一种运动控制系统的转动惯量辨识方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种运动控制系统的转动惯量辨识方法，包括：构建与实际系统近似的参考模型；通过速度指令生成单元生成速度指令；通过控制器根据速度指令控制转矩指令输出，使电机反馈速度跟踪速度指令；将电机反馈速度作为参考模型的速度指令，控制参考模型的扰动力矩观测值和力矩指令输出，并使参考模型的反馈速度跟踪电机反馈速度；将参考模型的扰动力矩观测值和力矩指令输出至辨识单元；辨识单元根据参考模型的扰动力矩观测值和力矩指令，通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量。本发明无需在特定的速度指令下，只需在较短的时间内便可较高精度地辨识出整个系统的转动惯量。本发明还公开了一种运动控制系统的转动惯量辨识系统。
【专利说明】一种运动控制系统的转动惯量辨识方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及运动控制参数自整定【技术领域】，更具体地说，涉及一种运动控制系统的转动惯量辨识方法及系统。
【背景技术】
[0002]交流伺服系统在运行过程中的负载转动惯量和扰动转矩的变化容易造成控制器参数的不匹配，从而导致控制性能的恶化，降低系统的稳定裕度和带宽，在很大程度上制约了系统性能的提闻。
[0003]目前现有的转动惯量辨识方法主要有离线辨识和在线辨识两大类。离线辨识通过在电机速度指令端输入特定的速度给定信号(至少包括一个加减速时间段)，同时采集电机实际的转矩和速度响应，再根据转矩指令和加速度反馈信号通过周期积分或者线性最小二乘法等方法辨识出电机的转动惯量。
[0004]离线惯量辨识需要在运动控制系统停止工作的情况下事先辨识出转动惯量，再根据辨识的惯量设置伺服驱动器的控制参数。离线惯量辨识方法适用于系统惯量不变或变化很小的应用场合，然而在很多实际运动控制系统中，如卷纸机控制系统，整个转动惯量会随着卷纸的增加而增加，如果伺服驱动器参数依然保持不变，系统的响应就会降低，甚至导致系统不稳定。
[0005]现有的在线惯量辨识方法是通过分析电机对外部扰动信号的响应，采取观测器或者卡尔曼滤波，Landau离散时间参数辨识等方法估计转动惯量，由于转动惯量的属性必须在加减速过程中才会体现出来，因此需要较长的加减速时间，并不能做到真正实时的辨识。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种运动控制系统的转动惯量辨识方法及系统，无需在特定的速度指令下，只需在较短的时间内便可较高精度地辨识出整个系统的转动惯量。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种运动控制系统的转动惯量辨识方法，包括:
[0008]构建与实际系统近似的参考模型；
[0009]通过速度指令生成单元生成速度指令ω r ；
[0010]通过控制器根据所述速度指令控制转矩指令TMf输出，使电机反馈速度0^跟踪所述速度指令;
[0011]将所述电机反馈速度ωρ作为所述参考模型的速度指令，控制参考模型的扰动力矩观测值和参考模型力矩指令T’ 输出，并使所述参考模型的反馈速度ω ’ ρ跟踪电机反馈速度ωρ ；
[0012]将所述参考模型的扰动力矩观测值TDIS和参考模型力矩指令T’ 输出至辨识单元;[0013]所述辨识单元根据所述参考模型的扰动力矩观测值t和参考模型力矩指令Μ，通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量。
[0014]优选地，所述辨识单元根据所述参考模型的扰动力矩观测值#&和参考模型力矩
指令T’M，通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量具体为:
[0015]将所述参考模型力矩指令T，ref通过高通滤波器进行滤波得到HPFT’ ref ；
[0016]将所述参考模型的扰动力矩观测值通过高通滤波器进行滤波得到；
[0017]根据MIT自适应律将与惯量辨识增益α相乘后再与HPFT’ ref相乘，再将乘积进行积分得出系统的转动惯量J。
[0018]优选地，所述通过控制器根据所述速度指令ω r控制转矩指令TMf输出的计算公式为:
【权利要求】
1.一种运动控制系统的转动惯量辨识方法，其特征在于，包括:构建与实际系统近似的参考模型；通过速度指令生成单元生成速度指令;通过控制器根据所述速度指令控制转矩指令TMf输出，使电机反馈速度ωρ跟踪所述速度指令;将所述电机反馈速度ωρ作为所述参考模型的速度指令，控制参考模型的扰动力矩观测值和参考模型力矩指令V μ输出，并使所述参考模型的反馈速度ω’ρ跟踪电机反馈速度ωρ ； 将所述参考模型的扰动力矩观测值Tdis,和参考模型力矩指令Τ' Μ输出至辨识单元；所述辨识单元根据所述参考模型的扰动力矩观测值Tdis,和参考模型力矩指令Τ' ，通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辨识单元根据所述参考模型的扰动力矩观测值:和参考模型力矩指令T’ ref,通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量具体为:将所述参考模型力矩指令T’ ref通过高通滤波器进行滤波得到HPFT' ref ；将所述参考模型的扰动力矩观测值fdls通过高通滤波器进行滤波得到HPFfdls ；根据MIT自适应律将//PFt.、与惯量辨识增益α相乘后再与HPFT’％相乘，再将乘积进行积分得出系统的转动惯量i。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过控制器根据所述速度指令控制转矩指令TMf输出的计算公式为:
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使电机反馈速度《。跟踪所述速度指令的计算公式为:
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述电机反馈速度《。作为所述参考模型的速度指令，控制参考模型的扰动力矩观测值Tdis和参考模型力矩指令T’ ref输出的计算公式为:
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述参考模型力矩指令T’ref通过高通滤波器进行滤波得到HPFT’ ref的计算公式为:
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述参考模型力矩指令通过高通滤波器进行滤波得到的计算公式为
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据MIT自适应律得出系统的转动惯量J的计算公式为:
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据ΜΙΤ自适应律简化得出系统的转动惯量J的计算公式为:
10.一种运动控制系统的转动惯量辨识系统，其特征在于，包括:速度指令生成单元、控制器、参考模型、辨识单元和电机；其中:所述速度指令生成单元与所述控制器相连，用于生成速度指令并将所述速度指令输出至所述控制器；所述控制器根据接收到的所述速度指令控制转矩指令TMf输出，使电机反馈速度ωρ跟踪所述速度指令所述参考模型分别与所述控制器、电机和辨识单元连接，将电机的反馈速度ωρ作为速度指令，输出参考模型的扰动力矩观测值,和参考模型力矩指令T’ ref,并使所述参考模型的反馈速度ω’ρ跟踪电机反馈速度ωρ;所述辨识单元分别与所述参考模型和控制器连接，将所述参考模型输出的参考模型的扰动力矩观测值和参考模型力矩指令t m，通过MIT自适应律辨识出系统的转动惯量。
【文档编号】H02P21/14GK103684188SQ201310754381
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】马亮, 赵一凡, 刘小兵, 陈书贤 申请人:上海英威腾工业技术有限公司