馬達參數測量方法與馬達參數測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及一種馬達參數測量方法與馬達參數測量系統。
【背景技術】
[0002] 精密機械產業為現今重點產業之一，而精密定位技術對整個精密機械產業具有相 當的重要性。精密定位技術是制造產品、測量物體尺寸、運轉各種機器的機械工程上的重要 技術之一。
[0003] 隨著精密工程的不斷進步，不論是半導體產業、精密機械工業、生物細胞領域、光 電系統、顯微機構、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， 因此對于納米或微米級的定位系統需求量日增，目前在工業界已經使用很多精密定位的儀 器。
[0004] 由于精密機械產業發展的目標為高速度與高精確度，但目前在伺服馬達回路的控 制參數調整中，仍采手動或半手動的方式來調整適合的馬達參數，不僅調整時間較長，且需 要擁有專業經驗的人才。
[0005] 為了有效地設計伺服回路控制器參數，需要十分清楚受控的馬達參數模型，才能 設計一個適合的馬達參數，W達到最佳的系統響應。
【發明內容】
[0006] 根據本公開一實施例中的一種馬達參數測量方法，此馬達參數測量方法包括下列 步驟；(A)依序對馬達輸入第一電壓信號與第二電壓信號，W分別獲得響應于第一電壓信 號的第一轉速與響應于第二電壓信號的第二轉速；炬）依據第一電壓信號、第二電壓信號、 第一轉速與第二轉速而計算出第一粘滯系數、第一庫侖摩擦力與第一慣性系數，并依據第 一粘滯系數與第一慣性系數建立馬達的粗估數學模型；(C)對馬達輸入第H電壓信號，W 獲得響應于第H電壓信號的第H轉速；值）依據第H電壓信號、粗估數學模型與第H轉速 獲得動態誤差函數，其中此動態誤差函數用W指示第H電壓信號與理論上的馬達于第H轉 速時的電壓信號之間的差值；巧）依據動態誤差函數計算出粘滯系數估計誤差與慣性系數 估計誤差；W及（巧依據粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差建立該馬達的精確數學模 型。
[0007] 在一實施例中，步驟（巧還包括下列步驟；佑）判斷粘滯系數估計誤差與慣性系數 估計誤差是否小于預設值；(H)若粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差仍大于預設值， 將粘滯系數估計誤差與前一次計算出的粘滯系數相加W獲得第二粘滯系數，W及將慣性系 數估計誤差與前一次計算出的慣性系數相加W獲得第二慣性系數，并依據第二粘滯系數與 第二慣性系數建立馬達的粗估數學模型；（I)重復執行步驟值)、步驟巧)、步驟佑）與步 驟（H)，直至粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差小于預設值；W及（J)將步驟（I)所獲 得的粘滯系數估計誤差與前一次計算出的粘滯系數相加W獲得精確粘滯系數，W及將步驟 (I)所獲得的慣性系數估計誤差與前一次計算出的慣性系數相加W獲得精確慣性系數，并 依據精確粘滯系數與精確慣性系數建立馬達的精確數學模型。
[0008] 根據本公開一實施例中的一種馬達參數測量系統，此馬達參數測量系統適用于測 量馬達的參數，此馬達參數測量系統包括輸入模塊、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。輸入 模塊用W依序對馬達輸入第一電壓信號、第二電壓信號與第H電壓信號，W使馬達分別輸 出響應于第一電壓信號的第一轉速、響應于第二電壓信號的第二轉速與響應于第H電壓信 號的第H轉速。檢測模塊用W檢測馬達的第一轉速、第二轉速與第H轉速。處理模塊用W 依據第一電壓信號、第二電壓信號、第一轉速與第二轉速而計算出第一粘滯系數、第一庫侖 摩擦力與第一慣性系數，并于依據第一粘滯系數與第一慣性系數建立馬達的粗估數學模型 后，再依據第H電壓信號、粗估數學模型與第H轉速獲得動態誤差函數，再依據動態誤差函 數計算出粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差，最后依據粘滯系數估計誤差與慣性系數 估計誤差建立馬達的精確數學模型。其中，動態誤差函數用W指示第H電壓信號與理論上 的馬達于第H轉速時的電壓信號之間的差值。
[0009] 在一實施例中，處理模塊于依據粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差W建立馬 達的精確數學模型時，還包括判斷粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差是否小于預設 值。且處理模塊于判斷出粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差仍大于預設值時，處理模 塊還將粘滯系數估計誤差與前一次計算出的粘滯系數相加W獲得第二粘滯系數W及將慣 性系數估計誤差與前一次計算出的慣性系數相加W獲得第二慣性系數，并于依據第二粘滯 系數與第二慣性系數建立馬達的粗估數學模型后，處理模塊重復執行依據第H電壓信號、 粗估數學模型與第H轉速獲得動態誤差函數、依據動態誤差函數計算出另一粘滯系數估計 誤差與另一慣性系數估計誤差、判斷上述的粘滯系數估計誤差與上述的慣性系數估計誤差 是否小于預設值，直至處理模塊判斷出粘滯系數估計誤差與慣性系數估計誤差小于該預設 值后，處理模塊才將粘滯系數估計誤差與前一次計算出的粘滯系數相加W獲得精確粘滯系 數W及將慣性系數估計誤差與前一次計算出的慣性系數相加W獲得精確慣性系數，并依據 精確粘滯系數與精確慣性系數建立馬達的精確數學模型。
[0010] W上的關于本公開內容的說明及W下的實施方式的說明用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范圍更進一步的解釋。
【附圖說明】
[0011] 圖1為根據本公開一實施例的馬達參數測量方法的步驟流程圖。
[0012] 圖2為根據本公開一實施例的線性解析法的轉速對時間的波形圖。
[0013] 圖3A為根據本公開一實施例的受到噪聲影響的馬達的輸出控制力的波形圖。
[0014] 圖3B為根據本公開一實施例的經過曲線擬合后的馬達的輸出控制力的波形圖。
[0015] 圖4為根據本公開一實施例的數值迭代分析法的轉速對時間的波形圖。
[0016] 圖5為根據本公開一實施例的干擾估計器的示意圖。
[0017] 圖6為根據本公開另一實施例的馬達參數測量方法的步驟流程圖。
[0018] 圖7為根據本公開一實施例的馬達參數測量系統的功能方塊圖。
[0019] 【符號說明】
[0020] 1 馬達參數測量系統
[0021] 10輸入模塊
[0022] 12檢測模塊
[002引 14處理模塊 [0024] 2 馬達
[00巧]S100?S110、S600?S614步驟流程
[0026] Vi、V2 轉速
【具體實施方式】
[0027] W下在實施方式中詳細敘述本公開的詳細特征W及優點，其內容足W使本領域技 術人員了解本公開的技術內容并據W實施，且根據本說明書所公開的內容、權利要求書及 附圖，本領域技術人員可輕易地理解本公開相關的目的及優點。W下的實施例進一步詳細 說明本公開的觀點，但非W任何觀點限制本公開的范圍。
[0028] (馬達參數測量方法的一實施例）
[0029] 請參照圖1至圖5,圖1為根據本公開一實施例的馬達參數測量方法的步驟流程 圖；圖2為根據本公開一實施例的線性解析法的轉速對時間的波形圖；圖3A為根據本公開 一實施例的受到噪聲影響的馬達的輸出控制力的波形圖；圖3B為根據本公開一實施例的 經過曲線擬合后的馬達的輸出控制力的波形圖；圖4為根據本公開一實施例的數值迭代分 析法的轉速對時間的波形圖；圖5為根據本公開一實施例的干擾估計器的示意圖。
[0030] 本公開的馬達參數測量方法適用于測量馬達（亦稱驅動器）的參數，W建立馬達 的數學模型。在實務上，本公開的馬達參數測量方法所適用的馬達可W為一種伺服馬達 (servo motor)、感應馬達（induction motor)、同步馬達（synchronous motor)、線性馬達 (linear motor)或可逆馬達等，本公開在此不加W限制。W下將分別就馬達參數測量方法 中的各步驟流程作詳細的說明。
[003。 如圖1與圖2所示，在步驟S100中，會依序對馬達輸入第一電壓信號與第二電壓 信號，W分別獲得響應于第一電壓信號的第一轉速Vi與響應于第二電壓信號的第二轉速 V2。其中，第一轉速Vi需不等于第二轉速V,。更詳細來說，當馬達被依序輸入第一電壓信號 與第二電壓信號時，馬達首先會因為第一電壓信號的電壓電平的變化而輸出響應于第一電 壓信號的電壓電平的變化的轉速，使得馬達的轉速對時間的曲線可W區分為加速區段、等 速區段W及減速區段，例如圖2所示的第一個梯形波。接著，馬達會因為第二電壓信號的電 壓電平的變化而輸出響應于第二電壓信號的電壓電平的變化的轉速，使得馬達的轉速對時 間的曲線也可W區分為加速區段、等速區段W及減速區段，例如圖2所示的第二個梯形波。 換句話說，響應于第一電壓信號與該第二電壓信號所形成的馬達的轉速對時間的波形為梯 形波。
[0032] 值得注意的是，響應于第一電壓信號的第一轉速Vi于第一電壓信號的電壓電平于 一段預設時間內皆為定值時才會獲得，而響應于第二電壓信號的第二轉速V2于第二電壓信 號的電壓電平于預設時間內皆為定值時才會獲得。換句話說，第一轉速Vi是在馬達運轉于 第一個梯形波的等速區段時的轉速，而第二轉速V2是在馬達運轉于第二個梯形波的等速區 段時的轉速。本公開在此不加W限制上述預設時間的時間長度W及第一轉速Vi與第二轉 速V2的實際轉速高低，在所屬技術領域具有通常知識者可W依據實際需求而徑行設計出合 理的預設時間、第一電壓信號w及第二電壓信號。
[0033] 在步驟S102中，會依據第一電壓信號、第二電壓信號、第一轉速Vi與第二轉速V2 而計算出第一粘滯系數、第一庫侖摩擦力與第一慣性系數，并依據第一粘滯系數與第一慣 性系數建立馬達的粗估數學模型。更詳細來說，當獲得第一轉速Vi、響應于第一轉速Vi