[发明专利]匀速和变加速运动状态分离的永磁同步直线电机摩擦力辨识方法

权利要求书

1.一种匀速和变加速运动状态分离的永磁同步直线电机摩擦力辨识方法，其特征在于：首先，根据摩擦力特性构建摩擦力模型F_model，其中包含匀速摩擦力模型F_{model_V}和变加速摩擦力模型F_{model_A}；其次，计算匀速摩擦力实际值F_{fact_V}，结合列文伯格-马尔夸特算法，利用容差的限制条件，对F_{model_V}进行辨识；再次，计算出变加速摩擦力实际值F_{fact_A}，进一步完成F_{model_A}的辨识；最后，将F_{model_V}、F_{model_A}相加，完成F_model的辨识。

2.根据权利要求1所述的匀速和变加速运动状态分离的永磁同步直线电机摩擦力辨识方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：构建摩擦力模型：

考虑实际的摩擦力受到速度和加速度的共同影响，对此构建摩擦力模型：

F_model＝F_{model_V}+F_{model_A} (1)

式中，F_model为总摩擦力模型，F_{model_V}为匀速摩擦力模型，F_{model_A}为变加速摩擦力模型，具体表达式分别为：

式中，F_c为库仑摩擦力；F_s为最大静摩擦力；V_s为F_V的特征速度；k₁为预滑动系数；B为粘滞摩擦系数；b是粘滞饱和系数；v为动子线速度；

式中，F_a是F_{model_A}的力系数；A_s是F_{model_A}的特征加速度；n_a是F_{model_A}的经验常数；k₂为F_{model_A}的饱和系数；ΔF_a(v,a)是关于F_a的修正函数；F₁是动子正向加速的修正力；F₂是动子正向减速的修正力；F₃是动子反向加速的修正力；F₄是动子反向减速的修正力；a为动子加速度；

步骤S2：构建辨识的最小二乘形式：

式中：F_Δ表示摩擦力模型预测与实际数据的差函数方程；ε表示容差；η为调节系数；c为式(2)、式(3)模型中需要辨识的参数集；

步骤S3：利用如下的迭代方程进行参数集的辨识：

式中，J为F_Δ的雅各比矩阵，其中F_k＝F_Δ(c_k)；用“k”表示变量第k时刻的值；在迭代过程中，F_{model_V}、F_{model_A}对应的容差为ε_V、ε_A；I表示单位矩阵；

步骤S4：给予动子匀速运动指令，计算动子匀速运动下对应的摩擦力:

F_{fact_V}＝K_fI_q (6)

式中，F_{fact_V}为匀速摩擦力实际值；K_f为电磁推力系数；I_q为动子匀速运动下的q轴电流；

步骤S5：根据构建的F_{model_V}以及计算的F_{fact_V}，利用式(4)、式(5)和迭代容差ε_V得到F_{model_V}中各参数的最优解：

c_V＝{F_c F_s V_s k₁ B b} (7)

步骤S6：给予动子变加速运动指令，计算变加速摩擦力实际值：

F_{fact_A}＝K_fi_q-Ma-F_{model_V} (8)

式中，F_{fact_A}为变加速摩擦力实际值；i_q为动子变加速运动下的q轴电流；M为动子质量；a为动子加速度；

步骤S7：根据构建的F_{model_A}以及计算的据F_{fact_A}，利用(4)、式(5)和迭代容差ε_A得到F_{model_A}中各参数的最优解：

c_A＝{F_a A_s n_a k₂ F₁ F₂ F₃ F₄} (9)

步骤S8：根据式(1)得到辨识完成的总摩擦力F_model。