伺服系統(tǒng)的分析與辨識(shí).pdf

1、本文主要內(nèi)容是對(duì)機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)和復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的粗轉(zhuǎn)臺(tái)模型進(jìn)行研究與辨識(shí)。系統(tǒng)辨識(shí)是控制領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一，因?yàn)榫_的動(dòng)力學(xué)模型是進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制的基礎(chǔ)，在控制領(lǐng)域具有相當(dāng)重要的地位。利用系統(tǒng)辨識(shí)的相關(guān)理論知識(shí)，通過(guò)對(duì)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)和參數(shù)的辨識(shí)，建立被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，這是研究控制系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟，然后基于此模型進(jìn)行控制算法的研究，從而使其滿足控制系統(tǒng)的指標(biāo)要求。本論文主要進(jìn)行了兩個(gè)伺服系統(tǒng)的辨識(shí)工作，其中包括基于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境

2、下的機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的辨識(shí)，還有基于實(shí)際科研項(xiàng)目中的復(fù)合軸伺服系統(tǒng)中粗轉(zhuǎn)臺(tái)的辨識(shí)工作。
　　其中機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)部分的工作主要包括四個(gè)方面：辨識(shí)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)；辨識(shí)模型結(jié)構(gòu)的確定；辨識(shí)模型參數(shù)的確定；辨識(shí)模型的驗(yàn)證。其中辨識(shí)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的工作主要包括了根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的原理，參與設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案，采集輸入輸出數(shù)據(jù)，為被控對(duì)象模型的辨識(shí)工作做準(zhǔn)備。輸入信號(hào)為 STM32產(chǎn)生的 M序列，輸出信號(hào)為采集到的編碼器的速度信

3、號(hào)。模型結(jié)構(gòu)的辨識(shí)主要采用 AIC準(zhǔn)則推導(dǎo)出系統(tǒng)階數(shù)。模型參數(shù)的辨識(shí)主要采取兩步法來(lái)進(jìn)行辨識(shí)，首先利用相關(guān)法得到系統(tǒng)的非參數(shù)模型——脈沖響應(yīng)，而后又利用最小二乘法推算出系統(tǒng)的參數(shù)模型——傳遞函數(shù)。模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)確定之后，我們對(duì)系統(tǒng)模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，主要方法為輸入信號(hào)給定，將模型輸出曲線與實(shí)際采集輸出曲線進(jìn)行比較，誤差小于一定的指標(biāo)要求，實(shí)驗(yàn)證得辨識(shí)模型真實(shí)可靠。由于機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)需要在特殊環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行，如高低溫環(huán)境、振蕩環(huán)

4、境等，需要在被控對(duì)象參數(shù)發(fā)生一定變化時(shí)系統(tǒng)仍然能夠可靠運(yùn)行。故后期基于辨識(shí)模型又進(jìn)行了 PID參數(shù)自整定的研究，主要為基于三環(huán)路的模糊智能控制方法的研究，使系統(tǒng)具有一定的魯棒性。最后基于上述工作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了閉環(huán)調(diào)試，結(jié)果表明伺服系統(tǒng)各項(xiàng)功能正常，與上位機(jī)可以可靠地通信。
　　復(fù)合軸轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的的辨識(shí)工作是根據(jù)工程上給定的一組輸入輸出數(shù)據(jù)，對(duì)復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的粗轉(zhuǎn)臺(tái)模型進(jìn)行辨識(shí)。這組數(shù)據(jù)為一組橢圓航跡測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)分析其主要成分為正

5、弦信號(hào)，由于正弦信號(hào)無(wú)法在全頻段充分激勵(lì)系統(tǒng)，故我們對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行一階差分和二階差分運(yùn)算，使其能夠激勵(lì)系統(tǒng)的各個(gè)模態(tài)。由于工程上存在噪聲，我們應(yīng)用最小二乘擬合法對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。根據(jù)處理后的這些輸入輸出數(shù)據(jù)，基于相關(guān)最小二乘兩步法辨識(shí)出系統(tǒng)的各類模型。從這些模型中篩選出精度比較高的模型，并對(duì)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的精轉(zhuǎn)臺(tái)就是建立在這個(gè)粗轉(zhuǎn)臺(tái)之上的，因此對(duì)粗轉(zhuǎn)臺(tái)模型的辨識(shí)為后續(xù)精轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。<