[发明专利]齿轮传动系统中间隙参数的闭环辨识方法和装置

权利要求书

1.一种齿轮传动系统中间隙参数的闭环辨识方法，其特征在于，所述方法包括：

根据伺服电机控制器参数调整齿轮传动系统处于闭环临界稳定状态，使伺服电机产生一个临界稳定的低频、低幅值的弱振正弦激励信号；

通过离散采样获取一段时间范围内所述齿轮传动系统中主动齿轮输入的激励角位移数据信号和从动齿轮输出的响应角位移数据信号；

提取多个完整周期内的所述主动齿轮输入的激励角位移数据信号和所述从动齿轮输出的响应角位移数据信号，并匹配同一周期内的输入数据和输出数据，对所述输入数据和所述输出数据进行傅立叶变换，获得所述输入数据的基波分量的幅值，以及所述输入数据与输出数据的基波分量之间的相位差；根据所述输入数据的基波分量的幅值，以及所述输入数据与输出数据的基波分量之间的相位差，采用迟滞特性的描述函数模型确定所述齿轮传动系统中的间隙参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据伺服电机控制器参数调整齿轮传动系统处于闭环临界稳定状态，包括：

根据系统传函整定伺服电机控制器参数以调整所述齿轮传动系统处于闭环临界稳定状态，所述系统传函的形式为：

其中，K是待定增益系数，K>0；τ是时间常数，τ＞0；n≥2为待定正整数；G_c(s)为位置环线性控制器的值，G_f(s)为位移测量滤波环节的值，G_p(s)为低频时驱动电机与齿轮传动系统构成的一阶环节的值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据系统传函整定伺服电机控制器参数，包括：

根据所述系统传函，采用因间隙的作用而交替出现的电机空载及加载现象，以及建立的间隙反向耦合非线性及其串联型描述函数模型整定伺服电机控制器参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用迟滞特性的描述函数模型确定所述齿轮传动系统中的间隙参数，包括：

所述迟滞特性的描述函数满足以下表达式：

其中，X₁(t)为输入数据X(t)的基波分量，其幅值为X_1m，X₁(jω)则为输入数据X₁(t)的傅立叶变换，Y₁(jω)则为输出数据Y₁(t)的傅立叶变换，m₀为齿轮传动比系数，2δ为待确定的间隙参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入数据的基波分量的幅值，以及所述输入数据与输出数据的基波分量之间的相位差，采用迟滞特性的描述函数模型确定所述齿轮传动系统中的间隙参数，包括：

采用根据X₁(t)的幅值X_1m及其与从动齿轮响应Y₁(t)之间相位差φ^*，可以获得真实的振荡点x^*，以及间隙参数δ的确定值其表达式是：

6.一种齿轮传动系统中间隙参数的闭环辨识装置，其特征在于，所述闭环辨识装置包括：

调整模块，用于根据伺服电机控制器参数调整齿轮传动系统处于闭环临界稳定状态，使伺服电机产生一个临界稳定的低频、低幅值的弱振正弦激励信号；

获取模块，用于通过离散采样获取一段时间范围内所述齿轮传动系统中主动齿轮输入的激励角位移数据信号和从动齿轮输出的响应角位移数据信号；

处理模块，用于提取多个完整周期内的所述主动齿轮输入的激励角位移数据信号和所述从动齿轮输出的响应角位移数据信号，并匹配同一周期内的输入和输出数据，对每个完整周期内的所述输入数据和所述输出数据进行傅里叶变换，获得所述输入数据的基波分量的幅值，以及所述输入数据与输出数据的基波分量之间的相位差；

所述处理模块，还用于根据所述输入数据的基波分量的幅值，以及所述输入数据与输出数据的基波分量之间的相位差，采用迟滞特性的描述函数模型确定所述齿轮传动系统中的间隙参数。