馬達(dá)參數(shù)測量方法與馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種馬達(dá)參數(shù)測量方法與馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)為現(xiàn)今重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，而精密定位技術(shù)對(duì)整個(gè)精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)具有相 當(dāng)?shù)闹匾?。精密定位技術(shù)是制造產(chǎn)品、測量物體尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)各種機(jī)器的機(jī)械工程上的重要 技術(shù)之一。
[0003] 隨著精密工程的不斷進(jìn)步，不論是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、精密機(jī)械工業(yè)、生物細(xì)胞領(lǐng)域、光 電系統(tǒng)、顯微機(jī)構(gòu)、表面工程、掃描探針顯微鏡等方面，皆朝微小化且精密化的方向前進(jìn)， 因此對(duì)于納米或微米級(jí)的定位系統(tǒng)需求量日增，目前在工業(yè)界已經(jīng)使用很多精密定位的儀 器。
[0004] 由于精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)為高速度與高精確度，但目前在伺服馬達(dá)回路的控 制參數(shù)調(diào)整中，仍采手動(dòng)或半手動(dòng)的方式來調(diào)整適合的馬達(dá)參數(shù)，不僅調(diào)整時(shí)間較長，且需 要擁有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的人才。
[0005] 為了有效地設(shè)計(jì)伺服回路控制器參數(shù)，需要十分清楚受控的馬達(dá)參數(shù)模型，才能 設(shè)計(jì)一個(gè)適合的馬達(dá)參數(shù)，W達(dá)到最佳的系統(tǒng)響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本公開一實(shí)施例中的一種馬達(dá)參數(shù)測量方法，此馬達(dá)參數(shù)測量方法包括下列 步驟；(A)依序?qū)︸R達(dá)輸入第一電壓信號(hào)與第二電壓信號(hào)，W分別獲得響應(yīng)于第一電壓信 號(hào)的第一轉(zhuǎn)速與響應(yīng)于第二電壓信號(hào)的第二轉(zhuǎn)速；炬）依據(jù)第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)、 第一轉(zhuǎn)速與第二轉(zhuǎn)速而計(jì)算出第一粘滯系數(shù)、第一庫侖摩擦力與第一慣性系數(shù)，并依據(jù)第 一粘滯系數(shù)與第一慣性系數(shù)建立馬達(dá)的粗估數(shù)學(xué)模型；(C)對(duì)馬達(dá)輸入第H電壓信號(hào)，W 獲得響應(yīng)于第H電壓信號(hào)的第H轉(zhuǎn)速；值）依據(jù)第H電壓信號(hào)、粗估數(shù)學(xué)模型與第H轉(zhuǎn)速 獲得動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)，其中此動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)用W指示第H電壓信號(hào)與理論上的馬達(dá)于第H轉(zhuǎn) 速時(shí)的電壓信號(hào)之間的差值；巧）依據(jù)動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)計(jì)算出粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù) 估計(jì)誤差；W及（巧依據(jù)粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差建立該馬達(dá)的精確數(shù)學(xué)模 型。
[0007] 在一實(shí)施例中，步驟（巧還包括下列步驟；佑）判斷粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù) 估計(jì)誤差是否小于預(yù)設(shè)值；(H)若粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差仍大于預(yù)設(shè)值， 將粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的粘滯系數(shù)相加W獲得第二粘滯系數(shù)，W及將慣性系 數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的慣性系數(shù)相加W獲得第二慣性系數(shù)，并依據(jù)第二粘滯系數(shù)與 第二慣性系數(shù)建立馬達(dá)的粗估數(shù)學(xué)模型；（I)重復(fù)執(zhí)行步驟值)、步驟巧)、步驟佑）與步 驟（H)，直至粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差小于預(yù)設(shè)值；W及（J)將步驟（I)所獲 得的粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的粘滯系數(shù)相加W獲得精確粘滯系數(shù)，W及將步驟 (I)所獲得的慣性系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的慣性系數(shù)相加W獲得精確慣性系數(shù)，并 依據(jù)精確粘滯系數(shù)與精確慣性系數(shù)建立馬達(dá)的精確數(shù)學(xué)模型。
[0008] 根據(jù)本公開一實(shí)施例中的一種馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)，此馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)適用于測 量馬達(dá)的參數(shù)，此馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)包括輸入模塊、檢測模塊W及處理模塊，其中處理模塊 電性連接于輸入模塊與檢測模塊之間，而輸入模塊與檢測模塊則分別電性連接馬達(dá)。輸入 模塊用W依序?qū)︸R達(dá)輸入第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)與第H電壓信號(hào)，W使馬達(dá)分別輸 出響應(yīng)于第一電壓信號(hào)的第一轉(zhuǎn)速、響應(yīng)于第二電壓信號(hào)的第二轉(zhuǎn)速與響應(yīng)于第H電壓信 號(hào)的第H轉(zhuǎn)速。檢測模塊用W檢測馬達(dá)的第一轉(zhuǎn)速、第二轉(zhuǎn)速與第H轉(zhuǎn)速。處理模塊用W 依據(jù)第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)、第一轉(zhuǎn)速與第二轉(zhuǎn)速而計(jì)算出第一粘滯系數(shù)、第一庫侖 摩擦力與第一慣性系數(shù)，并于依據(jù)第一粘滯系數(shù)與第一慣性系數(shù)建立馬達(dá)的粗估數(shù)學(xué)模型 后，再依據(jù)第H電壓信號(hào)、粗估數(shù)學(xué)模型與第H轉(zhuǎn)速獲得動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)，再依據(jù)動(dòng)態(tài)誤差函 數(shù)計(jì)算出粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差，最后依據(jù)粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù) 估計(jì)誤差建立馬達(dá)的精確數(shù)學(xué)模型。其中，動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)用W指示第H電壓信號(hào)與理論上 的馬達(dá)于第H轉(zhuǎn)速時(shí)的電壓信號(hào)之間的差值。
[0009] 在一實(shí)施例中，處理模塊于依據(jù)粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差W建立馬 達(dá)的精確數(shù)學(xué)模型時(shí)，還包括判斷粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差是否小于預(yù)設(shè) 值。且處理模塊于判斷出粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差仍大于預(yù)設(shè)值時(shí)，處理模 塊還將粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的粘滯系數(shù)相加W獲得第二粘滯系數(shù)W及將慣 性系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的慣性系數(shù)相加W獲得第二慣性系數(shù)，并于依據(jù)第二粘滯 系數(shù)與第二慣性系數(shù)建立馬達(dá)的粗估數(shù)學(xué)模型后，處理模塊重復(fù)執(zhí)行依據(jù)第H電壓信號(hào)、 粗估數(shù)學(xué)模型與第H轉(zhuǎn)速獲得動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)、依據(jù)動(dòng)態(tài)誤差函數(shù)計(jì)算出另一粘滯系數(shù)估計(jì) 誤差與另一慣性系數(shù)估計(jì)誤差、判斷上述的粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與上述的慣性系數(shù)估計(jì)誤差 是否小于預(yù)設(shè)值，直至處理模塊判斷出粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與慣性系數(shù)估計(jì)誤差小于該預(yù)設(shè) 值后，處理模塊才將粘滯系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的粘滯系數(shù)相加W獲得精確粘滯系 數(shù)W及將慣性系數(shù)估計(jì)誤差與前一次計(jì)算出的慣性系數(shù)相加W獲得精確慣性系數(shù)，并依據(jù) 精確粘滯系數(shù)與精確慣性系數(shù)建立馬達(dá)的精確數(shù)學(xué)模型。
[0010] W上的關(guān)于本公開內(nèi)容的說明及W下的實(shí)施方式的說明用W示范與解釋本公開 的精神與原理，并且提供本公開的專利申請(qǐng)范圍更進(jìn)一步的解釋。
【附圖說明】
[0011] 圖1為根據(jù)本公開一實(shí)施例的馬達(dá)參數(shù)測量方法的步驟流程圖。
[0012] 圖2為根據(jù)本公開一實(shí)施例的線性解析法的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的波形圖。
[0013] 圖3A為根據(jù)本公開一實(shí)施例的受到噪聲影響的馬達(dá)的輸出控制力的波形圖。
[0014] 圖3B為根據(jù)本公開一實(shí)施例的經(jīng)過曲線擬合后的馬達(dá)的輸出控制力的波形圖。
[0015] 圖4為根據(jù)本公開一實(shí)施例的數(shù)值迭代分析法的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的波形圖。
[0016] 圖5為根據(jù)本公開一實(shí)施例的干擾估計(jì)器的示意圖。
[0017] 圖6為根據(jù)本公開另一實(shí)施例的馬達(dá)參數(shù)測量方法的步驟流程圖。
[0018] 圖7為根據(jù)本公開一實(shí)施例的馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)的功能方塊圖。
[0019] 【符號(hào)說明】
[0020] 1 馬達(dá)參數(shù)測量系統(tǒng)
[0021] 10輸入模塊
[0022] 12檢測模塊
[002引 14處理模塊 [0024] 2 馬達(dá)
[00巧]S100?S110、S600?S614步驟流程
[0026] Vi、V2 轉(zhuǎn)速
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下在實(shí)施方式中詳細(xì)敘述本公開的詳細(xì)特征W及優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)容足W使本領(lǐng)域技 術(shù)人員了解本公開的技術(shù)內(nèi)容并據(jù)W實(shí)施，且根據(jù)本說明書所公開的內(nèi)容、權(quán)利要求書及 附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易地理解本公開相關(guān)的目的及優(yōu)點(diǎn)。W下的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì) 說明本公開的觀點(diǎn)，但非W任何觀點(diǎn)限制本公開的范圍。
[0028] (馬達(dá)參數(shù)測量方法的一實(shí)施例）
[0029] 請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖5,圖1為根據(jù)本公開一實(shí)施例的馬達(dá)參數(shù)測量方法的步驟流程 圖；圖2為根據(jù)本公開一實(shí)施例的線性解析法的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的波形圖；圖3A為根據(jù)本公開 一實(shí)施例的受到噪聲影響的馬達(dá)的輸出控制力的波形圖；圖3B為根據(jù)本公開一實(shí)施例的 經(jīng)過曲線擬合后的馬達(dá)的輸出控制力的波形圖；圖4為根據(jù)本公開一實(shí)施例的數(shù)值迭代分 析法的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的波形圖；圖5為根據(jù)本公開一實(shí)施例的干擾估計(jì)器的示意圖。
[0030] 本公開的馬達(dá)參數(shù)測量方法適用于測量馬達(dá)（亦稱驅(qū)動(dòng)器）的參數(shù)，W建立馬達(dá) 的數(shù)學(xué)模型。在實(shí)務(wù)上，本公開的馬達(dá)參數(shù)測量方法所適用的馬達(dá)可W為一種伺服馬達(dá) (servo motor)、感應(yīng)馬達(dá)（induction motor)、同步馬達(dá)（synchronous motor)、線性馬達(dá) (linear motor)或可逆馬達(dá)等，本公開在此不加W限制。W下將分別就馬達(dá)參數(shù)測量方法 中的各步驟流程作詳細(xì)的說明。
[003。 如圖1與圖2所示，在步驟S100中，會(huì)依序?qū)︸R達(dá)輸入第一電壓信號(hào)與第二電壓 信號(hào)，W分別獲得響應(yīng)于第一電壓信號(hào)的第一轉(zhuǎn)速Vi與響應(yīng)于第二電壓信號(hào)的第二轉(zhuǎn)速 V2。其中，第一轉(zhuǎn)速Vi需不等于第二轉(zhuǎn)速V,。更詳細(xì)來說，當(dāng)馬達(dá)被依序輸入第一電壓信號(hào) 與第二電壓信號(hào)時(shí)，馬達(dá)首先會(huì)因?yàn)榈谝浑妷盒盘?hào)的電壓電平的變化而輸出響應(yīng)于第一電 壓信號(hào)的電壓電平的變化的轉(zhuǎn)速，使得馬達(dá)的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的曲線可W區(qū)分為加速區(qū)段、等 速區(qū)段W及減速區(qū)段，例如圖2所示的第一個(gè)梯形波。接著，馬達(dá)會(huì)因?yàn)榈诙妷盒盘?hào)的電 壓電平的變化而輸出響應(yīng)于第二電壓信號(hào)的電壓電平的變化的轉(zhuǎn)速，使得馬達(dá)的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí) 間的曲線也可W區(qū)分為加速區(qū)段、等速區(qū)段W及減速區(qū)段，例如圖2所示的第二個(gè)梯形波。 換句話說，響應(yīng)于第一電壓信號(hào)與該第二電壓信號(hào)所形成的馬達(dá)的轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間的波形為梯 形波。
[0032] 值得注意的是，響應(yīng)于第一電壓信號(hào)的第一轉(zhuǎn)速Vi于第一電壓信號(hào)的電壓電平于 一段預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)皆為定值時(shí)才會(huì)獲得，而響應(yīng)于第二電壓信號(hào)的第二轉(zhuǎn)速V2于第二電壓信 號(hào)的電壓電平于預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)皆為定值時(shí)才會(huì)獲得。換句話說，第一轉(zhuǎn)速Vi是在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)于 第一個(gè)梯形波的等速區(qū)段時(shí)的轉(zhuǎn)速，而第二轉(zhuǎn)速V2是在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)于第二個(gè)梯形波的等速區(qū) 段時(shí)的轉(zhuǎn)速。本公開在此不加W限制上述預(yù)設(shè)時(shí)間的時(shí)間長度W及第一轉(zhuǎn)速Vi與第二轉(zhuǎn) 速V2的實(shí)際轉(zhuǎn)速高低，在所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者可W依據(jù)實(shí)際需求而徑行設(shè)計(jì)出合 理的預(yù)設(shè)時(shí)間、第一電壓信號(hào)w及第二電壓信號(hào)。
[0033] 在步驟S102中，會(huì)依據(jù)第一電壓信號(hào)、第二電壓信號(hào)、第一轉(zhuǎn)速Vi與第二轉(zhuǎn)速V2 而計(jì)算出第一粘滯系數(shù)、第一庫侖摩擦力與第一慣性系數(shù)，并依據(jù)第一粘滯系數(shù)與第一慣 性系數(shù)建立馬達(dá)的粗估數(shù)學(xué)模型。更詳細(xì)來說，當(dāng)獲得第一轉(zhuǎn)速Vi、響應(yīng)于第一轉(zhuǎn)速Vi