[发明专利]一种转动设备的参数辨识方法和装置

权利要求书

1.一种转动设备的参数辨识方法，其特征在于，包括：

S1：建立所述转动设备在转动过程的运动状态描述方程；

S2：将所述转动设备各参数整个随时间变化过程划分为若干均匀时间区间，基于所述运动状态描述方程采用二次曲线拟合设备参数变化过程并建立最小二乘算法辨识方程；

S3：利用粒子群算法优化参数区间大小，并采用奇异值分解法求解出所述最小二乘算法辨识方程的解，从而得出所述转动设备运动过程中的参数时变值，所述参数时变值包括：运动过程中每个时间点对应的转动惯量J、偏载转矩T_L、阻尼系数C大小以及常数值K。

2.如权利要求1所述的转动设备的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

当所述转动设备绕转轴转动时，根据转动定律建立所述运动状态描述方程：

J(t)α＝T_e(t)-T_L(t)-Kθ-Cω或J(t)α+T_L(t)+Kθ+Cω＝T_e(t)；

其中，T_L(t)＝Grsin(θ(t))，J为转动惯量，T_e为驱动转矩，T_L(t)为重心偏载，G为质心，r为质心偏离转轴距离，α、ω、θ分别为角加速度、角速度、角度，K为扭杆扭转常数，C为阻尼系数。

3.如权利要求1或2所述的转动设备的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S201：设定一组PID控制参数，所述转动设备按工况需求转动若干个周期ΔT，借助力传感器及角加速度传感器测量运动过程的驱动力矩和角加度，并对前预设个周期进行采样；

S202：对所述角加速度进行梯形积分求得每个采样点角速度和角度大小，由此将所述运动状态写成：

S203：对一个周期内的时变参数：转动惯量J、偏载转矩T_L和阻尼系数C进行区间划分，即将各参数整个周期ΔT划分成若干个大小相等的短时区间，区间大小为N_w，区间总数为n_w；

S204：利用二次曲线(y＝k₁x²+k₂x+k₃)拟合单个区间的参数变化：

其中，T_i分别为各参数第i个短时区间开始时间点，k₁、k₂、k₃分别为二次项、一次项、常数项系数；

S205：根据所述运动状态描述方程建立运动周期ΔT内最小二乘算法辨识方程Φ×Θ＝F。

4.如权利要求1所述的转动设备的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S204中：

Φ_K＝[θ(1) θ(2)…θ(N-1) θ(N)]^T；

F_N×1＝[T_e1 T_e2…T_eN]^T。

5.如权利要求1所述的转动设备的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S301：引入机器学习留出法评估方法调节PID控制器参数，获得多组实验数据作为测试集，第i组数据为Group(i)：{α_i ω_i θ_i T_ei}；

S302：确定优化问题，令E_i为辨识结果对于第i组测试数据的测试误差向量，旨在寻得估计值使得即

S303：利用粒子群优化算法寻优得出全局最优解G_best以及其对应的自变量N_w；

S304：根据优化出的N_w计算出对应的区间总数n_w，代入所述最小二乘辨识方程利用奇异值分解法求得每个时间点对应的转动惯量J、偏载转矩T_L、阻尼系数C大小以及常数值K。