[发明专利]一种有限转角机电伺服系统的模型参数辨识方法

权利要求书

1.一种有限转角机电伺服系统的模型参数辨识方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、根据机电伺服系统的结构建立机电伺服系统机理模型，即机电伺服系统开环传递函数模型G(s)的具体过程为：

机电伺服系统机理模型为：

式中，i_d,i_q为同步旋转d-q坐标系中的直轴电流和交轴电流，d为直轴，q为交轴；ω_r为电机机械角速度；r_e为电机等效电阻；L为电机电枢电感；J_Σ为轴系总转动惯量；D为电机旋转时的摩擦系数；T_l为干扰力矩，包含摩擦力矩及波动力矩；P_m为电机极对数；ψ_f为转子永磁效应对应的每对磁极磁通；u_d,u_q为同步旋转d-q坐标系中的直轴电压和交轴电压；为微分算子；

忽略机电伺服系统机理模型中i_d的影响，通过控制i_q来直接控制电机的力矩输出，即

根据式(2)，将电机电流反馈放大系数k_f设为1，并忽略电机旋转时的摩擦系数D，令反电势系数电机力矩系数机电伺服系统机理模型变为

则由实际控制信号u到位置输出θ的机电伺服系统开环传递函数模型为：

式中，G(s)为机电伺服系统开环传递函数模型，s为拉普拉斯算子，k_ps为电机驱动器放大系数，k_V为电机电流放大系数；记为电磁时间常数，J_Σ为轴系总转动惯量，为机电时间常数，为标称模型等效增益，式(3)简化为：

对于机电伺服系统，满足τ_m＞＞τ_e，所以上式(4)又简化为：

至此，机电伺服系统开环传递函数模型G(s)建立完毕；

步骤二、在机电伺服系统闭环的状态下，输入信号幅值为A_r、频率为f的正弦信号，使用相关辨识法获得该频率点上的实际控制信号幅值A_u；

步骤三、建立步骤二中输入信号幅值A_r与对应频率点上的实际控制信号幅值A_u的线性关系，根据所需理想控制信号幅值计算补偿信号幅值ΔA；

步骤四、根据步骤三中得到的补偿信号幅值ΔA，将输入信号幅值从A_r变到实际信号幅值A_r′；

步骤五、令步骤二中的A_r＝A_r′，重复步骤二到四，直到实际控制信号幅值A_u与理想控制信号幅值相等，对此时的实际控制信号u和位置信号θ进行FFT数据处理，获得机电伺服系统模型在频率f上的幅相特性；

所述幅相特性包括幅值比和相角差；

步骤六、改变输入信号频率f，重复步骤二到步骤五，得到所需频带内各频率点的幅相特性；

步骤七、使用最小二乘法对步骤六中得到的各频率点的幅相特性数据进行拟合，得到步骤一中的机电伺服系统开环传递函数模型的参数τ_e、τ_m和K；

τ_e为电磁时间常数，τ_m为机电时间常数，K为标称模型等效增益。