[发明专利]一种基于自适应卡尔曼滤波的无刷直流电机系统辨识方法

权利要求书

1.一种基于自适应卡尔曼滤波的无刷直流电机系统辨识方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）选择实验参数，并采集实验数据；

以单位阶跃电压作为无刷直流电机系统的输入，得到其单位阶跃响应曲线，依据单位阶跃响应曲线得到过渡过程时间t_s，根据t_s选择无刷直流电机系统的输入信号周期t_input和采样周期t_sample。以周期为t_input的方波电压作为无刷直流电机系统的输入信号，以t_sample为采样周期采集无刷直流电机系统的输入电压u(k)和输出角速率ω(k)，其中k表示第k个采样时刻，其取值为k＝1，2，...X，X表示共采集X组数据，X通常的取值范围为X≥5000；

（2）建立无刷直流电机系统的离散模型结构；

建立无刷直流电机系统以电压为输入，以角速率为输出的传递函数G(s)，其中s为连续域复变量，将G(s)离散化，得到无刷直流电机系统的离散模型结构G(z)=z-db0+b1z-1+b2z-2+...+bnbz-nb1+a1z-1+a2z-2+...+anaz-na,]]>其中z为离散域复变量，z^-1为z的倒数，n_a、n_b分别为分母阶次和分子阶次，d为延迟时间，为无刷直流电机系统离散模型结构的待辨识参数；

（3）建立无刷直流电机系统的状态方程和量测方程，采用自适应卡尔曼滤波算法辨识电机系统模型参数；

依据步骤（2）中建立的离散模型结构，以待辨识参数为状态变量，以步骤（1）中采集的输入电压u(k)和输出角速率ω(k)作为量测值，以u(k-d-1),u(k-d-2),...,u(k-d-n_b)]作为量测矩阵，建立无刷直流电机系统的状态方程和量测方程为：

其中A(k)为k时刻的一步转移矩阵，ε(k-1)为k-1时刻的系统噪声，ξ(k)为k时刻的量测噪声。采用自适应卡尔曼滤波算法辨识模型参数，得到θ=[a1,a2,...ana,b0,b1,...bnb]T]]>在k时刻的参数辨识结果θ^(k)=[a^1(k),a^2(k),...a^na(k),]]>b^0(k),b^1(k)...b^nb(k)]T;]]>

（4）当参数辨识结果满足收敛条件后停止迭代，获得无刷直流电机系统的辨识模型G^(z)=z-db^0+b^1z-1+b^2z-2+...+b^nbz-nb1+a^1z-1+a^2z-2+...+a^naz-na.]]>