电机的补偿标定方法及电机控制系统与流程

本发明涉及电机控制，尤其是涉及电机的补偿标定方法及电机控制系统。

背景技术：

1、电机（如旋转电机或直线电机）在实际应用中，由于机械误差、齿槽力、电磁不均匀性及传感器误差等影响，绝对位置精度往往低于理论值。现有技术大多依赖编码器进行位置反馈，但编码器本身存在零点漂移、非线性及安装偏差，导致高精度应用难以实现。现有电机补偿方法通常采用单次测量或固定误差查表，导致无法对电机整个行程的非均匀误差分布进行高精度补偿，从而降低了电机的控制精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供电机的补偿标定方法及电机控制系统，以缓解上述技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电机的补偿标定方法，包括：控制电机在检测行程内运动，并根据编码器反馈的位置数据和采集设备采集的实际位置数据确定位置偏差数据集；其中，位置偏差数据集包括多个位置偏差数据；将检测行程分为多个误差评判区间，并根据位置偏差数据集和多个误差评判区间确定目标误差评判区间；控制电机运行至目标误差评判区间，根据目标误差评判区间对应的位置偏差数据调整采集设备的采集点数，并重新计算位置偏差数据集，直至多个误差评判区间均满足精度条件，得到误差补偿表。

3、可选地，根据位置偏差数据集和多个误差评判区间确定目标误差评判区间，包括：根据每个误差评判区间的位置偏差数据确定该误差评判区间的误差累计值；将误差累计值最大的误差评判区间作为目标误差评判区间。

4、可选地，根据位置偏差数据集和多个误差评判区间确定目标误差评判区间，包括：根据每个误差评判区间的位置偏差数据，确定每个误差评判区间指标参数；其中，指标参数包括以下指标至少之一：幅值指标、波动指标、梯度指标、拟合残差指标和频谱能量指标；根据每个误差评判区间的指标参数及每个指标对应的权重，确定每个误差评判区间的综合评分；将综合评分最高的误差评判区间作为目标误差评判区间。

5、可选地，根据每个误差评判区间的位置偏差数据，确定每个误差评判区间指标参数，包括：根据每个误差评判区间的位置偏差数据确定误差平均值或绝对值积分，并将误差平均值或绝对值积分作为误差评判区间的幅值指标；和/或，根据每个误差评判区间的位置偏差数据确定误差标准差或峰谷值，并将误差标准差或峰谷值作为误差评判区间的波动指标；和/或，根据每个误差评判区间的位置偏差数据确定区间误差曲线，并将区间误差曲线的最大梯度值或梯度方差作为误差评判区间的梯度指标；和/或，根据检测行程的位置偏差数据集确定基准曲线，并计算每个误差评判区间的实际位置数据和基准曲线的残差平方和，将残差平方和作为误差评判区间的拟合残差指标；和/或，对每个误差评判区间的位置偏差数据进行快速傅里叶变换确定能量密度，并将能量密度作为误差评判区间的频谱能量指标。

6、可选地，多个误差评判区间均满足精度条件，包括：将每个误差评判区间的位置偏差数据的均值作为每个误差评判区间的精度；若每个误差评判区间的精度均小于或等于预设精度，则判定多个误差评判区间均满足精度条件。

7、可选地，该方法还包括：若采集设备的采集点数的调整次数达到预设次数，多个误差评判区间仍不满足精度条件，则生成报警信息。

8、可选地，在控制电机在检测行程内运动之前，该方法还包括：控制电机正向运行至正硬限位，并控制电机负向运行至负硬限位，根据正硬限位和负硬限位确定检测行程。

9、可选地，该方法还包括：获取误差补偿表对应的目标位置偏差数据集，根据目标位置偏差数据集确定标准误差特征模型函数；在电机轴的物理行程范围内选取多个关键位置点，并确定稀疏偏差数据集；其中，稀疏偏差数据集包括多个关键位置点的位置偏差数据，关键位置点的数量小于采集点数；根据标准误差特征模型函数和稀疏偏差数据集确定优化目标函数，并根据优化目标函数和标准误差特征模型函数确定目标误差补偿表；其中，目标误差补偿表包括电机在全行程的补偿数据。

10、可选地，根据目标位置偏差数据集确定标准误差特征模型函数，包括：对目标位置偏差数据集进行频域和时域分析，确定趋势分量和周期分量；根据趋势分量和周期分量确定标准误差特征模型函数。

11、可选地，根据标准误差特征模型函数和稀疏偏差数据集确定优化目标函数，包括：将标准误差特征模型函数映射至电机轴，构建映射方程；根据映射方程和多个关键位置点的位置偏差数据确定优化目标函数。

12、可选地，根据优化目标函数和标准误差特征模型函数确定目标误差补偿表，包括：对优化目标函数进行优化计算，确定目标参数；其中，目标参数包括：增益比例系数的最优值、相位偏移量的最优值、零点漂移量的最优值；根据目标参数、标准误差特征模型函数和预设步长，确定目标误差补偿表；其中，预设步长为电机驱动器的控制分辨率。

13、可选地，该方法还包括：在生成目标误差补偿表后，确定多个验证位置点；控制电机运动至多个验证位置点，确定每个验证位置点的验证残差；其中，验证残差根据每个验证位置点的实际偏差和预测偏差确定；根据验证残差和预设阈值对电机轴进行异常诊断。

14、可选地，预设阈值包括第一阈值和第二阈值，根据验证残差和预设阈值对电机轴进行异常诊断，包括：若至少一个验证位置点的验证残差大于第二阈值，确定电机轴发生装配异常故障。

15、可选地，根据验证残差和预设阈值对电机轴进行异常诊断，包括：若至少一个验证位置点的验证残差大于第一阈值，且小于或等于第二阈值，根据多个验证位置点的位置数据对目标误差补偿表进行更新；在目标误差补偿表进行更新后，若仍存在至少一个验证位置点的验证残差大于第一阈值，且小于或等于第二阈值，则确定电机轴发生装配异常故障。

16、可选地，该方法还包括：在目标误差补偿表进行更新后，若多个验证位置点的验证残差均小于或等于第一阈值，则确定电机标定成功。

17、可选地，该方法还包括：若多个验证位置点的验证残差均小于或等于第一阈值，则确定电机标定成功。

18、可选地，该方法还包括：当电机轴发生装配异常故障时，基于采集点数获取电机轴的实测全量程数据；根据实测全量程数据构建单轴误差模型，并根据单轴误差模型和稀疏偏差数据集重新确定优化目标函数；以及，根据重新确定的优化目标函数和单轴误差模型重新确定目标误差补偿表，且多个验证位置点的验证残差均小于或等于第一阈值。

19、第二方面，本发明实施例还提供一种电机控制系统，包括：控制设备、采集设备和电机；其中，采集设备，用于采集电机运行时的实际位置数据，并将实际位置数据发送至控制设备；控制设备，用于采用上述第一方面的电机的补偿标定方法对电机进行补偿标定，得到电机的目标误差补偿表。

20、可选地，该系统还包括电机驱动器和编码器；控制设备，还用于当电机运行时，获取编码器采集的反馈位置；基于目标误差补偿表对反馈位置进行补偿，并根据补偿后的反馈位置驱动电机驱动器，以对电机进行控制。

21、第三方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面的电机的补偿标定方法的步骤。

22、本发明实施例带来了以下有益效果：

23、本发明实施例提供了电机的补偿标定方法及电机控制系统，首先控制电机在检测行程内运动，并根据编码器反馈的位置数据和采集设备采集的实际位置数据确定位置偏差数据集；然后将检测行程分为多个误差评判区间，并根据位置偏差数据集和多个误差评判区间确定目标误差评判区间；最后控制电机运行至目标误差评判区间，根据目标误差评判区间对应的位置偏差数据调整采集设备的采集点数，并重新计算位置偏差数据集，直至多个误差评判区间均满足精度条件，得到误差补偿表。上述补偿标定方式，通过控制电机在检测行程内运动，并通过采集设备进行高精度采集，以确定误差补偿表，保证了电机在检测行程内位置偏差数据完整性和准确性，提高了误差补偿表的精度；此外，通过将检测行程分为多个误差评判区间，并确定目标误差评判区间，根据目标误差评判区间的位置偏差数据对采集点数进行迭代调整，不仅提高了迭代效率，还提高了整体定位精度在各个误差评判区间的均衡性，进一步提高了误差补偿表的精度，进而提高了电机的控制精度。

24、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

25、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。