具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，A与B相对应指的是A与B之间是一种关联关系或绑定关系。

结合图1所示，本公开实施例提供的一个用于抑制转矩/转速脉动的方法控制框图。在本公开实施例中，永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)具有q轴电流反馈与d轴电流反馈。p₀代表电机极对数，a、b两相采样电流通过电流传感器获取。根据相电流采样值与电角度反馈θ_e，确定q轴电流反馈与d轴电流反馈。电流环PI控制器(Proportional Integral Controller)输出电压指令u*d与u*q。其中，在确定速度、带载稳态运行后，对q轴电流反馈进行离散傅里叶变换(DFT，Discrete Fourier Transform)，并判断偏置补偿方向。根据DFT结果对a、b相电流采样进行偏置补偿，从而实现永磁同步电机的转矩/转速脉动抑制效果。

结合图2所示，本公开实施例提供一种用于抑制转矩/转速脉动的方法，包括：

S01，计算第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，k＝1，2，3…。

在本技术方案中，电机控制系统的q轴电流反馈通过采样相电流经Clark、Park变换得到。通过对q轴电流反馈进行DFT计算，得到电频率基频处对应幅值。

S02，电机控制系统根据计算结果，对q轴电流反馈进行偏置补偿。

在本技术方案中，对q轴电流反馈进行偏置补偿需要判断偏置的极性，而计算得到的驱动系统的第k次q轴电流反馈电频率基频处对应的幅值，并不能体现偏置补偿方向。因此，在对q轴电流反馈进行偏置补偿之前，还需要明确偏置补偿方向。

S03，判断偏置补偿是否满足预设的停止条件。

采用本公开实施例提供的用于抑制转矩/转速脉动的方法，通过计算电机控制系统的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，并根据偏置补偿方向对q轴电流反馈进行偏置补偿，从而完成对转矩/转速脉动的抑制。在抑制转矩/转速脉动的过程中，无需提前获知被控电机转动惯量与电机粘滞系数等参数，而是根据电机控制系统反馈信息完成判断，从而提高了电机控制系统抑制转矩/转速脉动策略的兼容性与智能化程度。

可选地，计算电机控制系统的第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，包括：

计算电机控制系统的第i次q轴电流反馈；根据第i次q轴电流反馈，计算电机控制系统的第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值。

可选地，计算电机控制系统的第i次q轴电流反馈，包括：

获取a、b、c三相电流的采样电流；根据a、b、c三相电流的采样电流，计算电机控制系统的第i次q轴电流反馈。

在实际应用中，通过电流传感器可以获取a相的采样电流与b相的采样电流，进而根据式(1)确定c相的采样电流：

i_{c_sample}＝-(i_{a_sample}+i_{b_sample}) (1)

其中，i_{c_sample}代表c相采样电流，i_{a_sample}代表a相采样电流，i_{b_sample}代表b相采样电流。

可选地，按照式(2)计算电机控制系统的第i次q轴电流反馈：

其中，θ_e为电角度反馈值，i为大于等于零的整数。

可选地，按照式(3)计算电角度反馈值：

θ_e＝2πf_baset (3)

其中，f_base为q轴电流产生频率为f_base的电流波动，即，基频频率，t为运行时间。

可选地，按照式(4)确定基频频率：

f_base＝speed*60/p₀ (4)

其中，speed为电机当前转速，p₀代表电机极对数。

在一些可选实施方式中，结合图2所示，本公开实施例提供另一种用于抑制转矩/转速脉动的方法，包括：

S11，电机控制系统判断系统是否进入稳定状态；

S12，电机控制系统计算电机控制系统的第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，k＝1，2，3…。

S13，电机控制系统根据计算结果，对q轴电流反馈进行偏置补偿。

S14，电机控制系统判断偏置补偿是否满足预设的停止条件。

可选地，判断系统是否进入稳定状态，包括：

在预设时间内电机控制系统的电机当前转速保持不变的情况下，则认为电机控制系统进入稳定状态；或，

在预设时间内电机控制系统的q轴电流反馈保持不变的情况下，则认为电机控制系统进入稳定状态。

在实际应用中，电机控制系统的电机当前转速是可以获取的值，电机控制系统的q轴电流反馈通过上述式(1)、式(2)、式(3)、式(4)确定。

可选地，按照式(5)计算电机控制系统的第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值：

其中，Δi_qk为第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，I_Rek为第k次q轴电流反馈实部的幅值，I_Imk为第k次q轴电流反馈虚部的幅值。

可选地，按照式(6)计算第k次q轴电流反馈实部的幅值：

其中，N为总采样点数，i_{q_sample}(i)为第i次q轴电流反馈，m为与采样频率f_s、一倍基频f_base与总采样点数N有关的量，i∈N。

可选地，按照式(7)计算第k次q轴电流反馈虚部的幅值：

其中，N为总采样点数，i_{q_sample}(i)为第i次q轴电流反馈，m为与采样频率f_s、一倍基频f_base与总采样点数N有关的量，i∈N。

可选地，按照式(8)计算总采样点数N：

N＝mf_s/f_base (8)

其中，f_s为采样频率。

在实际应用中，预设周期m理论上应取值尽可能的多，这样关于实部的幅值与虚部的幅值计算会更准确，但是在实际工况中，需考虑带载或其他客观因素影响形成的突变。因此，在本技术方案中，预设周期m的值取为小于5的正整数。

这样，通过获取a、b、c三相电流的采样电流，得到q轴电流反馈，进而通过q轴电流反馈确定q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，无需提前预知被控电机转动惯量与电机粘滞系数等参数，且无需添加多余硬件，即可为后续抑制转矩/转速脉动提供数据基础。

可选地，根据计算结果，对q轴电流反馈进行偏置补偿，包括：

判断偏置补偿方向；在偏置补偿方向为正向的情况下，以第一偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿；在偏置补偿方向为反向的情况下，以第二偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿。

可选地，以第一偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿，包括：

根据第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，对a相的采样电流与b相的采样电流进行正向补偿；根据正向补偿后的a相的采样电流与正向补偿后的b相的采样电流，再次计算q轴电流反馈。

可选地，按照式(9)对a相的采样电流与b相的采样电流进行正向补偿：

i_{a_sample_new}＝i_{a_sample}+Δi_qk/2 (9)

i_{b_sample_new}＝i_{b_sample}+Δi_qk/2

其中，i_{a_sample_new}为补偿后的a相的采样电流，i_{b_sample_new}为补偿后的b相的采样电流。

可选地，以第二偏置补偿方式对q轴电流反馈进行补偿，包括：

根据第k次q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，对a相的采样电流与b相的采样电流进行反向补偿；根据反向补偿后的a相的采样电流与反向补偿后的b相的采样电流，再次计算q轴电流反馈。

可选地，按照式(10)对a相的采样电流与b相的采样电流进行反向补偿：

i_{a_sample_new}＝i_{a_sample}-Δi_qk/2 (10)

i_{b_sample_new}＝i_{b_sample}-Δi_qk/2

其中，i_{a_sample_new}为补偿后的a相的采样电流，i_{b_sample_new}为补偿后的b相的采样电流。

在实际应用中，再次计算q轴电流反馈可以理解为将补偿后的a相的采样电流与补偿后的b相的采样电流代入式(1)与式(2)，从而完成本次对q轴电流反馈的偏置补偿。应该理解的是，在未满足预设的停止条件的情况下，对q轴电流反馈的偏置补偿是持续进行的，在确定偏置补偿方向后，以与偏置补偿方向对应的偏置补偿方式持续对q轴电流反馈进行偏置补偿。

可选地，判断偏置补偿方向，包括：利用Δi_qk模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+1；在Δi_qk大于所述模拟计算的Δi_qk+1的情况下，则认为偏置补偿方向为反向；在Δi_qk小于模拟计算的Δi_qk+1的情况下，则认为偏置补偿方向为正向。

在实际应用中，利用Δi_qk模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+1可以理解为Δi_qk表示未进行偏置补偿时的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，Δi_qk+1表示模拟偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值。

可选地，利用Δi_qk模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+1，包括：

以第二偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿，获得偏置补偿后的q轴电流反馈i_{q_sample_new}；根据偏置补偿后的q轴电流反馈i_{q_sample_new}，模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+1。

在实际应用中，模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值可以理解为根据式(5)、式(6)、式(7)与式(8)模拟计算偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值。应该理解的是，利用Δi_qk模拟计算q轴电流反馈中电频率基频处的对应幅值为Δi_qk+1，在本公开实施例中，是以第二偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿。同样可以选取第一偏置补偿方式对q轴电流反馈进行偏置补偿，对应的偏置补偿方向判断条件为在Δi_qk大于模拟计算的Δi_qk+1的情况下，则认为偏置补偿方向为正向；在Δi_qk小于模拟计算的Δi_qk+1的情况下，则认为偏置补偿方向为反向。

在本技术方案中，a相的采样电流可以按照式(11)表示：

i_{a_sample}＝i_a+Δi_a (11)

其中，i_a表示a相的实际电流，Δi_a表示a相采样电流的直流偏置。

b相的采样电流可以按照式(12)表示：

i_{b_sample}＝i_b+Δi_b (12)

其中，i_b表示b相的实际电流，Δi_b表示b相采样电流的直流偏置。

根据式(1)，q轴电流反馈中频率为f_based的波动可以按照式(13)表示：

其中，Δi_q表示q轴电流反馈中频率为f_based的波动，γ表示与a、b、c三相电流相关的角度，在实际应用中，可以按式(14)表示γ：

进一步地，在实际应用中，商用交流永磁伺服电机驱动器多采用高精度电阻完成电流反馈采样，对于确定的驱动器而言，因电流采样电路设计完全相同，可以认为任意工况下a、b两相电流采样偏置相同，即，可认为Δi_a≈Δi_b，进而带入式(14)，可得式(15)：

进而将式(15)带入式(13)可得式(16)：

由此，可以看出Δi_q的大小与Δi_a的大小直接相关，即通过补偿电流采样偏置Δi_a可以实现对q轴电流反馈中频率为f_based的波动的有效抑制。进而在考虑a、b两相电流采样偏置的情况下，结合式(11)与式(12)，对a相的采样电流与b相的采样电流进行偏置补偿，即可实现对q轴电流反馈中频率为f_based的波动的有效抑制。

这样，通过确定q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，确定偏置补偿方向，并根据与补偿方向相对应的补偿方式，对q轴电流反馈进行偏置补偿。偏置补偿的过程中，由电机控制系统反馈信息完成判断及补偿，为后续抑制转矩/转速脉动提供数据基础。

可选地，偏置补偿满足预设停止条件，包括：

获取第k+2次偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+2；在Δi_qk+2小于预设幅值的情况下认为偏置补偿满足预设停止条件；

可选地，偏置补偿满足预设停止条件，包括：

获取第k+1次偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+1与第k+2次偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值Δi_qk+2；在Δi_qk+2大于Δi_qk+1的情况下，则认为第k+1次偏置补偿满足预设停止条件。

在实际应用中，应该理解的是，Δi_qk+1表示进行偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值，Δi_qk+2表示在Δi_qk+1的基础上，再次进行偏置补偿后的q轴电流反馈中电频率基频处对应幅值。当正确补偿方向确定后，若后一时刻值(如Δi_qk+2)大于前一时刻值(如Δi_qk+1)时，最终确定第k+1次的补偿值为满足预设停止条件的值。

这样，在偏置补偿满足预设停止条件的情况下，认为完成了对q轴电流反馈的偏置补偿，即，相当于抑制了电机控制系统的转矩/转速脉动。在抑制转矩/转速脉动的过程中，无需提前获知被控电机转动惯量与电机粘滞系数等参数，而是根据电机控制系统反馈信息完成判断，从而提高了电机控制系统抑制转矩/转速脉动策略的兼容性与智能化程度。

在实际应用中，如图4-1与图4-2所示，为某数控机床伺服电机(极对数为3)，在基频频率为25Hz时，机床加工工件的情况下，未采用本技术方案中用于抑制转矩/转速脉动的方法时，q轴电流反馈波形如图4-1所示，q轴电流反馈波形的快速傅里叶变换分析(FFT，fast Fourier transform)如图4-2所示，此时25Hz处q轴电流谐波幅值为0.45A。

在实际应用中，如图5-1与图5-2所示，为某数控机床伺服电机(极对数为3)，在基频频率为25Hz时，机床加工工件的情况下，采用本技术方案中用于抑制转矩/转速脉动的方法时，q轴电流反馈波形如图5-1所示，q轴电流反馈波形的FFT分析如图5-2所示，此时25Hz处电流谐波幅值降低为0.08244A，为补偿前一次谐波的18.5％。

在实际应用中，如图6-1与图6-2所示，为某数控机床伺服电机(极对数为3)，在基频频率为25Hz时，机床加工工件的情况下，未采用本技术方案中用于抑制转矩/转速脉动的方法时，速度反馈波形如图6-1所示，速度反馈波形的FFT分析如图6-2所示，此时25Hz处速度谐波幅值为0.1587r/min。

在实际应用中，如图7-1与图7-2所示，为某数控机床伺服电机(极对数为3)，在基频频率为25Hz时，机床加工工件的情况下，采用本技术方案中用于抑制转矩/转速脉动的方法时，速度反馈波形如图7-1所示，速度反馈波形的FFT分析如图7-2所示，此时25Hz处速度谐波幅值为0.02248r/min，为补偿前一次谐波的14.2％。

结合图8所示，本公开实施例提供一种用于抑制转矩/转速脉动的装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于抑制转矩/转速脉动的方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于抑制转矩/转速脉动的方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种电机控制系统，包含上述的用于抑制转矩/转速脉动的装置。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。