永磁同步电动机伺服系统转动惯量辨识

种基于状态观测器 的扰动负载转矩观测法 ， 以及依据 自适应法对转动惯量进行辨识 的方法 。仿真和 实验验证 了该
方 法 的正 确 性 和可 行 性 。
关键词 ： 永磁同步电动机 ； 转动惯量辨识 ； 粘滞摩擦系数 ； 扰动 负载转矩 观测器
中 图分 类 号 ： Ｍ３ １ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ — ０８ ２ １ ）８ ０ ０ — ４ １ ４ ７ １ （ ０２ ０ － ０７ ０ ０
个 关键 变量 。由于转 动惯 量是很 难直 接测 量 的非
１
电物 理量 ， 需要 对 其 进 行 在线 观 测 。转 动 惯 量 观 测 结果 可用 于调 整伺 服 控 制 系 统速 度 环 比例 、 分 增 积 益 系数 … ， 者 用 于 负 载 转 矩 前 馈 补 偿 中 ， 负 载 或 对 转矩 观测 结果 进行 修 正 Ｊ从 而 提 高 系统 的控 制性 ， 能 。本文 介 绍 了 一 种 应 用 ＭＴ 自适 应 律 在 线 辨识 Ｉ
０引 言
永磁 同步 电动 机伺 服系 统 的控 制性 能受 到许 多 因 素影 响 ， 如外 部负 载转 矩突 变 、 电机 内部机 械参 数 非线 性变 化 以及 其 它不 可预测 扰动 等 。在影 响伺 服 系 统控制 性 能的 因素 中 ， 电机 及 负 载 的转 动 惯 量 是
一
ｌ — —ｏ ， 警＝ Ｔ Ｂ ＬＪ
Ｔ ＝ｋｉ ｅ ｔ
（ １ ）
（）Βιβλιοθήκη Baidu２
式 中 ： 为转 子 机 械 角 速度 ； 转动 惯 量 ； Ｊ为 Ｂ为粘 滞摩 擦 系数 ；ｅ 电磁 转矩 ；Ｌ为扰 动 负载 转矩 ； Ｔ为 Ｔ ｋ
为 电机转 矩 常数 ； 为 ｑ轴 电流 。 。 把式 （ ） １ 离散化 的差 分方 程形式 为
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｇ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｏ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍｓ ｔｉ ｎ ｃ ｓ ａｙ ｔ ｏ ｌｔ ｓｒ ｃ ：ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｃ ｉｖ ｉｈ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｆ ｓ ｒ０ ｓ ｓｅ ，ｉ ｓ ｅ ｅ ｓｒ ｏ ｃ ｍｐｅ ｅ￣ｅ ｆ ｒ ｄ － ｏ ｗ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｗｉ ａ ｏ ｑ ｅａ ｄ ｔ ｄ ｎ ｉ ｈ ｃ ａ ｉａ ａ ａ ｔｒ ｆｔｅ ｍｏ ｏ ． ｔｃ ｎｑ ｅ ｆｒｔ ｅ ｄｓｕ ｂ ｎ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｔ ｌ ｄ ｔｒ ｕ ｎ ｏ ｉ ｅ ｔ ｙｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｔ ｒ Ａ ｅ ｈ ｉ ｕ ｏ ｉｔ ｒ ａ ｃ ｏ ｈｏ ｆ ｐ ｈ ｈ ｌａ ｏ ｑ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｔｔｓ ｏ ｓ ｒ ｅ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ，ｎ ｈ ｎ ｒ ａ ａ ｄ ｆｉｔ ｎ ｉ ｅ ｔ ｉａｉｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｐ ｉｅ ｏ ｄ ｔｒ ｕ ｓｉ ｉ ａ ｅ ｎ ｓ ｅ ｂ ｅｖ ｒｗａ ｒ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ｔ ｎ ｒ ｉ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔ ａ ｅ ｎ ａ ａ ｔ ｍａ ｏ ａ ｎ ｏ ｉ ｃｏ ｆ ｏ ｖ ｉ ｅ ｔ ｉａ ｉｎ ｗａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ Ｂ ｔ ｉ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｅｆ ｃｉｅ ｅ ｓ ｏ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔ ｓｉ ｔ ｕ ｅ ． ｏｈ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｘ ｅ ｉ ｆ ｏ ｏ ｏ ｍｅ ｔｄ ｍｏ ｓｒ ｅ ｔ ｅ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｎ ｆ ｔ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｉ ｅ ｖ ｍｅｈ ｄ ｔｏ ． Ｋｅ ｒ ｓ ＰＭＳ ； ｍｅ ｔ ｆｉ ｅｔ ｄ ｎ ｉ ｃ ｔ ｎ ｆ ｃ ｉｎ ｃ ｅｆ ｉｎ ； ｉｔ ｒ ａ ｃ ｏ ｄ ｔｒ ｕ ｂ ｅ ｖ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｍ ｍｏ ｎ ｒｉ ｉ ｅ ｔ ｉａｉ ；ｒ ｔ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔ ｄ ｓ ｂ ｎ ｅ ｌ ａ ｏｑ ｅ ｏ ｓ ｒ ｅ ｏ ｎ ａ ｆ ｏ ｉ ｏ ｉ ｕ
Ｉ ｅ ｔａ Ｉ ｎ ｉ ｃ ｔＯ ｆＰＭ Ｓ ｅ ｖ ｓｅ ｎ ｒ ｉ ｄｅ ｔｆ ａ ｉ ｎ Ｏ Ｍ Ｓ ｒ ｏ Ｓｙ ｔ ｍ ＤＵ ｈｕ ｉ Ｃ Ｓ ａ ， ＨＥＮ ａ ｇ－ ｈ ｎ Ｙ ｎ ｓｅｇ
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永磁 同步 电动 机 伺 服 系统 转 动 惯 量 辨识
杜 帅 ， 阳生 陈
（ 浙江大学 ， 江杭 州 ３ ０ ２ ） 浙 １０ ７
摘
要： 为了提高伺服系统的动态响应特性 ， 可对负 载转矩进行前馈补偿 ， 电机机械参数进 行辨识 。介绍一 对
转 动惯量 的方 法 。首 先 通 过转 矩 观 测 器 ， 扰 动 负 对 载转 矩进 行观 测 ， 实 时检测 扰动 负载转 矩 的变化 ， 可
鲁［ ＋１ 一 （） ＝ （） Ｌｋ 一 （） ∞（ ｋ ） ｋ ］ 一Ｔ（） 日
（） ３
式 中 ： 为 系统采 样 时间 。 假设 扰 动 负 载转 矩 变 化缓 慢 ， 采样 时 问 内扰 在 动 负载转 矩 为恒定 值 ：
Ｔ（ Ｌｋ＋１ ＝ （ ） ） ｋ
永
（ ） 磁 ４
同
其次 利 用观 测 的扰 动 转矩 ， 用 ＭＩ 自适 应率 辨识 应 Ｔ
把转 子角 速度 和扰 动负 载转矩 作 为 状态 步 变 量 ， 为输 入量 ， 为 输 出量 ， 由式 （ ） 式 （ ） ３ 、 ４ 可 动 机 得状 态观 测器 方程 ： 伺