[發(fā)明專利]一種伺服系統(tǒng)頻域辨識系統(tǒng)及辨識方法

有效

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• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107065524B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李世華;吳超;付勝國;張敏;楊凱峰;李軍良;錢巍
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);南京埃斯頓自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

本發(fā)明公開了一種伺服系統(tǒng)頻域辨識系統(tǒng)及辨識方法，其中辨識系統(tǒng)包括電機(jī)參數(shù)讀入模塊，讀取伺服系統(tǒng)中所用伺服電機(jī)的額定電流和伺服電機(jī)的參考負(fù)載慣量比；幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列生成模塊，生成幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列；速度開環(huán)測試模塊，采集測試結(jié)構(gòu)的電機(jī)轉(zhuǎn)速；頻率特性求解模塊，得到伺服系統(tǒng)的頻率特性；頻率模型辨識模塊，建立待求頻率模型，通過待求頻率模型來逼近頻率特性求解模塊得到的頻率特性。本發(fā)明的頻率模型辨識方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有可靠性和準(zhǔn)確性更高的有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)傳遞函數(shù)的辨識方法，具體涉及一種基于幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列和遺傳函數(shù)的伺服系統(tǒng)頻域辨識系統(tǒng)及辨識方法。

背景技術(shù)

伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)、國防科技、航空航天等領(lǐng)域。在以往對伺服系統(tǒng)的分析和研究中，大多采用時域方法。直接在時域中對系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以得到系統(tǒng)時間響應(yīng)的基本信息，比如超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等等，具有概念簡單、容易理解的優(yōu)點(diǎn)；但是僅僅依靠時域的方法，僅僅能夠滿足伺服系統(tǒng)的基本要求，不能滿足振動頻率、帶寬分析等高級需求。而如果采用頻域方法，將很方便地了解伺服系統(tǒng)的振動頻率、帶寬等高級性能指標(biāo)，有利于進(jìn)一步改善伺服系統(tǒng)的性能。

關(guān)于伺服系統(tǒng)分析的頻域方法，目前國外很多伺服產(chǎn)品已經(jīng)集成了機(jī)械特性測試的功能，它們的目的主要限于識別出帶載系統(tǒng)的諧振頻率點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行濾波器、陷波器的設(shè)定。日本的安川、三菱伺服驅(qū)動器可以通過執(zhí)行特定的機(jī)械分析模塊，自動給定某一預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩信號，驅(qū)動電機(jī)及負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，對轉(zhuǎn)矩到轉(zhuǎn)速之間的頻率特性進(jìn)行測試，最終在上位機(jī)軟件中顯示所得的頻率特性曲線，并且可以讀取到諧振點(diǎn)的頻率值、幅值與相位。但是以日本安川、三菱為代表的現(xiàn)有技術(shù)在給定的轉(zhuǎn)矩信號中缺乏信號幅值自適應(yīng)的功能，導(dǎo)致在絲杠、皮帶輪等執(zhí)行機(jī)構(gòu)下由于轉(zhuǎn)矩信號的幅值和頻率可能過大，而存在損傷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的風(fēng)險，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)可靠性的不足。伺服系統(tǒng)頻域辨識過程中可靠性的問題和辨識準(zhǔn)確性是今后伺服系統(tǒng)頻域辨識的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種提高伺服系統(tǒng)頻域辨識可靠性和準(zhǔn)確性的伺服系統(tǒng)頻域辨識系統(tǒng)及辨識方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種伺服系統(tǒng)頻域辨識系統(tǒng)，其特征在于，包括：

電機(jī)參數(shù)讀入模塊，讀取伺服系統(tǒng)中所用伺服電機(jī)的額定電流In和伺服電機(jī)的參考負(fù)載慣量比IR；

幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列生成模塊，根據(jù)所述參數(shù)讀取模塊所讀入的額定電 流In和參考負(fù)載慣量比IR生成幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列Iq_test；

速度開環(huán)測試模塊，構(gòu)建一種伺服系統(tǒng)速度開環(huán)的測試結(jié)構(gòu)，并將幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列生成模塊生成的自適應(yīng)隨機(jī)測試序列Iq_test作為給定電流Iqr，采集測試結(jié)構(gòu)的電機(jī)轉(zhuǎn)速n；

頻率特性求解模塊，對幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列生成模塊生成的自適應(yīng)隨機(jī)測試序列Iq_test和速度開環(huán)測試模塊所采集的電機(jī)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行傅里葉變換，得到伺服系統(tǒng)的頻率特性F(ω)；

頻率模型辨識模塊，建立待求頻率模型G(ω)，通過待求頻率模型G(ω)來逼近頻率特性求解模塊得到的頻率特性F(ω)。

一種基于幅值自適應(yīng)隨機(jī)序列和遺傳函數(shù)的伺服系統(tǒng)頻域辨識的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：電機(jī)參數(shù)讀入步驟，讀取伺服系統(tǒng)中所用伺服電機(jī)的額定電流In和伺服電機(jī)的參考負(fù)載慣量比IR。

步驟二：幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列生成步驟，根據(jù)步驟一所讀入的額定電流In和參考負(fù)載慣量比IR生成幅值自適應(yīng)隨機(jī)測試序列Iq_test。

步驟三：速度開環(huán)測試步驟，構(gòu)建一種伺服系統(tǒng)速度開環(huán)的測試結(jié)構(gòu)，并將步驟二生成的自適應(yīng)隨機(jī)測試序列Iq_test作為給定電流Iqr，采集此時的電機(jī)轉(zhuǎn)速n。