[發(fā)明專利]齒輪傳動系統(tǒng)中間隙參數(shù)的閉環(huán)辨識方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810045469.5
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108050965B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張珩;肖歆昕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00;G01M13/021
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種齒輪傳動系統(tǒng)中間隙參數(shù)的閉環(huán)辨識方法，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)伺服電機(jī)控制器參數(shù)調(diào)整齒輪傳動系統(tǒng)處于閉環(huán)臨界穩(wěn)定狀態(tài)，使伺服電機(jī)產(chǎn)生一個臨界穩(wěn)定的低頻、低幅值的弱振正弦激勵信號；

通過離散采樣獲取一段時間范圍內(nèi)所述齒輪傳動系統(tǒng)中主動齒輪輸入的激勵角位移數(shù)據(jù)信號和從動齒輪輸出的響應(yīng)角位移數(shù)據(jù)信號；

提取多個完整周期內(nèi)的所述主動齒輪輸入的激勵角位移數(shù)據(jù)信號和所述從動齒輪輸出的響應(yīng)角位移數(shù)據(jù)信號，并匹配同一周期內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，對所述輸入數(shù)據(jù)和所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，獲得所述輸入數(shù)據(jù)的基波分量的幅值，以及所述輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的基波分量之間的相位差；根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)的基波分量的幅值，以及所述輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的基波分量之間的相位差，采用遲滯特性的描述函數(shù)模型確定所述齒輪傳動系統(tǒng)中的間隙參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)伺服電機(jī)控制器參數(shù)調(diào)整齒輪傳動系統(tǒng)處于閉環(huán)臨界穩(wěn)定狀態(tài)，包括：

根據(jù)系統(tǒng)傳函整定伺服電機(jī)控制器參數(shù)以調(diào)整所述齒輪傳動系統(tǒng)處于閉環(huán)臨界穩(wěn)定狀態(tài)，所述系統(tǒng)傳函的形式為：

其中，K是待定增益系數(shù)，K>0；τ是時間常數(shù)，τ＞0；n≥2為待定正整數(shù)；G_c(s)為位置環(huán)線性控制器的值，G_f(s)為位移測量濾波環(huán)節(jié)的值，G_p(s)為低頻時驅(qū)動電機(jī)與齒輪傳動系統(tǒng)構(gòu)成的一階環(huán)節(jié)的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)系統(tǒng)傳函整定伺服電機(jī)控制器參數(shù)，包括：

根據(jù)所述系統(tǒng)傳函，采用因間隙的作用而交替出現(xiàn)的電機(jī)空載及加載現(xiàn)象，以及建立的間隙反向耦合非線性及其串聯(lián)型描述函數(shù)模型整定伺服電機(jī)控制器參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用遲滯特性的描述函數(shù)模型確定所述齒輪傳動系統(tǒng)中的間隙參數(shù)，包括：

所述遲滯特性的描述函數(shù)滿足以下表達(dá)式：

其中，X₁(t)為輸入數(shù)據(jù)X(t)的基波分量，其幅值為X_1m，X₁(jω)則為輸入數(shù)據(jù)X₁(t)的傅立葉變換，Y₁(jω)則為輸出數(shù)據(jù)Y₁(t)的傅立葉變換，m₀為齒輪傳動比系數(shù)，2δ為待確定的間隙參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)的基波分量的幅值，以及所述輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的基波分量之間的相位差，采用遲滯特性的描述函數(shù)模型確定所述齒輪傳動系統(tǒng)中的間隙參數(shù)，包括：

采用根據(jù)X₁(t)的幅值X_1m及其與從動齒輪響應(yīng)Y₁(t)之間相位差φ^*，可以獲得真實(shí)的振蕩點(diǎn)x^*，以及間隙參數(shù)δ的確定值其表達(dá)式是：

6.一種齒輪傳動系統(tǒng)中間隙參數(shù)的閉環(huán)辨識裝置，其特征在于，所述閉環(huán)辨識裝置包括：

調(diào)整模塊，用于根據(jù)伺服電機(jī)控制器參數(shù)調(diào)整齒輪傳動系統(tǒng)處于閉環(huán)臨界穩(wěn)定狀態(tài)，使伺服電機(jī)產(chǎn)生一個臨界穩(wěn)定的低頻、低幅值的弱振正弦激勵信號；

獲取模塊，用于通過離散采樣獲取一段時間范圍內(nèi)所述齒輪傳動系統(tǒng)中主動齒輪輸入的激勵角位移數(shù)據(jù)信號和從動齒輪輸出的響應(yīng)角位移數(shù)據(jù)信號；

處理模塊，用于提取多個完整周期內(nèi)的所述主動齒輪輸入的激勵角位移數(shù)據(jù)信號和所述從動齒輪輸出的響應(yīng)角位移數(shù)據(jù)信號，并匹配同一周期內(nèi)的輸入和輸出數(shù)據(jù)，對每個完整周期內(nèi)的所述輸入數(shù)據(jù)和所述輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，獲得所述輸入數(shù)據(jù)的基波分量的幅值，以及所述輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的基波分量之間的相位差；

所述處理模塊，還用于根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)的基波分量的幅值，以及所述輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的基波分量之間的相位差，采用遲滯特性的描述函數(shù)模型確定所述齒輪傳動系統(tǒng)中的間隙參數(shù)。