[发明专利]基于频域响应的调速系统齿轮传动机构辨识建模方法

摘要

本发明公开了一种基于频域响应的调速系统齿轮传动机构辨识建模方法。针对传统结构静力学分析参数建模方法的缺陷，通过对实际系统进行激励‑响应试验，辨识构建传动机构的非线性模型，获得齿轮传动机构在系统动态调速过程中的动态响应特性和非线性特性，保证调速系统齿轮传动机构模型更接近被辨识的真实机构，为上层系统建模分析提供有效依据。本发明可应用于调速系统的控制算法设计、故障诊断和故障分析，以及作为新系统设计的设计参考。

主权项

一种基于频域响应的调速系统齿轮传动机构辨识建模方法，其特征在于，包括如下步骤：1)确定辨识对象：选取调速系统中使用的齿轮传动机构作为辨识对象；若调速系统中除了齿轮传动机构还包括其他传动方式，则选取初级齿轮输入和末级齿轮输出之间的机构作为辨识对象；2)确定辨识的输入输出信号：选取齿轮传动机构的输入输出转矩、速度和位置作为辨识的输入输出信号；其中，辨识的输入信号是驱动机构施加给齿轮传动机构的转矩、位置和速度，辨识的输出信号是齿轮传动机构施加给负载的转矩、位置和速度；3)确定激励信号及其参数：选取正弦速度信号作为输入激励信号；根据传动机构的调速范围计算激励信号幅值，根据调速系统的响应速度要求计算激励信号带宽；4)获得待辨识系统激励响应：生成激励信号，搭建实验环境，实施激励‑响应试验，对真实系统中的齿轮传动机构施加激励信号，并记录齿轮传动机构的激励响应；在此过程中，首先试运行，检测信号采集和记录是否有效，试运行通过后，开始正式试验并记录输入‑输出数据；5)数据预处理和初步分析：对数据进行预处理，并对数据进行初步分析，判断数据是否有效；若数据无效，重复进行步骤4)，直至数据有效；6)基于频域响应的辨识建模：根据齿轮传动机构对激励信号的响应数据，采用BP神经网络进行数据拟合，获得具备非线性特征的齿轮传动机构传递函数，建立齿轮传动机构的辨识模型；7)辨识模型验证：将辨识的输入信号注入辨识模型进行计算机仿真，获得模型响应数据，通过统计模型响应与实测齿轮传动机构的输出信号均方根误差，验证辨识模型的有效性；当误差不满足要求时，使用最小二乘法进行误差修正，重复进行步骤6)，直至模型有效。