马达参数测量方法与马达参数测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种马达参数测量方法与马达参数测量系统。
【背景技术】
[0002] 精密机械产业为现今重点产业之一，而精密定位技术对整个精密机械产业具有相 当的重要性。精密定位技术是制造产品、测量物体尺寸、运转各种机器的机械工程上的重要 技术之一。
[0003] 随着精密工程的不断进步，不论是半导体产业、精密机械工业、生物细胞领域、光 电系统、显微机构、表面工程、扫描探针显微镜等方面，皆朝微小化且精密化的方向前进， 因此对于纳米或微米级的定位系统需求量日增，目前在工业界已经使用很多精密定位的仪 器。
[0004] 由于精密机械产业发展的目标为高速度与高精确度，但目前在伺服马达回路的控 制参数调整中，仍采手动或半手动的方式来调整适合的马达参数，不仅调整时间较长，且需 要拥有专业经验的人才。
[0005] 为了有效地设计伺服回路控制器参数，需要十分清楚受控的马达参数模型，才能 设计一个适合的马达参数，W达到最佳的系统响应。
【发明内容】
[0006] 根据本公开一实施例中的一种马达参数测量方法，此马达参数测量方法包括下列 步骤；(A)依序对马达输入第一电压信号与第二电压信号，W分别获得响应于第一电压信 号的第一转速与响应于第二电压信号的第二转速；炬）依据第一电压信号、第二电压信号、 第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数，并依据第 一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型；(C)对马达输入第H电压信号，W 获得响应于第H电压信号的第H转速；值）依据第H电压信号、粗估数学模型与第H转速 获得动态误差函数，其中此动态误差函数用W指示第H电压信号与理论上的马达于第H转 速时的电压信号之间的差值；巧）依据动态误差函数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数 估计误差；W及（巧依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差建立该马达的精确数学模 型。
[0007] 在一实施例中，步骤（巧还包括下列步骤；佑）判断粘滞系数估计误差与惯性系数 估计误差是否小于预设值；(H)若粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值， 将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加W获得第二粘滞系数，W及将惯性系 数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加W获得第二惯性系数，并依据第二粘滞系数与 第二惯性系数建立马达的粗估数学模型；（I)重复执行步骤值)、步骤巧)、步骤佑）与步 骤（H)，直至粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于预设值；W及（J)将步骤（I)所获 得的粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加W获得精确粘滞系数，W及将步骤 (I)所获得的惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加W获得精确惯性系数，并 依据精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。
[0008] 根据本公开一实施例中的一种马达参数测量系统，此马达参数测量系统适用于测 量马达的参数，此马达参数测量系统包括输入模块、检测模块W及处理模块，其中处理模块 电性连接于输入模块与检测模块之间，而输入模块与检测模块则分别电性连接马达。输入 模块用W依序对马达输入第一电压信号、第二电压信号与第H电压信号，W使马达分别输 出响应于第一电压信号的第一转速、响应于第二电压信号的第二转速与响应于第H电压信 号的第H转速。检测模块用W检测马达的第一转速、第二转速与第H转速。处理模块用W 依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速与第二转速而计算出第一粘滞系数、第一库仑 摩擦力与第一惯性系数，并于依据第一粘滞系数与第一惯性系数建立马达的粗估数学模型 后，再依据第H电压信号、粗估数学模型与第H转速获得动态误差函数，再依据动态误差函 数计算出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差，最后依据粘滞系数估计误差与惯性系数 估计误差建立马达的精确数学模型。其中，动态误差函数用W指示第H电压信号与理论上 的马达于第H转速时的电压信号之间的差值。
[0009] 在一实施例中，处理模块于依据粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差W建立马 达的精确数学模型时，还包括判断粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差是否小于预设 值。且处理模块于判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差仍大于预设值时，处理模 块还将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加W获得第二粘滞系数W及将惯 性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加W获得第二惯性系数，并于依据第二粘滞 系数与第二惯性系数建立马达的粗估数学模型后，处理模块重复执行依据第H电压信号、 粗估数学模型与第H转速获得动态误差函数、依据动态误差函数计算出另一粘滞系数估计 误差与另一惯性系数估计误差、判断上述的粘滞系数估计误差与上述的惯性系数估计误差 是否小于预设值，直至处理模块判断出粘滞系数估计误差与惯性系数估计误差小于该预设 值后，处理模块才将粘滞系数估计误差与前一次计算出的粘滞系数相加W获得精确粘滞系 数W及将惯性系数估计误差与前一次计算出的惯性系数相加W获得精确惯性系数，并依据 精确粘滞系数与精确惯性系数建立马达的精确数学模型。
[0010] W上的关于本公开内容的说明及W下的实施方式的说明用W示范与解释本公开 的精神与原理，并且提供本公开的专利申请范围更进一步的解释。
【附图说明】
[0011] 图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。
[0012] 图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图。
[0013] 图3A为根据本公开一实施例的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图。
[0014] 图3B为根据本公开一实施例的经过曲线拟合后的马达的输出控制力的波形图。
[0015] 图4为根据本公开一实施例的数值迭代分析法的转速对时间的波形图。
[0016] 图5为根据本公开一实施例的干扰估计器的示意图。
[0017] 图6为根据本公开另一实施例的马达参数测量方法的步骤流程图。
[0018] 图7为根据本公开一实施例的马达参数测量系统的功能方块图。
[0019] 【符号说明】
[0020] 1 马达参数测量系统
[0021] 10输入模块
[0022] 12检测模块
[002引 14处理模块 [0024] 2 马达
[00巧]S100?S110、S600?S614步骤流程
[0026] Vi、V2 转速
【具体实施方式】
[0027] W下在实施方式中详细叙述本公开的详细特征W及优点，其内容足W使本领域技 术人员了解本公开的技术内容并据W实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及 附图，本领域技术人员可轻易地理解本公开相关的目的及优点。W下的实施例进一步详细 说明本公开的观点，但非W任何观点限制本公开的范围。
[0028] (马达参数测量方法的一实施例）
[0029] 请参照图1至图5,图1为根据本公开一实施例的马达参数测量方法的步骤流程 图；图2为根据本公开一实施例的线性解析法的转速对时间的波形图；图3A为根据本公开 一实施例的受到噪声影响的马达的输出控制力的波形图；图3B为根据本公开一实施例的 经过曲线拟合后的马达的输出控制力的波形图；图4为根据本公开一实施例的数值迭代分 析法的转速对时间的波形图；图5为根据本公开一实施例的干扰估计器的示意图。
[0030] 本公开的马达参数测量方法适用于测量马达（亦称驱动器）的参数，W建立马达 的数学模型。在实务上，本公开的马达参数测量方法所适用的马达可W为一种伺服马达 (servo motor)、感应马达（induction motor)、同步马达（synchronous motor)、线性马达 (linear motor)或可逆马达等，本公开在此不加W限制。W下将分别就马达参数测量方法 中的各步骤流程作详细的说明。
[003。 如图1与图2所示，在步骤S100中，会依序对马达输入第一电压信号与第二电压 信号，W分别获得响应于第一电压信号的第一转速Vi与响应于第二电压信号的第二转速 V2。其中，第一转速Vi需不等于第二转速V,。更详细来说，当马达被依序输入第一电压信号 与第二电压信号时，马达首先会因为第一电压信号的电压电平的变化而输出响应于第一电 压信号的电压电平的变化的转速，使得马达的转速对时间的曲线可W区分为加速区段、等 速区段W及减速区段，例如图2所示的第一个梯形波。接着，马达会因为第二电压信号的电 压电平的变化而输出响应于第二电压信号的电压电平的变化的转速，使得马达的转速对时 间的曲线也可W区分为加速区段、等速区段W及减速区段，例如图2所示的第二个梯形波。 换句话说，响应于第一电压信号与该第二电压信号所形成的马达的转速对时间的波形为梯 形波。
[0032] 值得注意的是，响应于第一电压信号的第一转速Vi于第一电压信号的电压电平于 一段预设时间内皆为定值时才会获得，而响应于第二电压信号的第二转速V2于第二电压信 号的电压电平于预设时间内皆为定值时才会获得。换句话说，第一转速Vi是在马达运转于 第一个梯形波的等速区段时的转速，而第二转速V2是在马达运转于第二个梯形波的等速区 段时的转速。本公开在此不加W限制上述预设时间的时间长度W及第一转速Vi与第二转 速V2的实际转速高低，在所属技术领域具有通常知识者可W依据实际需求而径行设计出合 理的预设时间、第一电压信号w及第二电压信号。
[0033] 在步骤S102中，会依据第一电压信号、第二电压信号、第一转速Vi与第二转速V2 而计算出第一粘滞系数、第一库仑摩擦力与第一惯性系数，并依据第一粘滞系数与第一惯 性系数建立马达的粗估数学模型。更详细来说，当获得第一转速Vi、响应于第一转速Vi