伺服系統(tǒng)的分析與辨識.pdf

1、本文主要內(nèi)容是對機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)和復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的粗轉(zhuǎn)臺模型進(jìn)行研究與辨識。系統(tǒng)辨識是控制領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一，因為精確的動力學(xué)模型是進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計與控制的基礎(chǔ)，在控制領(lǐng)域具有相當(dāng)重要的地位。利用系統(tǒng)辨識的相關(guān)理論知識，通過對被控對象結(jié)構(gòu)和參數(shù)的辨識，建立被控對象精確的數(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)行了兩個伺服系統(tǒng)的辨識工作，其中包括基于實驗室環(huán)境

2、下的機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的辨識，還有基于實際科研項目中的復(fù)合軸伺服系統(tǒng)中粗轉(zhuǎn)臺的辨識工作。
　　其中機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)部分的工作主要包括四個方面：辨識實驗方案設(shè)計；辨識模型結(jié)構(gòu)的確定；辨識模型參數(shù)的確定；辨識模型的驗證。其中辨識實驗方案設(shè)計的工作主要包括了根據(jù)轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的原理，參與設(shè)計了系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)方案，采集輸入輸出數(shù)據(jù)，為被控對象模型的辨識工作做準(zhǔn)備。輸入信號為 STM32產(chǎn)生的 M序列，輸出信號為采集到的編碼器的速度信

3、號。模型結(jié)構(gòu)的辨識主要采用 AIC準(zhǔn)則推導(dǎo)出系統(tǒng)階數(shù)。模型參數(shù)的辨識主要采取兩步法來進(jìn)行辨識，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，我們對系統(tǒng)模型的有效性進(jìn)行驗證，主要方法為輸入信號給定，將模型輸出曲線與實際采集輸出曲線進(jìn)行比較，誤差小于一定的指標(biāo)要求，實驗證得辨識模型真實可靠。由于機(jī)載雷達(dá)轉(zhuǎn)臺伺服系統(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，需要在被控對象參數(shù)發(fā)生一定變化時系統(tǒng)仍然能夠可靠運(yùn)行。故后期基于辨識模型又進(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)各項功能正常，與上位機(jī)可以可靠地通信。
　　復(fù)合軸轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的的辨識工作是根據(jù)工程上給定的一組輸入輸出數(shù)據(jù)，對復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的粗轉(zhuǎn)臺模型進(jìn)行辨識。這組數(shù)據(jù)為一組橢圓航跡測試數(shù)據(jù)，經(jīng)分析其主要成分為正

5、弦信號，由于正弦信號無法在全頻段充分激勵系統(tǒng)，故我們對輸入輸出信號進(jìn)行一階差分和二階差分運(yùn)算，使其能夠激勵系統(tǒng)的各個模態(tài)。由于工程上存在噪聲，我們應(yīng)用最小二乘擬合法對輸入輸出信號進(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，并對模型的有效性進(jìn)行了驗證。復(fù)合軸伺服系統(tǒng)的精轉(zhuǎn)臺就是建立在這個粗轉(zhuǎn)臺之上的，因此對粗轉(zhuǎn)臺模型的辨識為后續(xù)精轉(zhuǎn)臺的設(shè)計提供了重要的依據(jù)。<