專利名稱：系統(tǒng)識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，用于識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩以及 粘滯摩擦。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)識(shí)別裝置通過(guò)用積分器的積分時(shí)間除指令轉(zhuǎn) 矩差的N階積分值的穩(wěn)態(tài)值來(lái)識(shí)別控制對(duì)象的慣性力矩，作為通過(guò)從 PI控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩中減去等價(jià)IP控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩而獲得的信號(hào)的N階時(shí)間積分值(例如參見(jiàn)專利文獻(xiàn)l)。圖8是一個(gè)方框圖，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)識(shí)別裝置。在圖8中，801表示第一混合器，802表示比例放大器，803表示 積分器，804表示第二混合器，805表示控制對(duì)象，806表示控制對(duì)象 庫(kù)侖摩擦，807表示一階滯后濾波器，以及808表示N階積分。下面將參照?qǐng)D8，說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)和操作。第一混合器801輸出從速度指令中減去一個(gè)速度而獲得的信號(hào)。 比例放大器802輸入第一混合器801的輸出，并且輸出通過(guò)放大該輸 入信號(hào)而獲得的信號(hào)。積分器803輸入比例放大器802的輸出，并且 隨后輸出PI控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩，作為通過(guò)將輸入信號(hào)與該輸入信號(hào)的 一階時(shí)間積分值放大值相加而獲得的值。第二混合器804輸出通過(guò)將 PI控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩與控制對(duì)象庫(kù)侖摩擦806的輸出相加而獲得的值。 控制對(duì)象S05輸入第二混合器804的輸出，并且隨后輸出速度?？刂茖?duì)象庫(kù)倫摩擦S06輸入該速度，并且隨后輸出具有恒定絕對(duì)值且與該輸入信號(hào)反號(hào)的信號(hào)。一階滯后濾波器807輸入PI控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩， 并且隨后輸出等價(jià)IP控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩。N階積分808輸入通過(guò)從PI 控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩中減去等價(jià)IP控制系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)矩而獲得信號(hào)，并且 隨后輸出指令轉(zhuǎn)矩差N階積分值作為輸入信號(hào)的N階時(shí)間積分值。如所述的上述結(jié)構(gòu)，由積分器803的積分時(shí)間除具有恒定符號(hào)的 速度指令的指令轉(zhuǎn)矩差N階積分值的穩(wěn)態(tài)值，來(lái)識(shí)別控制對(duì)象805的 慣性力矩。專利文獻(xiàn)l:公開(kāi)號(hào)JP-A-7-333084 (第8頁(yè)，圖8 (a))發(fā)明內(nèi)容待解決的問(wèn)題然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)識(shí)別裝置使用具有恒定符號(hào)的速度指 令。為此，問(wèn)題在于，識(shí)別慣性力矩需要足夠大的移動(dòng)范圍，并且不 能夠識(shí)別具有限制移動(dòng)范圍的電機(jī)的慣性力矩?？紤]到上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)識(shí)別裝置， 對(duì)于具有使用任意周期速度指令或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則 的速度控制系統(tǒng)和位置控制系統(tǒng)，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響以及 抑制在轉(zhuǎn)矩指令中噪聲的影響，從而僅通過(guò)短時(shí)間內(nèi)非常少的操作來(lái) 識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩以及粘滯摩擦。此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提 供一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，對(duì)于使用僅通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算的任意周期速度指令 或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響， 從而僅通過(guò)短時(shí)間內(nèi)非常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩以及粘滯 摩擦。解決這些問(wèn)題的方法為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面涉及一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括速度指令發(fā)生器，用于輸出速度指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；'速度控制器，用于輸入速度指令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令; 轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電 機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令、位置和速度， 并且隨后計(jì)算并輸出電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值， 其中慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值， 作為輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入位置和轉(zhuǎn)矩指令，并且隨 后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置的基頻分量與轉(zhuǎn) 矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值，其中將N設(shè)定到包括零的自然數(shù)；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入位置轉(zhuǎn)矩指令積分值 乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入 信號(hào)的一周期平均；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令和速度，并且隨 后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為速度的基頻分量與轉(zhuǎn) 矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入速度轉(zhuǎn)矩指令積分值 乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入 信號(hào)的一周期平均；以及第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩 指令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，并且隨后計(jì)算并輸 出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。此外，本發(fā)明的第二方面涉及一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 位置指令發(fā)生器，用于輸出位置指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；位置控制器，用于輸入位置指令和位置，并且隨后輸出速度指令； 速度控制器，用于輸入速度指令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令； 轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電 機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令、位置和速度， 并且隨后計(jì)算并輸出電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值， 其中慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括-位置幅值計(jì)算器，用于輸入位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值， 作為輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入位置和轉(zhuǎn)矩指令，并且隨 后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置的基頻分量與轉(zhuǎn) 矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值，其中將N設(shè)定到包括零的自然數(shù)；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入位置轉(zhuǎn)矩指令積分值 乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入 信號(hào)的一周期平均；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令和速度，并且隨 后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為速度的基頻分量與轉(zhuǎn) 矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入速度轉(zhuǎn)矩指令積分值 乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入 信號(hào)的一周期平均；以及第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩 指令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，并且隨后計(jì)算并輸 出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。此外，本發(fā)明的第三方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的系 統(tǒng)識(shí)別裝置，其中位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值 乘法器將轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值設(shè)定為轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積分值。另外，本發(fā)明的第四方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的系 統(tǒng)識(shí)別裝置，位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法 器將轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值設(shè)定為轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間積分值。此外，本發(fā)明的第五方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的系 統(tǒng)識(shí)別裝置，其中位置幅值計(jì)算器利用傅立葉變換計(jì)算位置基頻分量作為位置的基 頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值，位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用傅立葉變換，計(jì)算位置基頻分量 作為位置的基頻分量以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻分量作為轉(zhuǎn)矩指令的基頻 分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置基 頻分量與轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值的乘積值，以及速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用傅立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻分 量作為轉(zhuǎn)矩指令的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作為速度的基頻 分量，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值與速度基頻分量的乘積值。此外，本發(fā)明的第六方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的系 統(tǒng)識(shí)別裝置，其中位置幅值計(jì)算器利用帶通濾波器計(jì)算位置基頻分量 作為位置的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值，位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用帶通濾波器，計(jì)算位置基頻分量 作為位置的基頻分量，以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻分量作為轉(zhuǎn)矩指令的基 頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置基頻分量與轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值的乘積值，以及速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用帶通濾波器，計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻 分量作為轉(zhuǎn)矩指令的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作為速度的基 頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值與速度基頻分量的乘積值。另外，本發(fā)明的第七方面涉及一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 速度指令發(fā)生器，用于輸出速度指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；速度控制器，用于輸入速度指令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令; 轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電 機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令、位置和速度， 并且隨后計(jì)算并輸出電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值， 其中慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值， 作為輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；以及第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入位置幅值和轉(zhuǎn)矩指令， 以及通過(guò)傅立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)，并且隨后利用位置 幅值和傅立葉系數(shù)計(jì)算并輸出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。此外，本發(fā)明的第八方面涉及一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 位置指令發(fā)生器，用于輸出位置指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；位置控制器，用于輸入位置指令和位置，并且隨后輸出速度指令; 速度控制器，用于輸入速度指令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令; 轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電 機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入轉(zhuǎn)矩指令、位置和速度， 并且隨后計(jì)算并輸出電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值， 其中慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括-位置幅值計(jì)算器，用于輸入位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值， 作為輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；以及第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入位置幅值和轉(zhuǎn)矩指令， 以及通過(guò)傅立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)，并且隨后利用位置 幅值和傅立葉系數(shù)計(jì)算并輸出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。此外，本發(fā)明的第九方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)速度指令的基頻由①表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由Tref0表示、位置基頻分量由eo表示和位置幅值由A表示時(shí)，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(1)和(2)計(jì)算電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 15</formula>另外，本發(fā)明的第十方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第二方面的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)位置指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由Tref0表示、位置基頻分量由的表示和位置幅值由A表示時(shí)，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(1)和(2)計(jì)算電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 15</formula>此外，本發(fā)明的第十一方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)識(shí) 別裝置，其中當(dāng)速度指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由Tref0表示、位置基頻分量由eo表示和位置幅值由A表示時(shí)，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(3)和(4)計(jì)算 電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 15</formula><formula>formula see original document page 16</formula>此外，本發(fā)明的第十二方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第二方面的系統(tǒng)識(shí) 別裝置，其中當(dāng)位置指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由Tref0表示、位置基頻分量由eo表示和位置幅值由A表示時(shí)，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(3)和(4)計(jì)算 電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 16</formula>另外，本發(fā)明的第十三方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第7方面的系統(tǒng)識(shí) 別裝置，其中當(dāng)速度指令的基頻由co表示、位置幅值由A表示、轉(zhuǎn)矩指令的基 頻余弦分量的傅立葉系數(shù)由a0表示和轉(zhuǎn)矩指令的基頻正弦分量的傅立 葉系數(shù)由b0表示時(shí)，第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(5)和(6)計(jì)算 電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 16</formula>(5)<formula>formula see original document page 16</formula> (6)此外，本發(fā)明的第十四方面涉及根據(jù)本發(fā)明的第八方面的系統(tǒng)識(shí) 別裝置，其中當(dāng)速度指令的基頻由(o表示、位置幅值由A表示、轉(zhuǎn)矩指令的基 頻余弦分量的傅立葉系數(shù)由a0表示和轉(zhuǎn)矩指令的基頻正弦分量的傅立 葉系數(shù)由b0表示時(shí)，第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(5)和(6)計(jì)算電機(jī)中的慣性力矩J和粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 17</formula> (5)<formula>formula see original document page 17</formula>(6) 發(fā)明益處根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在具有任意線性控制規(guī)則的速度控制系 統(tǒng)中，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響，并且能夠僅通過(guò)非常少的操作 來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在具有任意線性控制規(guī)則的位置 控制系統(tǒng)中，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響，并且能夠僅通過(guò)非常少 的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的第三、第九和第十方面，對(duì)于使用任意周 期速度指令或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩 擾動(dòng)的影響，并且能夠僅通過(guò)非常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩 和粘滯摩擦。另外，根據(jù)本發(fā)明的第四、第十一和第十二方面，對(duì)于使用任意 周期速度指令或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則，能夠抑制恒定轉(zhuǎn) 矩?cái)_動(dòng)的影響，能夠控制轉(zhuǎn)矩指令中噪聲的影響，并且能夠僅通過(guò)非 常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的第五和第六方面，對(duì)于使用任意周期速度 指令或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的 影響，并且能夠僅通過(guò)短時(shí)間內(nèi)非常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力 矩和粘滯摩擦。此外，根據(jù)本發(fā)明的第七、第八、第十三和第十四方面，對(duì)于使 用任意周期速度指令或周期位置指令的任意線性控制規(guī)則，僅通過(guò)簡(jiǎn) 單計(jì)算，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響，并且能夠僅通過(guò)短時(shí)間內(nèi)非 常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。


圖1是方框圖，示出了根據(jù)第一示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置；圖2是詳細(xì)方框圖，示出了在根據(jù)第一示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置中的 慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器；圖3是方框圖，示出了根據(jù)第二示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置；圖4A和4B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變慣性力矩的凈值；圖5A和5B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變粘滯摩擦的凈值；圖6A和6B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)；圖7是詳細(xì)方框圖，示出了在根據(jù)第四示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置中的 慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器；圖8是方框圖，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)識(shí)別裝置。附圖標(biāo)記說(shuō)明101 速度指令發(fā)生器102 速度控制器103 轉(zhuǎn)矩控制器104 電機(jī)105 位置檢測(cè)器106 微分器107 慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器201 位置幅值計(jì)算器202 位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器203位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器204速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器205速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器206第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器301位置指令發(fā)生器302位置控制器701第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器801第一混合器802比例放大器803積分器804第_^混合器805控制對(duì)象806控制對(duì)象庫(kù)倫摩擦807一階滯后濾波器808N階積分具體實(shí)施方式
以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。第一示例圖I是方框圖，示出了根據(jù)第一示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置。在圖1中，101表示速度指令發(fā)生器，102表示速度控制器，103 表示轉(zhuǎn)矩控制器，104表示電機(jī)，105表示位置檢測(cè)器，106表示微分 器，以及107表示慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器。以下將參照?qǐng)D1說(shuō)明第一示例中的系統(tǒng)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)。速度指令發(fā)生器101輸出速度指令。速度控制器102輸入該速度 指令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩控制器103輸入該轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后輸出電機(jī)電流。由該電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)104，并且位置檢測(cè)器105檢測(cè)并輸出其位置。微分器106輸入該位置，并且隨后輸出 速度。慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器107輸入該轉(zhuǎn)矩指令、位置以及速 度，并且隨后計(jì)算并輸出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，作為電機(jī)104 中的慣性力矩以及粘滯摩擦。圖2是詳細(xì)方框圖，示出了在根據(jù)第一示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置中的 慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器。在圖2中，201表示位置幅值計(jì)算器，202表示位置轉(zhuǎn)矩指令積分 值乘法器，203表示位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，204表示速度轉(zhuǎn) 矩指令積分值乘法器，205表示速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，以及 206表示第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器。首先，將參照?qǐng)D2說(shuō)明根據(jù)第一示例的慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別 器107的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。位置幅值計(jì)算器201輸入位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值， 作為輸入信號(hào)的基頻分量幅值。位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器202輸入 該位置和轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值， 作為位置的基頻分量與轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積分值的乘積值。位置轉(zhuǎn) 矩指令積分值平均計(jì)算器203輸入該位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并 且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入信號(hào)的一周 期平均。速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器204輸入轉(zhuǎn)矩指令和速度，并且 隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為速度置的基頻分量 與轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積分值的乘積值。速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì) 算器205輸入該速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出速 度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為輸入信號(hào)的一周期平均。第一慣性力 矩和粘滯摩擦計(jì)算器206輸入位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均 和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，并且隨后計(jì)算并輸出慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，作為電機(jī)104內(nèi)的慣性力矩以及粘滯摩擦。隨后，將參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明根據(jù)第一示例的慣性力矩和粘滯摩 擦識(shí)別器107的原理。由等式(7)表示包括轉(zhuǎn)矩控制器103、電機(jī)104和位置檢測(cè)器105 的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，其中電機(jī)104的慣性力矩由J表示，粘滯摩擦 由D表示，轉(zhuǎn)矩指令由Tref表示，恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)由w表示，并且位置由e表示。/"D"rre/_w (7)當(dāng)將速度指令設(shè)定為具有頻率①的正弦波時(shí)，在穩(wěn)定狀態(tài)中位置也是具有頻率co的正弦波，并且由等式(8)來(lái)表示。S = Jcosw/ (8)在這種情況下，A表示位置幅值。將等式(8)代入等式(7)來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)矩指令的計(jì)算，于是得到等 式(9)。=-cy2A/coso^-fii4Z)sina^ +w (9)基于等式(8)和(9)，由等式(10)表示從位置轉(zhuǎn)矩指令積分 值乘法器202中輸出的位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值。= -a;2/iVcos2戰(zhàn)—fu/i2Z) cos紐sin奴+ wy4cosa)f=一6;2/l2j(丄cos2(^ +丄)一ffi!/42D丄sin2戰(zhàn)+ vvy4cos戰(zhàn) (10)2 2 2由等式(11)表示慣性力矩J，該等式使用位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均作為等式(10)中的一個(gè)周期平均?！? = -(11)此外，基于等式(8)和(9)，由等式(12)表示從速度轉(zhuǎn)矩指 令積分值乘法器204中輸出的速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值。=a^2j"sin2iy,+ 0>2爿21)(—丄0052紐+丄)一>1^43111紐 (12)2 2由等式(13)表示粘滯摩擦D，該等式使用速度轉(zhuǎn)矩指令積分值 的平均作為等式(12)中的一個(gè)周期平均。D = ^4 (13)第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器206能夠使用等式(ll)和(13)， 計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，作為電機(jī)104中的慣性力矩J和粘 滯摩擦D。等式(11)和(13)不包括恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)w。因此，恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_ 動(dòng)w不影響慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。隨后，將參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明根據(jù)第一示例的慣性力矩和粘滯摩 擦識(shí)別器107的操作。位置幅值計(jì)算器201使用傅立葉變換或帶通濾波器計(jì)算位置基頻 分量作為位置的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值作為其幅值。 位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器202使用傅立葉變換或帶通濾波器，計(jì)算 位置基頻分量作為位置的基頻分量，以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻分量作為轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積分值的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出 位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置基頻分量與轉(zhuǎn)矩指令積分值基 頻分量的乘積值。速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器204使用傅立葉變換或 帶通濾波器，計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻分量作為轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間 積分值的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作為速度的基頻分量，并 且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為轉(zhuǎn)矩指令積分值 基頻分量與速度基頻分量的乘積值。對(duì)于任何周期性速度指令，通過(guò)將等式(U)和(13)中的轉(zhuǎn)矩指令Tref設(shè)定為轉(zhuǎn)矩指令基頻分量并 且將位置e設(shè)定為位置基頻分量，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器206 能夠計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。從而，根據(jù)第一示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置使用位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指 令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均。因此，在具有任意線 性規(guī)則的速度控制系統(tǒng)中，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響，并且能夠 僅通過(guò)非常少的操作識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。第二示例圖3是方框圖，示出了根據(jù)第二示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置。在圖3中，102表示速度控制器，103表示轉(zhuǎn)矩控制器，104表示 電機(jī)，105表示位置檢測(cè)器，106表示微分器，107表示慣性力矩和粘 滯摩擦識(shí)別器，301表示位置指令發(fā)生器，以及302表示位置控制器。以下將參照?qǐng)D3說(shuō)明根據(jù)第二示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)。位置指令發(fā)生器301輸出位置指令。位置控制器302輸入該位置 指令和位置，并且隨后輸出速度指令。速度控制器102輸入該速度指 令和速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩控制器103輸入該轉(zhuǎn)矩指令， 并且隨后輸出電機(jī)電流。由該電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)104，并且由位置檢測(cè) 器105檢測(cè)并輸出該位置。微分器106輸入該位置，并且隨后輸出速度。慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器107輸入該轉(zhuǎn)矩指令、位置以及速度， 并且隨后計(jì)算并輸出電機(jī)104中的慣性力矩和粘滯摩擦的慣性力矩識(shí) 別值和粘滯摩擦識(shí)別值。由于根據(jù)本示例的慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器107的結(jié)構(gòu)與第一 實(shí)施例的相同，所以省略其說(shuō)明。以下將說(shuō)明根據(jù)第二實(shí)施例的仿真。在仿真中使用的數(shù)值由等式(14)表示。<formula>formula see original document page 24</formula>假設(shè)通過(guò)施加剛性負(fù)載到電機(jī)而獲得電機(jī)104, Jm表示電機(jī)的慣 性力矩，Jl表示負(fù)載的慣性力矩，,表示電機(jī)104的慣性力矩的凈值， D^表示粘滯摩擦的凈值，Trat表示額定轉(zhuǎn)矩，T表示控制周期，w表示 恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)，以及將位置控制器302設(shè)定為具有增益Kp的比例控制， 將速度控制器102設(shè)定為具有增益Kvj的比例控制，以及將位置指令 設(shè)定為具有頻率w和幅值u0的正弦波。圖4A和4B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變慣性力矩的凈值。圖4A示出了根據(jù)等式(15)計(jì)算的 慣性力矩識(shí)別誤差eJ，其中改變負(fù)載慣性力矩。圖4B示出了根據(jù)等式 (16)計(jì)算的粘滯摩擦識(shí)別誤差eD，其中改變負(fù)載慣性力矩。<formula>formula see original document page 24</formula>(15)<formula>formula see original document page 24</formula> (16)在這種情況下，J表示慣性力矩識(shí)別值，D表示粘滯摩擦識(shí)別值。在圖4A和4B中，當(dāng)負(fù)載的粘滯摩擦與電機(jī)的慣性力矩的比率 Jl/Jm從0X到10000%變化時(shí)，慣性力矩識(shí)別誤差是0.6%或更小，而 粘滯摩擦識(shí)別誤差是1%或更小。因?yàn)樵诘仁?15)中的分母是減小的， 所以圖4A中所示的慣性力矩識(shí)別誤差隨著在負(fù)載的慣性力矩中的減 小而增加。圖5A和5B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變粘滯摩擦的凈值。圖5A示出了根據(jù)等式(15)計(jì)算的 慣性力矩識(shí)別誤差eJ，其中改變粘滯摩擦。圖5B示出了根據(jù)等式(16) 計(jì)算的粘滯摩擦識(shí)別誤差eD，其中改變粘滯摩擦。在圖5A中，當(dāng)粘 滯摩擦從ON*m*s/rad到0.01N*m*s/rad變化時(shí)，慣性力矩識(shí)別誤差是1 %或更少。在圖5B中，當(dāng)粘滯摩擦從0.001N*m*s/rad到0.01N*m*s/rad 變化時(shí)，粘滯摩擦識(shí)別誤差是0.06%或更少。由于等式(16)中的分 母接近于零，所以粘滯摩擦識(shí)別誤差隨著在粘滯摩擦中的減小而增加。圖6A和6B是示出了仿真結(jié)果的圖，其中在根據(jù)第二示例的系統(tǒng) 識(shí)別裝置中改變恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)。圖6A示出了根據(jù)等式(15)計(jì)算的慣 性力矩識(shí)別誤差eJ，其中改變恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)。圖6B示出了根據(jù)等式(16) 計(jì)算的粘滯摩擦識(shí)別誤差eD，其中改變恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)。在圖6A和圖6B中，當(dāng)恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)與額定轉(zhuǎn)矩的比率w/Trat 從0%到50%變化時(shí)，慣性力矩識(shí)別誤差是0.07%或更小，并且粘滯 摩擦識(shí)別誤差是0.07%或更小。在仿真中，位置幅值通常等于或小于0.02rad (在17位編碼器中 417個(gè)脈沖)。從而，根據(jù)第二示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置使用位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指 令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均。因此，在具有任意線 性規(guī)則的位置控制系統(tǒng)中，能夠抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響，并且能夠 僅通過(guò)非常少的操作識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。第三示例第三示例與第一和第二示例的不同之處在于，第三示例使用一種結(jié)構(gòu)，其中位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器202和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘 法器204使用轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間積分值代替轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積 分值。由于其它的結(jié)構(gòu)與第一和第二示例中的結(jié)構(gòu)相同，所以將省略 其描述。首先，將參照?qǐng)Dl、 2和3說(shuō)明本示例的原理。由根據(jù)第一示例的等式(7)表示包括轉(zhuǎn)矩控制器103、電機(jī)104 和位置檢測(cè)器105的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，其中電機(jī)104的慣性力矩 由J表示，粘滯摩擦由D表示，轉(zhuǎn)矩指令由Tref表示，恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng) 由w表示，并且位置由e表示。當(dāng)將速度指令或位置指令設(shè)定為具有頻 率co的正弦波時(shí)，在穩(wěn)定狀態(tài)中位置也是具有頻率①的正弦波，并且由 根據(jù)第一示例的等式(8)來(lái)表示。將等式(8)代入等式(7)來(lái)執(zhí)行 轉(zhuǎn)矩指令的計(jì)算，于是得到等式(9)。由等式(17)表示將作為等式 (9 )中的 一 階時(shí)間積分值的轉(zhuǎn)矩指令積分值。= -ffii4J sin放+ y4D cos紐+ wf (17)通過(guò)將等式(8)與(17)相乘，得到位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值， 從而得到等式(18)。J7^郝=-to4Vcos論i歸r + Z2Dcos2 W +如f cos"=—二 Jsin2^ +爿2"(會(huì)cos2^ +會(huì))+爿v^cos^ (18)以與第一示例相同的方式，根據(jù)等式(18)計(jì)算電機(jī)104的粘滯 摩擦D，從而得到等式(19)。J 1 。9)在這種情況下，橫線表示一周期平均。此外，基于等式(8)和(17)，由等式(20)表示速度轉(zhuǎn)矩指令 積分值乘積值。<formula>formula see original document page 27</formula><formula>formula see original document page 27</formula>使用在等式(20)中的一周期平均，由等式(21)得到電機(jī)104 的慣性力矩J。2 ;郝 ，、<formula>formula see original document page 27</formula> (21)使用等式(19)和(21)，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器206 能夠計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，作為電機(jī)104中的粘滯摩擦D 和慣性力矩J。等式(19)和(21)不包括恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)w。因此，恒 定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)w不影響慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令包括 噪聲時(shí)，轉(zhuǎn)矩指令積分值的波形比轉(zhuǎn)矩指令的波形更平滑。通過(guò)使用 等式(19)和(21)，能夠在慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值上抑制噪 聲的影響。隨后，將參照?qǐng)D1到3說(shuō)明根據(jù)第三示例的操作。位置幅值計(jì)算器201使用傅立葉變換或帶通濾波器計(jì)算位置基頻 分量作為位置的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值作為其幅值。 位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器202使用傅立葉變換或帶通濾波器計(jì)算位 置基頻分量作為位置的基頻分量，以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻分量 作為轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間積分值的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出位 置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為位置基頻分量與轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻分量的乘積值。速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器204使用傅立葉變換或帶通濾波器計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻分量作為轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間積分 值的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作為速度的基頻分量，并且隨 后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為轉(zhuǎn)矩指令積分值基頻 分量與速度基頻分量的乘積值。對(duì)于任何周期性速度指令或周期性位置指令，通過(guò)將等式(19)和(21)中的轉(zhuǎn)矩指令Tref設(shè)定為轉(zhuǎn)矩指令基頻分量并且將位置e設(shè)定為位置基頻分量，第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器206能夠計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。即使當(dāng)使用轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值代替轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間 積分值時(shí)，其中將N設(shè)定到包括0的自然數(shù)；g卩，即使當(dāng)在輸入位置 和轉(zhuǎn)矩指令并將N設(shè)定為包括0的自然數(shù)時(shí)將位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘 法器202構(gòu)造為計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值作為位置的基 頻分量與轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值時(shí)，以及當(dāng)在輸入轉(zhuǎn)矩 指令和速度并將N設(shè)定為包括0的自然數(shù)時(shí)將速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘 法器204構(gòu)造為計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值作為速度的基 頻分量與轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值時(shí)；第一慣性力矩和粘 滯摩擦計(jì)算器206能夠以與本示例中相同的方式計(jì)算慣性力矩和粘滯 摩擦的識(shí)別值。從而，根據(jù)第三示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置使用位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指 令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均。因此，能夠抑制恒定 轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影響并控制轉(zhuǎn)矩指令中噪聲的影響，從而僅通過(guò)非常少的 操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦。第四示例圖7是詳細(xì)方框圖，示出了在根據(jù)第四示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置中的 慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器。在圖7中，201表示位置幅值計(jì)算器，以及701表示第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器。第四示例不同于第一、第二和第三之處在于，根據(jù)第四示例的慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器107由下述構(gòu)成位置幅值計(jì)算器201，其用于輸入位置并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值作為輸入信號(hào)的基頻分量幅值；以及第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器701，其用于輸入位置幅值和 轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后通過(guò)傅立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)以及 隨后通過(guò)使用位置幅值和傅立葉系數(shù)計(jì)算并輸出慣性力矩和粘滯摩擦 的識(shí)別值。以下將參照?qǐng)D1、 3和7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理和操作。位置幅值計(jì)算器201利用傅立葉變換計(jì)算由等式(22)表示的位 置基頻分量。= Zcos" (22) 這里，A表示位置幅值，而co表示速度指令或位置指令的基頻。第二慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器701利用傅立葉變換計(jì)算由等式 (23)表示的轉(zhuǎn)矩指令基頻分量。<formula>formula see original document page 29</formula>( 23 )這里，a0和b0表示傅立葉系數(shù),由等式(22)和(23)獲得等式(24)rre/。S0 = a。Z cos2紐+ 60Z cos戰(zhàn)sin加 =a。/l(會(huì)c。s2紐+ ^W"^sin2a (24)從等式(24)的一周期平均獲得等式(25)。(25)在圖1或圖3中以與在根據(jù)第一示例的等式(11)中相同的方式, 使用等式(25)，根據(jù)等式(26)得到電機(jī)104的慣性力矩J。(26)由等式(22)和(23)得到等式(27)rre/?！?-fl。<u4 cos戰(zhàn)sin紐-60ca4 sin2紐 =—a。ta4會(huì)sin 2紐--6。Wy4(一會(huì)c。s 2戰(zhàn)+會(huì))(27)從等式(27)的一周期平均獲得等式(28)T/9 — *^0're/0。0 一2(28)以與等式(13)中相同的方式，使用等式(28),通過(guò)等式(29) 給定電機(jī)104的粘滯摩擦D。D = -i (29) (a4第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器701能夠使用等式(26)和(29) 計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，作為電機(jī)104中的慣性力矩J和粘 滯摩擦D。等式(26)和(29)不包括恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)w。因此，恒定轉(zhuǎn) 矩?cái)_動(dòng)w不影響慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。從而，根據(jù)該示例的系統(tǒng)識(shí)別裝置使用位置幅值的傅立葉系數(shù)和 轉(zhuǎn)矩指令基頻分量。因此，對(duì)于任意線性規(guī)則，僅通過(guò)利用任意周期 速度指令或周期位置指令的簡(jiǎn)單計(jì)算能夠僅通過(guò)短時(shí)間內(nèi)非常少的操 作而識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦，同時(shí)抑制恒定轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的影 響。工業(yè)實(shí)用性通過(guò)使用位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令 積分值的平均，能夠僅通過(guò)非常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩和 粘滯摩擦。因此，能夠廣泛地應(yīng)用到例如芯片安裝器的常規(guī)工業(yè)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括速度指令發(fā)生器，用于輸出速度指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出速度；速度控制器，用于輸入所述速度指令和所述速度，并且隨后輸出轉(zhuǎn)矩指令；轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令、所述位置和所述速度，并且隨后計(jì)算并輸出所述電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值，其中所述慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入所述位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置幅值，作為所述輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入所述位置和所述轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為所述位置的基頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值，其中將N設(shè)定為包括零的自然數(shù)；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為所述輸入信號(hào)的一周期平均；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令和所述速度，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為所述速度的基頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為所述輸入信號(hào)的一周期平均；以及第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入所述位置幅值、所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均和所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，并且隨后計(jì)算并輸出所述慣性力矩和所述粘滯摩擦的識(shí)別值。
2. —種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 位置指令發(fā)生器，用于輸出位置指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；位置控制器，用于輸入所述位置指令和所述位置，并且隨后輸出 速度指令；速度控制器，用于輸入所述速度指令和所述速度，并且隨后輸出 轉(zhuǎn)矩指令；轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū) 動(dòng)電機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令、所述位置 和所述速度，并且隨后計(jì)算并輸出所述電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦 的識(shí)別值，其中所述慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入所述位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置 幅值，作為所述輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入所述位置和所述轉(zhuǎn)矩指令， 并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為所述位置的基 頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值，其中將N設(shè)定為 包括零的自然數(shù)；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入所述位置轉(zhuǎn)矩指令積 分值乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為 所述輸入信號(hào)的一周期平均；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令和所述速度， 并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，作為所述速度的基 頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令的N階時(shí)間積分值的乘積值；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后計(jì)算并輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，作為 所述輸入信號(hào)的一周期平均；以及第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入所述位置幅值、所述 位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均和所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均，并且 隨后計(jì)算并輸出所述慣性力矩和所述粘滯摩擦的識(shí)別值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中所述位置轉(zhuǎn)矩指令 積分值乘法器和所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器將所述轉(zhuǎn)矩指令的N 階時(shí)間積分值設(shè)定為所述轉(zhuǎn)矩指令的零階時(shí)間積分值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中所述位置轉(zhuǎn)矩指令 積分值乘法器和所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器將所述轉(zhuǎn)矩指令的N 階時(shí)間積分值設(shè)定為所述轉(zhuǎn)矩指令的一階時(shí)間積分值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中所述位置幅值計(jì)算 器利用傅立葉變換計(jì)算位置基頻分量作為所述位置的基頻分量，并且 隨后計(jì)算并輸出所述位置幅值，所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用傅立葉變換計(jì)算位置基頻分 量作為所述位置的基頻分量，以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻分量作為所述轉(zhuǎn) 矩指令的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘 積值，作為所述位置基頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積 分值的乘積值，以及所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用傅立葉變換計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基 頻分量作為所述轉(zhuǎn)矩指令的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作為所 述速度的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘 積值，作為所述轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值與所述速度基頻 分量的乘積值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中所述位置幅值計(jì)算 器利用帶通濾波器計(jì)算位置基頻分量作為所述位置的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出所述位置幅值，所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用所述帶通濾波器計(jì)算位置基 頻分量作為所述位置的基頻分量，以及計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令基頻分量作為所 述轉(zhuǎn)矩指令的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出所述位置轉(zhuǎn)矩指令積分 值乘積值，作為所述位置基頻分量與所述轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí) 間積分值的乘積值，以及所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器利用所述帶通濾波器計(jì)算轉(zhuǎn)矩指 令基頻分量作為所述轉(zhuǎn)矩指令的基頻分量，以及計(jì)算速度基頻分量作 為所述速度的基頻分量，并且隨后計(jì)算并輸出所述速度轉(zhuǎn)矩指令積分 值乘積值，作為所述轉(zhuǎn)矩指令基頻分量的N階時(shí)間積分值與所述速度 基頻分量的乘積值。
7. —種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 速度指令發(fā)生器，用于輸出速度指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出速度；速度控制器，用于輸入所述速度指令和所述速度，并且隨后輸出 轉(zhuǎn)矩指令；轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū) 動(dòng)電機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令、所述位置 和所述速度，并且隨后計(jì)算并輸出所述電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦 的識(shí)別值，其中所述慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入所述位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置 幅值，作為所述輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；以及第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入所述位置幅值和所述 轉(zhuǎn)矩指令，以及通過(guò)傅立葉變換計(jì)算所述轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)，并 且隨后利用所述位置幅值和所述傅立葉系數(shù)計(jì)算并輸出所述慣性力矩 和所述粘滯摩擦的識(shí)別值。
8. —種系統(tǒng)識(shí)別裝置，包括 位置指令發(fā)生器，用于輸出位置指令；微分器，用于輸入由位置檢測(cè)器檢測(cè)的電機(jī)位置，并且隨后輸出 速度；位置控制器，用于輸入所述位置指令和所述位置，并且隨后輸出 速度指令；速度控制器，用于輸入所述速度指令和所述速度，并且隨后輸出 轉(zhuǎn)矩指令；轉(zhuǎn)矩控制器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令，并且隨后利用電機(jī)電流驅(qū) 動(dòng)電機(jī)；以及慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器，用于輸入所述轉(zhuǎn)矩指令、所述位置 和所述速度，并且隨后計(jì)算并輸出所述電機(jī)中的慣性力矩和粘滯摩擦 的識(shí)別值，其中所述慣性力矩和粘滯摩擦識(shí)別器包括位置幅值計(jì)算器，用于輸入所述位置，并且隨后計(jì)算并輸出位置 幅值，作為所述輸入信號(hào)的基頻分量的幅值；以及第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于輸入所述位置幅值和所述 轉(zhuǎn)矩指令，以及通過(guò)傅立葉變換計(jì)算所述轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)，并 且隨后利用所述位置幅值和所述傅立葉系數(shù)計(jì)算并輸出所述慣性力矩 和所述粘滯摩擦的識(shí)別值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述速度指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由TrefO表示、 位置基頻分量由eo表示、并且所述位置幅值由A表示時(shí)，所述第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(1)和(2) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值
10.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述位置指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由TrefO表示、 位置基頻分量由eo表示、并且所述位置幅值由A表示時(shí)，所述第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(1)和(2) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
11.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述速度指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由TrefO表示、 位置基頻分量由eo表示、并且所述位置幅值由A表示時(shí)，所述第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(3)和(4) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 7</formula>
12.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述位置指令的基頻由co表示、轉(zhuǎn)矩指令基頻分量由TrefO表示、 位置基頻分量由eo表示、并且所述位置幅值由A表示時(shí)，所述第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(3)和(4) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 7</formula>
13.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述速度指令的基頻由CO表示、所述位置幅值由A表示、所述轉(zhuǎn)矩指令的基頻余弦分量的傅立葉系數(shù)由a0表示、'并且所述轉(zhuǎn)矩指令 的基頻正弦分量的傅立葉系數(shù)由bO表示時(shí)，所述第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(5)和(6) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值J = -1 (5)D = -i (6)
14.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)識(shí)別裝置，其中當(dāng)所述速度指令的基頻由①表示、所述位置幅值由A表示、所述 轉(zhuǎn)矩指令的基頻余弦分量的傅立葉系數(shù)由aO表示、并且所述轉(zhuǎn)矩指令 的基頻正弦分量的傅立葉系數(shù)由b0表示時(shí)，所述第二慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器根據(jù)下列等式(5)和(6) 計(jì)算所述電機(jī)中的所述慣性力矩J和所述粘滯摩擦D的識(shí)別值<formula>formula see original document page 8</formula>(6)
全文摘要
本發(fā)明提供一種系統(tǒng)識(shí)別裝置，其能夠僅通過(guò)非常少的操作來(lái)識(shí)別電機(jī)中的慣性力矩以及粘滯摩擦。系統(tǒng)識(shí)別裝置設(shè)置有位置幅值計(jì)算器，用于輸出位置幅值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值；位置轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入位置轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后輸出位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘法器，用于輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值；速度轉(zhuǎn)矩指令積分值平均計(jì)算器，用于輸入速度轉(zhuǎn)矩指令積分值乘積值，并且隨后輸出速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均；以及第一慣性力矩和粘滯摩擦計(jì)算器，用于從位置幅值、位置轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均和速度轉(zhuǎn)矩指令積分值的平均計(jì)算慣性力矩和粘滯摩擦的識(shí)別值。
文檔編號(hào)H02P29/00GK101243607SQ20068002962
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者中村裕司, 安藤玄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)