，记录当前编码器值；电场标量Vd、Vq值不变，电角度增加步长60
°
停留2s，记录当前编码器值直到走满2整圈；评估核对编码器分辨率、极对数、电角度零点偏移量、功率相序是否正确，如果不正确则关闭PWM，显示报警号、保存报警记录，结束，如果正确则关闭PWM记录编码器精度、极对数、功率相序、电角度零点偏移量信息。4.根据权利要求1或2或3所述的一种伺服电机的在线自动辨识的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建斌，宋祥，
申请(专利权)人：敏力智能科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：