本發(fā)明涉及深空探測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法及裝置。

背景技術(shù)：

深空探測領(lǐng)域的不斷發(fā)展對地基大口徑光電成像望遠(yuǎn)鏡的軸系控制技術(shù)提出了越來越高的要求，其控制精度需達(dá)到角秒級(jí)別，而對望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)的辨識(shí)是望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)建模、仿真及主軸控制器設(shè)計(jì)的前提，其中所辨識(shí)的望遠(yuǎn)鏡主軸參數(shù)包括等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、機(jī)械時(shí)間常數(shù)以及由軸系摩擦引起的常值擾動(dòng)力矩。由于當(dāng)望遠(yuǎn)鏡軸系的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量發(fā)生變化時(shí)，其它兩個(gè)參數(shù)也隨之發(fā)生變化，因此一旦望遠(yuǎn)鏡因負(fù)載或使用環(huán)境變化等引起軸系等效慣量發(fā)生變化，則需要對這三個(gè)參數(shù)重新進(jìn)行辨識(shí)。

目前工程上普遍采用的參數(shù)辨識(shí)方法是多次開環(huán)測試方法，即通過對被控對象輸入多組不同的常值電壓，記錄每一個(gè)常值電壓輸入情況下系統(tǒng)的速度響應(yīng)數(shù)據(jù)，通過離線處理的方式分析出每組速度響應(yīng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)值以及過渡過程時(shí)間，進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)融合方式估計(jì)出上述三個(gè)參數(shù)，但是該方法有以下局限性：(1)開環(huán)實(shí)驗(yàn)的次數(shù)需要兩次以上，因此所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長；(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行線下處理，不能在線實(shí)時(shí)完成，降低了參數(shù)辨識(shí)的效率；(3)為了使得速度響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)范圍，實(shí)驗(yàn)時(shí)間持續(xù)較長的同時(shí)需要軸系旋轉(zhuǎn)的角度也較大，這在軸系存在機(jī)械限位時(shí)操作受限，不方便實(shí)驗(yàn)的開展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有參數(shù)辨識(shí)方法中存在的開環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)間長、辨識(shí)效率低以及所需軸系旋轉(zhuǎn)角度大問題，提供一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法及裝置。

為解決上述問題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法，所述方法包括以下步驟：

獲取電壓輸入信號(hào)，所述電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件；

采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)；

根據(jù)所述軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值；

根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提出一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置，所述裝置包括：

獲取單元，用于獲取電壓輸入信號(hào)，所述電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件；

采集單元，用于采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)；

迭代計(jì)算單元，用于根據(jù)所述軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值；

參數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)。

上述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法及裝置給出了一種能夠在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的軸系參數(shù)快速辨識(shí)方法，當(dāng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量發(fā)生變化時(shí)，通過實(shí)施本發(fā)明能夠快速地給出被控對象新的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，而且本發(fā)明的計(jì)算過程均可以在線實(shí)現(xiàn)，一次實(shí)驗(yàn)即可辨識(shí)出全部待辨識(shí)參數(shù)，辨識(shí)時(shí)間短，所需軸系旋轉(zhuǎn)角度小，有利于工程實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明涉及直流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)，具體涉及方位軸系的參數(shù)辨識(shí)以及俯仰軸系的參數(shù)辨識(shí)，由于兩個(gè)軸相互獨(dú)立，且驅(qū)動(dòng)原理相同，因此本發(fā)明的實(shí)施例中僅以方位軸系參數(shù)辨識(shí)為例進(jìn)行描述，俯仰軸系參數(shù)辨識(shí)方法與方位軸系參數(shù)辨識(shí)方法相同，故不再贅述。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法，該方法包括以下步驟：

S100獲取電壓輸入信號(hào)，所述電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件；

S200采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)；

S300根據(jù)所述軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值；

S400根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)。

本發(fā)明直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系包括直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的方位軸系和俯仰軸系，即本發(fā)明所提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法對直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的方位軸系和俯仰軸系的參數(shù)辨識(shí)均適用。

根據(jù)直流力矩電機(jī)的原理，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)方程的形式如下：

其中，ω代表方位軸角速度，u代表方位軸控制電壓，R是電機(jī)電阻，K_T是電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，J是望遠(yuǎn)鏡軸系等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，T_m是望遠(yuǎn)鏡軸系機(jī)械時(shí)間常數(shù)，τ_d是由摩擦力引起的常值擾動(dòng)力矩。

采用前向歐拉方法將方程(1)離散化，則有

其中，T_s是采樣周期，令φ_k＝[ω_k u_k 1]^T,則(2)式可寫為如下形式：

ω_k+1＝φ_k^Tη (3)

本實(shí)施例的目的就是對待辨識(shí)參數(shù)η進(jìn)行在線辨識(shí)，當(dāng)?shù)玫酱孀R(shí)參數(shù)η的估計(jì)值時(shí)，待辨識(shí)的三個(gè)參數(shù)的估計(jì)值由下式給出

即

具體地，在本實(shí)施例中，步驟S100獲取電壓輸入信號(hào)且該電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件，其中持續(xù)激勵(lì)條件是系統(tǒng)辨識(shí)理論中的一個(gè)成熟概念，是由Astrom在1965年提出的，它是指在辨識(shí)時(shí)間內(nèi)過程的動(dòng)態(tài)必須被輸入信號(hào)持續(xù)激勵(lì)，或者在實(shí)驗(yàn)期間，輸入信號(hào)必須充分激勵(lì)過程的所有模態(tài)。

作為一種具體的實(shí)施方式，根據(jù)直流力矩電機(jī)的原理以及迭代最小二乘算法原理，獲取的電壓輸入信號(hào)可以利用一種簡便易實(shí)現(xiàn)的控制參考輸入實(shí)現(xiàn)，電壓輸入信號(hào)的具體形式如下：

其中，C₁和C₂是兩個(gè)常值電壓且C₁≠C₂，t₀為輸入電壓C₁的結(jié)束時(shí)間，t_end為輸入電壓C₂的結(jié)束時(shí)間。特別地，根據(jù)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，C₁可以在區(qū)間內(nèi)取值，C₂可以在區(qū)間內(nèi)取值，其中U_c是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系的母線電壓，t₀在[2s,4s]區(qū)間內(nèi)取值，t_end在 [t₀+2s,t₀+4s]區(qū)間內(nèi)取值即可，通過選取合適的C₁、C₂、t₀和t_end可以達(dá)到相對滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

S200采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)。在本步驟中，以步驟S100獲取的電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)，在電壓輸入信號(hào)的作用下，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)輸出軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)，采集該軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)。

在步驟S300中，根據(jù)軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值。在本步驟中，優(yōu)選地，待辨識(shí)參數(shù)包括直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、機(jī)械時(shí)間常數(shù)和常值擾動(dòng)力矩，這些辨識(shí)參數(shù)一方面可以應(yīng)用于系統(tǒng)建模、仿真及控制器的設(shè)計(jì)，另一方面，當(dāng)所使用的望遠(yuǎn)鏡主軸控制算法依賴于被控對象參數(shù)時(shí)(如內(nèi)膜控制方法等)，可以使用參數(shù)估計(jì)值對控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，使得在被控對象發(fā)生變化時(shí)控制算法仍能達(dá)到高精度的控制效果。本步驟利用迭代最小二乘算法進(jìn)行迭代計(jì)算時(shí)，迭代算法的初值可以是預(yù)設(shè)的初值，包括待辨識(shí)參數(shù)η的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀和迭代矩陣P_k的預(yù)設(shè)迭代矩陣初值P₀，根據(jù)軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值P₀，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值。本步驟通過迭代最小二乘算法計(jì)算待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值，具體過程如下：

構(gòu)造觀測向量φ_k＝[ω_k u_k 1]^T，令其中，u_k為電壓輸入信號(hào)，ω_k為軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)，根據(jù)迭代最小二乘算法的原理，P_k滿足如下迭代計(jì)算公式

而待辨識(shí)參數(shù)η在第k步的迭代估計(jì)值為

在線迭代計(jì)算待辨識(shí)參數(shù)η的估計(jì)值時(shí)，理論上有若待辨識(shí)參數(shù)η在第k步的迭代估計(jì)值η_k+1收斂，則將估計(jì)值η_k+1作為收斂估計(jì)值。根據(jù)仿真及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中只需幾秒時(shí)間參數(shù)η_k+1即可收斂至參數(shù)真值的可接受誤差范圍內(nèi)，完成了參數(shù)的辨識(shí)。

最后，在步驟S400中，根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)，具體計(jì)算方法如公式(4)所示。

作為一種具體的實(shí)施方式，由于進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算時(shí)，其計(jì)算結(jié)果的收斂性并不依賴于初值的選取，因此本實(shí)施方式可以選取如下簡單形式的初值，以減少迭代計(jì)算的計(jì)算量，提高參數(shù)辨識(shí)的效率：

選取待辨識(shí)參數(shù)η的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀為η₀＝[0 0 0]^T；

選取迭代最小二乘算法的預(yù)設(shè)迭代矩陣初值為

本實(shí)施例所提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)識(shí)別方法與目前工程中廣泛使用的多次開環(huán)辨識(shí)方法相比，本發(fā)明所提出的方法僅需一次實(shí)驗(yàn)即可完成待識(shí)別參數(shù)的估計(jì)，且算法通過迭代在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，無需線下處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后直接輸出參數(shù)的估計(jì)值，所需辨識(shí)時(shí)間短，同時(shí)所需軸系旋轉(zhuǎn)的角度小，更利于實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明說提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法尤其適用于對外場設(shè)備參數(shù)的快速辨識(shí)及控制算法中參數(shù)的實(shí)時(shí)快速更新。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置，該裝置包括：

獲取單元100，用于獲取電壓輸入信號(hào)，所述電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件；

采集單元200，用于采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)；

迭代計(jì)算單元300，用于根據(jù)所述軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值；

參數(shù)計(jì)算單元400，用于根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)。

本發(fā)明直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系包括直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的方位軸系和俯仰軸系，即本發(fā)明所提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置對直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的方位軸系和俯仰軸系的參數(shù)辨識(shí)均適用。

根據(jù)直流力矩電機(jī)的原理，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)方程的形式如下：

其中，ω代表方位軸角速度，u代表方位軸控制電壓，R是電機(jī)電阻，K_T是電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，J是望遠(yuǎn)鏡軸系等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，T_m是望遠(yuǎn)鏡軸系機(jī)械時(shí)間常數(shù)，τ_d是由摩擦力引起的常值擾動(dòng)力矩。

采用前向歐拉方法將方程(1)離散化，則有

其中，T_s是采樣周期，令φ_k＝[ω_k u_k 1]^T,則(2)式可寫為如下形式：

ω_k+1＝φ_k^Tη (3)

本實(shí)施例的目的就是對待辨識(shí)參數(shù)η進(jìn)行在線辨識(shí)，當(dāng)?shù)玫酱孀R(shí)參數(shù)η的估計(jì)值時(shí)，待辨識(shí)的三個(gè)參數(shù)的估計(jì)值由下式給出

即

具體地，在本實(shí)施例中，獲取單元100獲取電壓輸入信號(hào)且該電壓輸入信號(hào)滿足參數(shù)辨識(shí)的持續(xù)激勵(lì)條件，其中持續(xù)激勵(lì)條件是系統(tǒng)辨識(shí)理論中的一個(gè)成熟概念，是由Astrom在1965年提出的，它是指在辨識(shí)時(shí)間內(nèi)過程的動(dòng)態(tài)必須被輸入信號(hào)持續(xù)激勵(lì)，或者在實(shí)驗(yàn)期間，輸入信號(hào)必須充分激勵(lì)過程的所有模態(tài)。

作為一種具體的實(shí)施方式，根據(jù)直流力矩電機(jī)的原理以及迭代最小二乘算法原理，獲取單元100獲取的電壓輸入信號(hào)可以利用一種簡便易實(shí)現(xiàn)的控制參考輸入實(shí)現(xiàn)，電壓輸入信號(hào)的具體形式如下：

其中，C₁和C₂是兩個(gè)常值電壓且C₁≠C₂，t₀為輸入電壓C₁的結(jié)束時(shí)間，t_end為輸入電壓C₂的結(jié)束時(shí)間。特別地，根據(jù)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，C₁可以在區(qū)間內(nèi)取值，C₂可以在區(qū)間內(nèi)取值，其中U_c是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系的母線電壓，t₀在[2s,4s]區(qū)間內(nèi)取值，t_end在[t₀+2s,t₀+4s]區(qū)間內(nèi)取值即可，通過選取合適的C₁、C₂、t₀和t_end可以達(dá)到相對滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

采集單元200采集在所述電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)下，所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)。獲取單元100獲取的電壓輸入信號(hào)作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)的開環(huán)輸入信號(hào)，在電壓輸入信號(hào)的作用下，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡的伺服控制系統(tǒng)輸出軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)，采集單元200采集該軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)。

迭代計(jì)算單元300根據(jù)軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到所述待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值。優(yōu)選地，待辨識(shí)參數(shù)包括直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、機(jī)械時(shí)間常數(shù)和常值擾動(dòng)力矩，這些辨識(shí)參數(shù)一方面可以應(yīng)用于系統(tǒng)建模、仿真及控制器的設(shè)計(jì)，另一方面，當(dāng)所使用的望遠(yuǎn)鏡主軸控制算法依賴于被控對象參數(shù)時(shí)(如內(nèi)膜控制方法等)，可以使用參數(shù)估計(jì)值對控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，使得在被控對象發(fā)生變化時(shí)控制算法仍能達(dá)到高精度的控制效果。迭代計(jì)算單元300利用迭代最小二乘算法進(jìn)行迭代計(jì)算時(shí)，迭代算法的初值可以是預(yù)設(shè)的初值，包括待辨識(shí)參數(shù)η的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀和迭代矩陣P_k的預(yù)設(shè)迭代矩陣初值P₀，迭代計(jì)算單元300根據(jù)軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)、待辨識(shí)參數(shù)的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀和預(yù)設(shè)迭代矩陣初值P₀，進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算，得到待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值。迭代計(jì)算單元300通過迭代最小二乘算法計(jì)算待辨識(shí)參數(shù)的收斂估計(jì)值，具體過程如下：

構(gòu)造觀測向量φ_k＝[ω_k u_k 1]^T，令其中，u_k為電壓輸入信號(hào)，ω_k為軸系速度響應(yīng)輸出信號(hào)，根據(jù)迭代最小二乘算法的原理，P_k滿足如下迭代計(jì)算公式

而待辨識(shí)參數(shù)η在第k步的迭代估計(jì)值為

在線迭代計(jì)算待辨識(shí)參數(shù)η的估計(jì)值時(shí)，理論上有若待辨識(shí)參數(shù)η在第k步的迭代估計(jì)值η_k+1收斂，則將估計(jì)值η_k+1作為收斂估計(jì)值。根據(jù)仿真及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中只需幾秒時(shí)間參數(shù)η_k+1即可收斂至參數(shù)真值的可接受誤差范圍內(nèi)，完成了參數(shù)的辨識(shí)。

最后，參數(shù)計(jì)算單元400根據(jù)所述收斂估計(jì)值計(jì)算所述待辨識(shí)參數(shù)，具體計(jì)算方法如公式(4)所示。

作為一種具體的實(shí)施方式，由于迭代計(jì)算單元進(jìn)行迭代最小二乘算法的迭代計(jì)算時(shí)，其計(jì)算結(jié)果的收斂性并不依賴于初值的選取，因此本實(shí)施方式中迭代計(jì)算單元可以選取如下簡單形式的初值，以減少迭代計(jì)算的計(jì)算量，提高參數(shù)辨識(shí)的效率：

選取待辨識(shí)參數(shù)η的預(yù)設(shè)參數(shù)初值η₀為η₀＝[0 0 0]^T；

選取迭代最小二乘算法的預(yù)設(shè)迭代矩陣初值為

本實(shí)施例所提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)識(shí)別裝置與目前工程中廣泛使用的多次開環(huán)辨識(shí)裝置相比，本發(fā)明所提出的裝置僅需一次實(shí)驗(yàn)即可完成待識(shí)別參數(shù)的估計(jì)，且算法通過迭代在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，無需線下處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后直接輸出參數(shù)的估計(jì)值，所需辨識(shí)時(shí)間短，同時(shí)所需軸系旋轉(zhuǎn)的角度小，更利于實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明說提出的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置尤其適用于對外場設(shè)備參數(shù)的快速辨識(shí)及控制算法中參數(shù)的實(shí)時(shí)快速更新。

本發(fā)明直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)裝置中各個(gè)單元其具體功能的實(shí)現(xiàn)方法，可以參照上述的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡軸系參數(shù)辨識(shí)方法實(shí)施例中描述的實(shí)現(xiàn)方法，此處不再贅述。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。