[发明专利]一种复杂力学系统动力学参数的抗干扰标定方法

说明书

本发明公开一种复杂力学系统动力学参数的抗干扰标定方法，针对慢变干扰情况进行分析，在理想化的复杂力学系统动力学模型中加入集总力矩干扰项，从而使得所构建的模型能够更为准确地反映系统的实际状况；通过对预估干扰的复杂力学系统动力学模型中的已知的状态变量进行对应的时间域上的求导，将预估干扰的复杂力学系统动力学模型中的干扰化解，削弱干扰对系统参数标定的影响。本发明既考虑到外界的干扰，又保证了复杂力学系统模型的准确性，其能够在不增加外部设备和经济成本的条件下，有效且准确的标定复杂力学系统中的动力学参数。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种复杂力学系统动力学参数的抗干扰标定方法。

背景技术

机械系统力学模型在自动控制领域中占据着关键的地位。在机械系统的描述和控制器的设计中，采用动力学模型对系统进行动态表征，设计相关控制器实现自动控制，这是一种常用的技术方法，其中力学系统模型中动力学参数是用于表征系统动态的重要组成部分。动力学参数的精确性对系统的描述及其自动控制具有不可或缺的影响。

力学系统的复杂程度决定着获取动力学参数的难易程度，而动力学参数的精确度决定着力学系统的准确性。一般情况下，力学系统越复杂其动力学参数的标定就越困难，常规标定系统动力学参数可采用实际测量物理参数、三维模型测量参数或结合离线分体测量参数的方式按一定的规则进行数值计算标定；也可以通过逆向参数辨识的方法标定。然而，上述提及的方式均在理想条件或不考虑干扰影响的情况下标定动力学参数，其标识结果与真实值误差较大，因此提高复杂力学系统动力学参数抗干扰标定的精确度，具有重要的理论意义和工程价值。

发明内容

本发明所要解决的是现有力学系统的动力学参数的标定方法的标识结果与真实值误差较大的问题，提供一种复杂力学系统动力学参数的抗干扰标定方法，能有效的计算复杂力学系统的动力学参数，同时也能削弱因外界客观产生的未知干扰对复杂力学系统动力学参数标定的影响。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复杂力学系统动力学参数的抗干扰标定方法，包括步骤如下：

步骤1、针对复杂力学系统建立对应的复杂力学系统动力学模型：

步骤2、分析复杂力学系统在实际工况下可能受到的干扰情况，并以集总力矩干扰项的形式补偿于复杂力学系统动力学模型中，得到预估干扰的复杂力学系统动力学模型：

步骤3、先根据系统设计需求对预估干扰的复杂力学系统动力学模型进行变量分离，分离出其中的已知的状态变量和未知的动力学参数变量；再将已知的状态变量作为常数矩阵，将未知的动力学参数变量作为待求解矩阵，得到重组后的复杂力学系统动力学模型；

步骤4、对重组后的复杂力学系统动力学模型中的已知的状态变量进行对应的时间域上的求导，其中求导阶次与预估的干扰模型的集总力矩干扰项Δf(t)的阶次相同，以将重组后的复杂力学系统动力学模型转换为无干扰的复杂力学系统动力学模型；

步骤5、利用不同环境下的样本数据对无干扰的复杂力学系统动力学模型进行验证：如果满足验证要求，则无干扰的复杂力学系统动力学模型即为抗干扰标定的复杂力学系统动力学模型；否则，返回步骤2，对集总力矩干扰项进行调整；

其中，M为系统惯性矩阵，为加速度状态，C为系统阻尼系数矩阵，为速度状态，K为系统刚度矩阵，q(t)为位移状态，f(t)为外力力矩，Δf(t)为集总力矩干扰项。

上述步骤2中，需要确定预估干扰的复杂力学系统动力学模型中的集总力矩干扰项的阶次。

上述步骤5的验证过程如下：

步骤5.1、将样本数据中的已知的状态变量带入到无干扰的复杂力学系统动力学模型中，求解得到动力学参数变量；