[发明专利]一种伺服系统频域辨识系统及辨识方法

说明书

本发明公开了一种伺服系统频域辨识系统及辨识方法，其中辨识系统包括电机参数读入模块，读取伺服系统中所用伺服电机的额定电流和伺服电机的参考负载惯量比；幅值自适应随机测试序列生成模块，生成幅值自适应随机测试序列；速度开环测试模块，采集测试结构的电机转速；频率特性求解模块，得到伺服系统的频率特性；频率模型辨识模块，建立待求频率模型，通过待求频率模型来逼近频率特性求解模块得到的频率特性。本发明的频率模型辨识方法相对于现有技术具有可靠性和准确性更高的有益效果。

技术领域

本发明涉及一种伺服系统传递函数的辨识方法，具体涉及一种基于幅值自适应随机测试序列和遗传函数的伺服系统频域辨识系统及辨识方法。

背景技术

伺服系统广泛应用于社会生产、国防科技、航空航天等领域。在以往对伺服系统的分析和研究中，大多采用时域方法。直接在时域中对系统进行分析，可以得到系统时间响应的基本信息，比如超调量、调节时间等等，具有概念简单、容易理解的优点；但是仅仅依靠时域的方法，仅仅能够满足伺服系统的基本要求，不能满足振动频率、带宽分析等高级需求。而如果采用频域方法，将很方便地了解伺服系统的振动频率、带宽等高级性能指标，有利于进一步改善伺服系统的性能。

关于伺服系统分析的频域方法，目前国外很多伺服产品已经集成了机械特性测试的功能，它们的目的主要限于识别出带载系统的谐振频率点，进而进行滤波器、陷波器的设定。日本的安川、三菱伺服驱动器可以通过执行特定的机械分析模块，自动给定某一预设的转矩信号，驱动电机及负载运转，对转矩到转速之间的频率特性进行测试，最终在上位机软件中显示所得的频率特性曲线，并且可以读取到谐振点的频率值、幅值与相位。但是以日本安川、三菱为代表的现有技术在给定的转矩信号中缺乏信号幅值自适应的功能，导致在丝杠、皮带轮等执行机构下由于转矩信号的幅值和频率可能过大，而存在损伤执行机构的风险，导致现有技术可靠性的不足。伺服系统频域辨识过程中可靠性的问题和辨识准确性是今后伺服系统频域辨识的关键所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种提高伺服系统频域辨识可靠性和准确性的伺服系统频域辨识系统及辨识方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种伺服系统频域辨识系统，其特征在于，包括：

电机参数读入模块，读取伺服系统中所用伺服电机的额定电流In和伺服电机的参考负载惯量比IR；

幅值自适应随机测试序列生成模块，根据所述参数读取模块所读入的额定电 流In和参考负载惯量比IR生成幅值自适应随机测试序列Iq_test；

速度开环测试模块，构建一种伺服系统速度开环的测试结构，并将幅值自适应随机测试序列生成模块生成的自适应随机测试序列Iq_test作为给定电流Iqr，采集测试结构的电机转速n；

频率特性求解模块，对幅值自适应随机测试序列生成模块生成的自适应随机测试序列Iq_test和速度开环测试模块所采集的电机转速n进行傅里叶变换，得到伺服系统的频率特性F(ω)；

频率模型辨识模块，建立待求频率模型G(ω)，通过待求频率模型G(ω)来逼近频率特性求解模块得到的频率特性F(ω)。

一种基于幅值自适应随机序列和遗传函数的伺服系统频域辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：电机参数读入步骤，读取伺服系统中所用伺服电机的额定电流In和伺服电机的参考负载惯量比IR。

步骤二：幅值自适应随机测试序列生成步骤，根据步骤一所读入的额定电流In和参考负载惯量比IR生成幅值自适应随机测试序列Iq_test。

步骤三：速度开环测试步骤，构建一种伺服系统速度开环的测试结构，并将步骤二生成的自适应随机测试序列Iq_test作为给定电流Iqr，采集此时的电机转速n。