伺服电机相电阻辨识方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及伺服电机技术领域，特别涉及一种伺服电机相电阻辨识方法、系统及存储介质。

背景技术

随着伺服电机的广泛应用，对电机控制器参数调整的精细程度要求也越来越高。而伺服电机的定子相电阻在电机控制器的参数调整过程中起到了关键作用，因此在伺服电机运行之前，需要精确地辨识电机的相电阻。目前，伺服电机一般为Y型连接，通过在伺服电机或者三相之间施加电压，再测量相电流，在假设三相电阻相等的情况下，以对相电阻进行估算。由于伺服电机在制造过程中，由于一致性问题，可能存在相电阻不同甚至差别较大的情况，利用上述方法则无法得到较为准确的相电阻。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提出一种伺服电机相电阻辨识方法、系统及存储介质，能够更准确地计算出伺服电机三相的相电阻。

本申请的第一方面，提供了一种伺服电机相电阻辨识方法，包括：在伺服电机的U相和V相之间分别施加第一电压值和第二电压值，获取第一电阻，第一电阻为伺服电机的U相电阻和V相电阻之和；其中，第一电压值大于或小于第二电压值；在伺服电机的U相和W相之间分别施加第三电压和第四电压，获取第二电阻，第二电阻为U相电阻和伺服电机的W相电阻之和；其中，第三电压大于或小于第四电压；在伺服电机的V相和W相之间分别施加第五电压和第六电压，获取第三电阻，第三电阻为V相电阻和W相电阻之和；其中，第五电压大于或小于第六电压；根据第一电阻、第二电阻、第三电阻计算出伺服电机的U相电阻、V相电阻和W相电阻。

根据本申请第一方面实施例的伺服电机相电阻辨识方法，至少具有如下有益效果：通过在伺服电机的U相和V相之间施加电压，并取两个不同的电压值，可以得到第一电阻，即U相电阻和V相电阻之和；在伺服电机的U相和W相之间施加电压，并取两个不同的电压值，可以得到第二电阻，即U相电阻和W相电阻之和；在伺服电机的V相和W相之间施加电压，并取两个不同的电压值，可以得到第三电阻，即V相电阻和W相电阻之和；通过第一电阻、第二电阻和第三电阻可以准确的计算出U相电阻、V相电阻和W相电阻。整个过程只需要在伺服电机的三个相线两两之间施加电压，并采样两次不同的电压值，即可得到伺服电机三个相电阻，不需要增加额外的电路，即不需要增加生产成本，而且操作简单，能够更准确地计算出伺服电机三相的相电阻。

根据本申请的一些实施例，还包括：获取U相电阻、V相电阻和W相电阻的差异率；根据差异率确定伺服电机的性能状态。根据U相电阻、V相电阻和W相电阻，可以得到U相电阻、V相电阻和W相电阻的差异率，由于伺服电机的三相电阻要求相同或者差异不能超过预设阈值，所以根据差异率则可以便捷的得到伺服电机的是否发生故障，即判断伺服电机的性能状态。

根据本申请的一些实施例，获取U相电阻、V相电阻和W相电阻的差异率，包括：获取U相电阻、V相电阻和W相电阻的中的最大值和最小值；计算最大值和最小值之间的差值，将最大值和最小值之间的差值除以最小值，得到U相电阻、V相电阻和W相电阻的差异率。通过取伺服电机三相电阻的最大值和最小值之间的差值，再将该差值除以最小值，即可得到准确的伺服电机三相电阻的差异率。

根据本申请的一些实施例，性能状态包括故障状态，根据差异率确定伺服电机的性能状态，包括：若差异率大于预设阈值，确定伺服电机的性能状态为故障状态；向电机控制器传递故障状态信息。根据不同客户对伺服电机的要求不同，可设定伺服电机三相电阻差异率的预设阈值，在差异率大于预设阈值时，则确认该伺服电机为故障状态，并将故障状态信息传递给伺服电机的电机控制器，以便电机控制器根据故障状态信息进行下一步动作。

根据本申请的一些实施例，性能状态还包括正常状态，根据差异率确定伺服电机的性能状态，还包括：若差异率小于或等于预设阈值，则确定伺服电机的性能状态为正常状态；将U相电阻、V相电阻和W相电阻的平均值作为伺服电机的相电阻值。在伺服电机的三相电阻的差异率小于预设阈值时，则确认该伺服电机为正常状态，并将三相电阻的平均值作为相电阻值可以较为准确的反映伺服电机的真实阻值。

根据本申请的一些实施例，在伺服电机的U相和V相之间分别施加第一电压值和第二电压值，获取第一电阻，第一电阻为伺服电机的U相电阻和V相电阻之和，包括：控制与U相的相线连接的U相上桥臂导通，其余上桥臂关断，与V相的相线连接的V相下桥臂导通，其余下桥臂关断；向U相上桥臂和V相下桥臂之间施加第一波形的电压，并在第一预设电流值处采样第一电压值，在第二预设电流值处采样第二电压值；根据第一预设电流值、第一电压值、第二预设电流值和第二电压值，计算出第一电阻，第一电阻为伺服电机的U相电阻和V相电阻之和。通过只导通U相上桥臂和V相下桥臂，并在U相上桥臂和在V相下桥臂之间施加第一波形的电压，在第一波形电压上的两个预设电流处采样，并取得对应两个预设电流值的两个电压值，由两个不同的预设电流及对应的两个电压值，可以准确地计算出U相电阻和V相电阻之和。

根据本申请的一些实施例，在伺服电机的U相和W相之间分别施加第三电压和第四电压，获取第二电阻，第二电阻为U相电阻和伺服电机的W相电阻之和，包括：控制与U相的相线连接的U相下桥臂导通，其余下桥臂关断，与W相的相线连接的W相上桥臂导通，其余上桥臂关断；向U相下桥臂和W相上桥臂之间施加第二波形的电压，并在第三预设电流处采样第三电压，在第四预设电流处采样第四电压；根据第三预设电流、第三电压、第四预设电流和第四电压，计算出第二电阻，第二电阻为U相电阻和伺服电机的W相电阻之和。通过只导通U相下桥臂和W相上桥臂，并在U相下桥臂和在W相上桥臂之间施加第二波形的电压，在第二波形电压上的两个预设电流处采样，并取得对应两个预设电流值的两个电压值，由两个不同的预设电流及对应的两个电压值，可以准确地计算出U相电阻和W相电阻之和。

根据本申请的一些实施例，在伺服电机的V相和W相之间分别施加第五电压和第六电压，获取第三电阻，第三电阻为V相电阻和W相电阻之和，包括：控制与V相的相线连接的V相上桥臂导通，其余上桥臂关断，与W相的相线连接的W相下桥臂导通，其余下桥臂关断；向V相上桥臂和W相下桥臂之间施加第三波形的电压，并在第五预设电流处采样第五电压，在第六预设电流处采样第六电压；根据第五预设电流、第五电压、第六预设电流和第六电压，计算出第三电阻，第三电阻为V相电阻和W相电阻之和。通过只导通V相上桥臂和W相下桥臂，并在V相上桥臂和在W相下桥臂之间施加第三波形的电压，在第三波形电压上的两个预设电流处采样，并取得对应两个预设电流值的两个电压值，由两个不同的预设电流及对应的两个电压值，可以准确地计算出V相电阻和W相电阻之和。

本申请的第二方面，提出了一种伺服电机相电阻辨识系统，包括：至少一个存储器、至少一个处理器及至少一个程序指令，程序指令存储在存储器上并可在处理器上运行，处理器用于执行本身第一方面提出的伺服电机相电阻辨识方法。

本申请的第三方面，提出了一种存储介质，存储介质上存储有程序指令，程序指令用于执行本申请第一方面提出的伺服电机相电阻辨识方法。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法的流程图；

图2为本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法的逻辑示意图；

图3为本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法的电路结构示意图；

图4为本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法的简化电路结构示意图；

图5为本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法的电流方向示意图。

附图标记：

伺服电机100、U相上桥臂210、U相下桥臂220、V相上桥臂230、V相下桥臂240、W相上桥臂250、W相下桥臂260。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

参照图1，本申请的第一方面，提供了一种伺服电机相电阻辨识方法，包括：

S100，在伺服电机100的U相和V相之间分别施加第一电压值和第二电压值，获取第一电阻，第一电阻为伺服电机100的U相电阻和V相电阻之和；其中，第一电压值大于或小于第二电压值；

S200、在伺服电机100的U相和W相之间分别施加第三电压和第四电压，获取第二电阻，第二电阻为U相电阻和伺服电机100的W相电阻之和；其中，第三电压大于或小于第四电压；

S300、在伺服电机100的V相和W相之间分别施加第五电压和第六电压，获取第三电阻，第三电阻为V相电阻和W相电阻之和；其中，第五电压大于或小于第六电压；

S400、根据第一电阻、第二电阻、第三电阻计算出伺服电机100的U相电阻、V相电阻和W相电阻。

参照图2，通过在伺服电机100的U相和V相之间施加电压，并取两个不同的电压值，可以得到第一电阻，即U相电阻R

在本申请的一些实施例中，还包括：获取U相电阻R

具体的，预设阈值可以设置为10％，即在三相电阻的差异率大于10％时，则确定伺服电机100为故障状态，并根据伺服电机100的故障状态，向电机控制器传递故障状态信息，电机控制器根据故障状态信息发出报警，提示伺服电机100存在故障。当然，伺服电机100的故障可能为三相电阻差异率过大导致的三相不平衡的问题，也可能为三相存在短路或者断路的问题。

在本申请的一些实施例中，获取U相电阻R

当然，在已获得三相的相电阻的情况下，也可以通过其他方式计算三相电阻的差异率。比如SPSS差异分析，确定三相电阻的差异率。

在本申请的一些实施例中，性能状态包括故障状态，根据差异率确定伺服电机100的性能状态，包括：若差异率大于预设阈值，确定伺服电机100的性能状态为故障状态；向电机控制器传递故障状态信息。根据不同客户对伺服电机100的要求不同，可设定伺服电机100三相电阻差异率的预设阈值，在差异率大于预设阈值时，则确认该伺服电机100为故障状态，并将故障状态信息传递给伺服电机100的电机控制器，以便电机控制器根据故障状态信息进行下一步动作。

具体的，可以通过声音警报的方式，提示伺服电机100存在故障，也可通过指示灯提示伺服电机100存在故障。当然，也可以通过不同声音或者不同颜色的指示灯来提示伺服电机100的故障严重程度。

在本申请的一些实施例中，性能状态还包括正常状态，根据差异率确定伺服电机100的性能状态，还包括：若差异率小于或等于预设阈值，则确定伺服电机100的性能状态为正常状态；将U相电阻R

参照图3，在本申请的一些实施例中，在伺服电机100的U相和V相之间分别施加第一电压值和第二电压值，获取第一电阻，第一电阻为伺服电机100的U相电阻R

具体的，由于伺服电机100的电阻一般较小，在几欧姆-十几欧姆之间，应适当增大输出电压，从而减小电流采样噪声及IGBT压降对辨识精度的影响。在U相上桥臂210的输入端施加第一波形的电压Uuv，第一波形为占空比可变的脉冲波形PWM波形。而在具体操作过程中，PWM波形为逐渐增大的，直到电流达到额定电流值，在PWM波形上取额定电流值的80％、100％，分别作为第一预设电流值和第二预设电流值，并在PWM波形上取对应第一预设电流值和第二预设电流值的第一电压值和第二电压值。

参照图4，通过在伺服电机100的U相和V相之间施加两次不同的电压，可以在电流差异比较小的两点进行采样，即在PWM波形上80％的额定电流和100％的额定电流处进行采样，此时两个三极管的压降在两次电流变化较小，可以认为两个三极管的压降是相同的，可以得到Ru+Rv＝(Uuv2-Uuv1)/(I

当然，在PWM波形上也可以在其他两点进行采样，例如80％的额定电流和90％的额定电流处。

同样的，可以计算得到Ru+Rw以及Rv+Rw的值。将三个方程式联立可以计算出三个相电阻的阻值。

参照图5，在U相和V相之间施加电压的电流方向为I1，在V相和W相之间施加电压的电流方向为I2，在U相和W相之间施加电压的电流方向为I3.

在本申请的一些实施例中，在伺服电机100的U相和W相之间分别施加第三电压和第四电压，获取第二电阻，第二电阻为U相电阻Ru和伺服电机100的W相电阻Rw之和Ru+Rw，包括：控制与U相的相线连接的U相下桥臂220导通，其余上桥臂关断，与W相的相线连接的W相上桥臂250导通，其余上桥臂关断；向U相下桥臂220和W相上桥臂250之间施加第二波形的电压，并在第三预设电流处采样第三电压，在第四预设电流处采样第四电压；根据第三预设电流、第三电压、第四预设电流和第四电压，计算出第二电阻，第二电阻为U相电阻和伺服电机100的W相电阻之和。通过只导通U相下桥臂220和W相上桥臂250，并在U相下桥臂220和在W相上桥臂250之间施加第二波形的电压，在第二波形电压上的两个预设电流处采样，并取得对应两个预设电流值的两个电压值，由两个不同的预设电流及对应的两个电压值，可以准确地计算出U相电阻Ru和W相电阻Rw之和Ru+Rw。

在本申请的一些实施例中，在伺服电机100的V相和W相之间分别施加第五电压和第六电压，获取第三电阻，第三电阻为V相电阻Rv和W相电阻Rw之和Rv+Rw，包括：控制与V相的相线连接的V相上桥臂230导通，其余上桥臂关断，与W相的相线连接的W相下桥臂260导通，其余下桥臂关断；向V相上桥臂230和W相下桥臂260之间施加第三波形的电压，并在第五预设电流处采样第五电压，在第六预设电流处采样第六电压；根据第五预设电流、第五电压、第六预设电流和第六电压，计算出第三电阻，第三电阻为V相电阻Rv和W相电阻Rw之和Rv+Rw。通过只导通V相上桥臂230和W相下桥臂260，并在V相上桥臂230和在W相下桥臂260之间施加第三波形的电压，在第三波形电压上的两个预设电流处采样，并取得对应两个预设电流值的两个电压值，由两个不同的预设电流及对应的两个电压值，可以准确地计算出V相电阻Rv和W相电阻Rw之和Rv+Rw。

本申请的第二方面，提出了一种伺服电机相电阻辨识系统，包括：至少一个存储器、至少一个处理器及至少一个程序指令，程序指令存储在存储器上并可在处理器上运行，处理器用于执行本身第一方面提出的伺服电机相电阻辨识方法。

本申请的第三方面，提出了一种存储介质，存储介质上存储有程序指令，程序指令用于执行本申请第一方面提出的伺服电机相电阻辨识方法。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

下面参考图1和图5，以一个具体的实施例详细描述根据本申请实施例的伺服电机相电阻辨识方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本申请的具体限制。

参照图1至图5，本申请实施例提供了一种伺服电机相电阻辨识方法，包括：控制U相上桥臂210和V相下桥臂240导通，U相下桥臂220、V相上桥臂230、W相上桥臂250、W相下桥臂260关断；向U相上桥臂210和V相下桥臂240之间施加占空比可变的脉冲波形PWM波形，并在PWM波形上的80％额定电流值和100％额定电流处采样，并获得对应两个电流的电压值，为第一电压值和第二电压值；根据80％额定电流值和100％额定电流及对应这两个电流的电压值可以计算出伺服电机100的U相电阻Ru和V相电阻Rv之和Ru+Rv；同样方法可以计算出第U相电阻Ru和伺服电机100的W相电阻Rw之和Ru+Rw、V相电阻Rv和W相电阻Rw之和Rv+Rw；获取U相电阻Ru、V相电阻Rv和W相电阻Rw的中的最大值和最小值；计算最大值和最小值之间的差值，将最大值和最小值之间的差值除以最小值，得到Ru、Rv和Rw的差异率；根据差异率确定伺服电机100的故障状态，性能状态包括故障状态和正常状态；若差异率大于预设阈值10％，确定伺服电机100的性能状态为故障状态；向电机控制器传递故障状态信息；若差异率小于或等于预设阈值10％，则确定伺服电机100的性能状态为正常状态；将Ru、Rv和Rw的平均值作为伺服电机100的相电阻值。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

程序指令包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或者某些中间形式等。存储介质包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，存储介质不包括电载波信号和电信信号。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。