一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法，包括：構(gòu)建與實際系統(tǒng)近似的參考模型；通過速度指令生成單元生成速度指令；通過控制器根據(jù)速度指令控制轉(zhuǎn)矩指令輸出，使電機(jī)反饋速度跟蹤速度指令；將電機(jī)反饋速度作為參考模型的速度指令，控制參考模型的擾動力矩觀測值和力矩指令輸出，并使參考模型的反饋速度跟蹤電機(jī)反饋速度；將參考模型的擾動力矩觀測值和力矩指令輸出至辨識單元；辨識單元根據(jù)參考模型的擾動力矩觀測值和力矩指令，通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。本發(fā)明無需在特定的速度指令下，只需在較短的時間內(nèi)便可較高精度地辨識出整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。本發(fā)明還公開了一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識系統(tǒng)。
【專利說明】一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運動控制參數(shù)自整定【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交流伺服系統(tǒng)在運行過程中的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量和擾動轉(zhuǎn)矩的變化容易造成控制器參數(shù)的不匹配，從而導(dǎo)致控制性能的惡化，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度和帶寬，在很大程度上制約了系統(tǒng)性能的提聞。
[0003]目前現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法主要有離線辨識和在線辨識兩大類。離線辨識通過在電機(jī)速度指令端輸入特定的速度給定信號(至少包括一個加減速時間段)，同時采集電機(jī)實際的轉(zhuǎn)矩和速度響應(yīng)，再根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令和加速度反饋信號通過周期積分或者線性最小二乘法等方法辨識出電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量。
[0004]離線慣量辨識需要在運動控制系統(tǒng)停止工作的情況下事先辨識出轉(zhuǎn)動慣量，再根據(jù)辨識的慣量設(shè)置伺服驅(qū)動器的控制參數(shù)。離線慣量辨識方法適用于系統(tǒng)慣量不變或變化很小的應(yīng)用場合，然而在很多實際運動控制系統(tǒng)中，如卷紙機(jī)控制系統(tǒng)，整個轉(zhuǎn)動慣量會隨著卷紙的增加而增加，如果伺服驅(qū)動器參數(shù)依然保持不變，系統(tǒng)的響應(yīng)就會降低，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
[0005]現(xiàn)有的在線慣量辨識方法是通過分析電機(jī)對外部擾動信號的響應(yīng)，采取觀測器或者卡爾曼濾波，Landau離散時間參數(shù)辨識等方法估計轉(zhuǎn)動慣量，由于轉(zhuǎn)動慣量的屬性必須在加減速過程中才會體現(xiàn)出來，因此需要較長的加減速時間，并不能做到真正實時的辨識。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法及系統(tǒng)，無需在特定的速度指令下，只需在較短的時間內(nèi)便可較高精度地辨識出整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法，包括:
[0008]構(gòu)建與實際系統(tǒng)近似的參考模型；
[0009]通過速度指令生成單元生成速度指令ω r ；
[0010]通過控制器根據(jù)所述速度指令控制轉(zhuǎn)矩指令TMf輸出，使電機(jī)反饋速度0^跟蹤所述速度指令;
[0011]將所述電機(jī)反饋速度ωρ作為所述參考模型的速度指令，控制參考模型的擾動力矩觀測值和參考模型力矩指令T’ 輸出，并使所述參考模型的反饋速度ω ’ ρ跟蹤電機(jī)反饋速度ωρ ；
[0012]將所述參考模型的擾動力矩觀測值TDIS和參考模型力矩指令T’ 輸出至辨識單元;[0013]所述辨識單元根據(jù)所述參考模型的擾動力矩觀測值t和參考模型力矩指令Μ，通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。
[0014]優(yōu)選地，所述辨識單元根據(jù)所述參考模型的擾動力矩觀測值#&和參考模型力矩
指令T’M，通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量具體為:
[0015]將所述參考模型力矩指令T，ref通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到HPFT’ ref ；
[0016]將所述參考模型的擾動力矩觀測值通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到；
[0017]根據(jù)MIT自適應(yīng)律將與慣量辨識增益α相乘后再與HPFT’ ref相乘，再將乘積進(jìn)行積分得出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J。
[0018]優(yōu)選地，所述通過控制器根據(jù)所述速度指令ω r控制轉(zhuǎn)矩指令TMf輸出的計算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方法，其特征在于，包括:構(gòu)建與實際系統(tǒng)近似的參考模型；通過速度指令生成單元生成速度指令;通過控制器根據(jù)所述速度指令控制轉(zhuǎn)矩指令TMf輸出，使電機(jī)反饋速度ωρ跟蹤所述速度指令;將所述電機(jī)反饋速度ωρ作為所述參考模型的速度指令，控制參考模型的擾動力矩觀測值和參考模型力矩指令V μ輸出，并使所述參考模型的反饋速度ω’ρ跟蹤電機(jī)反饋速度ωρ ； 將所述參考模型的擾動力矩觀測值Tdis,和參考模型力矩指令Τ' Μ輸出至辨識單元；所述辨識單元根據(jù)所述參考模型的擾動力矩觀測值Tdis,和參考模型力矩指令Τ' ，通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述辨識單元根據(jù)所述參考模型的擾動力矩觀測值:和參考模型力矩指令T’ ref,通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量具體為:將所述參考模型力矩指令T’ ref通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到HPFT' ref ；將所述參考模型的擾動力矩觀測值fdls通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到HPFfdls ；根據(jù)MIT自適應(yīng)律將//PFt.、與慣量辨識增益α相乘后再與HPFT’％相乘，再將乘積進(jìn)行積分得出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量i。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過控制器根據(jù)所述速度指令控制轉(zhuǎn)矩指令TMf輸出的計算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述使電機(jī)反饋速度《。跟蹤所述速度指令的計算公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，將所述電機(jī)反饋速度《。作為所述參考模型的速度指令，控制參考模型的擾動力矩觀測值Tdis和參考模型力矩指令T’ ref輸出的計算公式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述參考模型力矩指令T’ref通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到HPFT’ ref的計算公式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述參考模型力矩指令通過高通濾波器進(jìn)行濾波得到的計算公式為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)MIT自適應(yīng)律得出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J的計算公式為:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)ΜΙΤ自適應(yīng)律簡化得出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J的計算公式為:
10.一種運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量辨識系統(tǒng)，其特征在于，包括:速度指令生成單元、控制器、參考模型、辨識單元和電機(jī)；其中:所述速度指令生成單元與所述控制器相連，用于生成速度指令并將所述速度指令輸出至所述控制器；所述控制器根據(jù)接收到的所述速度指令控制轉(zhuǎn)矩指令TMf輸出，使電機(jī)反饋速度ωρ跟蹤所述速度指令所述參考模型分別與所述控制器、電機(jī)和辨識單元連接，將電機(jī)的反饋速度ωρ作為速度指令，輸出參考模型的擾動力矩觀測值,和參考模型力矩指令T’ ref,并使所述參考模型的反饋速度ω’ρ跟蹤電機(jī)反饋速度ωρ;所述辨識單元分別與所述參考模型和控制器連接，將所述參考模型輸出的參考模型的擾動力矩觀測值和參考模型力矩指令t m，通過MIT自適應(yīng)律辨識出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。
【文檔編號】H02P21/14GK103684188SQ201310754381
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】馬亮, 趙一凡, 劉小兵, 陳書賢 申請人:上海英威騰工業(yè)技術(shù)有限公司