第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)10000105
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 10. 001
交流伺服系统实时惯量辨识方法综述王朔1,2，于东2,3，王志成2,3，刘京航1,2，王昱忠1,2，社少华
No.10 Oct.2017
(1.中国科学院大学，北京100049；2.中国科学院沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心，沈阳110168；3.沈阳高精数控智能技术股份有限公司，沈阳110168）
摘要：交流伺服系统的参数实时辨识是实现高性能控制的前提。其中，转动惯量是最为关键的参数，其辨识值是控制器参数整定的基础，保证了系统的动态性能。近年来实时惯量辨识技术获得国内外学者的广泛关注并取得了大量的研究和应用成果。文章在此基础上，综述了针对单惯量和双惯量系统模型的实时惯量舜识方法及取得的最新研究进展，分析了各种方法在工程领域的应用。总结现有
研究成果及函待解决的问题，并对将来的研究方向进行了展望。关键词：交流伺服系统；电机转动惯量；负载惯量；实时辨识
中图分类号：TH113；TG506
文献标识码：A
ASurvey of Real-time InertiaIdentification Methods forAC Servo System
WANG Shuo'2, YU Dong2.3, WANG Zhi-cheng2.3, LIU Jing-hang'2, WANG Yu-zhong-2, DU Shao-hua(1. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 2. National Engineering Research Center for High-end CNC, Shenyang Institute of Computing Technology , Chinese Academy of Sciences , Sheny ang 110168,China）
Abstract : Real-time identification of AC servo system parameters is the prerequisite for high-performance control. Among them, motor inertia is the most critical parameter, which value is the basis of controller pa-rameter setting and to ensure the dynamic performance of the system. In recent years, real-time inertia iden-tification technology has been widely concerned from domestic and foreign researchers and has made a lot of see ertia and dual inertia system models and the latest research progresses, analyzes the application of various methods in engineering field. Summarize the existing research results and problems to be solved urgently, and prospect the future research direction.
Key words: AC servo system; motor inertia; load inertia;real-time identification
0引言
交流伺服系统是机电一体化的核心执行部件，在工业机器人、航天航空、新能源汽车、高精数控机床等对电机性能要求较高、运行可靠性要求较强的领域中是必不可少的组成部分。目前交流伺服系统的调速控制大多采用线性控制，控制结构为电流环、速度环，双环闭环控制，控制方法上PID调节器仍具有主导地位，对实时参数具有较高的依赖性。在实际工程应用中，受复杂运行工况、电机内部磁性材质退化等因素影响，电机参数也会随之变化，存在控制器参数不匹配的现象，这大大降低了系统的控制性能甚至会影响系统的运行稳定性。为保证系统的动态性能，需要实现同服电机的参数的实时辨识。其中，转动惯量是最为关键的参数，在电流环结构确定的情况下，转动惯量同速度
收稿日期：2016-12-02
环的频带宽度有直接关系，速度环以及位置环的控制参数都需要根据实时的转动惯量值进行整定。因此，对伺服系统的转动惯量进行快速精准的实时辨识是实现控制器参数自整定、提高系统控制精度、保证系统运行稳定性的关键，具有较高的理论研究意义和工程应用价值。
传统的惯量辨识方法多在离线条件下，通过人为控制电机状态，由系统运动方程计算得到参数估计值。但是电机在变负载情况下，工况复杂多变，惯量值实时变化。离线方法得到的静态估计值不能做到实时跟踪转动惯量的更新，无法反映参数的动态变化。能够在变负载系统中实时辨识转动惯量，这一技术难题吸引了国内外大量专家学者的关注，成为先进伺服控制迫切解决的关键技术难题。
*基金项目：“高档数控机床与基础制造装备"国家科技重大专项：数控机床精度保持性技术研究（2014ZX04014021）
作者简分另数播3一），男，山东泰安人，中国科学院大学、中科院沈阳计算技术研究所硕士研究生，研究方向为嵌入式与数控技术，（E－mail）
wanghu215@ mails.ucas.ac.cn。