一种基于速度插值的惯量辨识方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术属于惯量辨识技术领域，公开了一种基于速度插值的惯量辨识方法、系统及存储介质，基于不同的输入速度波形利用不同的改进MRAS惯量辨识算法进行惯量辨识。判断输入速度波形为三角波或方波；当输入速度波形为三角波时，选择基于三角波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识；当输入速度波形为方波时，选择基于方波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识。本发明专利技术以三角波和方波作为输入速度信号进行惯量辨识时所得的结果存在精度不高的问题，提出一种针对性改进的MRAS惯量辨识算法，提高了惯量辨识结果的精度。相比于MRAS的其他改进方案，本发明专利技术具有计算负担更小，更实用的特点。更实用的特点。更实用的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于速度插值的惯量辨识方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术属于惯量辨识
，尤其涉及一种基于速度插值的惯量辨识方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，交流伺服系统的机械参数包括转动惯量，负载转矩，摩擦系数等，其中转动惯量对速度环控制器设计，转矩前馈，扰动观测至关重要。通常，对于实际的交流伺服系统而言，转动惯量的值是未知的，常利用一些辨识算法来估计这个值。常见的转动惯量辨识算法有：直接计算法、加减速法、模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)、最小二乘、状态观测器、扩展卡尔曼滤波器，其中MRAS因为其良好的动态性能被广泛应用于伺服控制领域。
[0003]一般而言，在交流伺服系统正式运行之前，应该进行系统调试。为了优化速度环控制器的设计，在调试阶段需要精确地获取转动惯量。通常，在这个阶段，常用方波或者三角波速度指令激励伺服系统以辨识转动惯量。然而，当以这些速度信号作为指令时，常规的MRAS方法存在辨识精度不高的问题。尽管现有文献已经从不同的角度对MRAS的进行了改进(比如：专利技术专利CN201710124810.1和CN201510096895.8)，但是目前还没有文献根据具体的输入速度指令来针对性地改进MRAS。针对性地优化MRAS将使得辨识算法更实用并且避免一些不必要、复杂的改进，从而降低计算负担。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：方波和三角波信号作为速度指令输入时MRAS惯量辨识算法的辨识结果精度不高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于速度插值的惯量辨识方法、系统及存储介质。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于速度插值的MRAS惯量辨识方法，所述基于速度插值的MRAS惯量辨识方法包括：
[0007]进行输入速度指令形式的判断，基于不同的输入速度指令波形利用不同的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识。
[0008]进一步，所述基于速度插值的MRAS惯量辨识方法包括以下步骤：
[0009]步骤一，判断输入速度指令形式(三角波或方波)；
[0010]步骤二，当输入速度波形为三角波时，选择基于三角波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识；当输入速度波形为方波时，选择基于方波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识。
[0011]进一步，步骤二中，所述选择基于三角波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识包括：
[0012](1)计算相邻两时刻的电机加速度；并计算相邻两时刻的前时刻电机加速度与后
时刻电机加速度的比值的绝对值是否大于预设阈值；
[0013](2)若前时刻电机加速度与后时刻电机加速度的比值的绝对值大于预设阈值，则进行插值处理，计算电机的机械角速度；
[0014](3)若前时刻电机加速度与后时刻电机加速度的比值的绝对值大于预设阈值，则不进行插值处理，同时计算电机的机械角速度；
[0015](4)将计算得到的作为估计模型中的速度量参与计算得到进而通过算法运算得到辨识结果。
[0016]进一步，步骤(2)中，所述电机的机械角速度计算公式如下：
[0017][0018]其中，ω
m
(k-1)表示后时刻的电机机械角度；ω
m
(k-2)表示前时刻的电机机械角度。
[0019]进一步，步骤(3)中，所述电机的机械角速度计算公式如下：
[0020][0021]进一步，步骤(4)中，所述将计算得到的作为估计模型中的速度量参与计算得到包括：
[0022][0023]进一步，步骤二中，所述选择基于方波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识包括：
[0024]1)计算前一时刻电机加速度值，并将电机加速度的绝对值与预设阈值进行比较；
[0025]2)当电机加速度的绝对值大于预设阈值时，则进行插值计算，并得到值，同时通过计算得到惯量辨识结果；
[0026]3)若当电机加速度的绝对值大于预设阈值时，则不进行插值计算，计算值，同时通过计算得到惯量辨识结果。
[0027]进一步，步骤2)中，所述值计算公式如下：
[0028][0029]进一步，步骤3)中，所述计算公式如下：
[0030][0031]进一步，步骤二中，所述MRAS惯量辨识包括：利用自适应辨识算法进行MRAS自适应
惯量辨识；
[0032]所述自适应辨识算法包括：
[0033][0034]其中，ΔT
e
(k-1)＝T
e
(k-1)-T
e
(k-2)，β为自适应因子。
[0035]本专利技术的另一目的在于提供一种基于速度插值的惯量辨识系统，所述基于速度插值的惯量辨识系统实施所述基于速度插值的惯量辨识方法。
[0036]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于速度插值的惯量辨识方法。
[0037]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术针对MRAS惯量辨识算法对以三角波和方波作为输入速度信号进行惯量辨识时所得的结果存在精度不高的问题，提出一种针对性改进的模型参考自适应惯量辨识算法，提高了惯量辨识结果的精度。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1是本专利技术实施例提供的基于速度插值的MRAS惯量辨识方法流程图。
[0040]图2是本专利技术实施例提供的速度插值处理算法(三角波作为速度信号输入)原理图。
[0041]图3是本专利技术实施例提供的速度插值处理算法(方波作为速度信号输入)原理图。
[0042]图4是本专利技术实施例提供的MRAS惯量辨识算法原理框图。
[0043]图5是本专利技术实施例提供的输入速度为方波和三角波时的加速度突变情况示意图。
[0044]图6是本专利技术实施例提供的基于速度插值的MRAS惯量辨识算法原理框图。
[0045]图7是本专利技术实施例提供的SIMULINK仿真模型示意图。
[0046]图8是本专利技术实施例提供的算法改进前后对比图(速度三角波输入)。
[0047]图9是本专利技术实施例提供的算法改进前后对比(速度方波输入)。
[0048]图10是本专利技术实施例提供的实验平台的组成示意图。
[0049]图11是本专利技术实施例提供的MRAS惯量辨识算法的实验研究(速度三角波输入)示意图。
[0050]图12是本专利技术实施例提供的改进的MRAS惯量辨识算法的实验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于速度插值的惯量辨识方法，其特征在于，所述基于速度插值的惯量辨识方法包括：进行输入速度波形判断，基于不同的输入速度波形利用不同的改进惯量辨识算法进行惯量辨识。2.如权利要求1所述基于速度插值的惯量辨识方法，其特征在于，所述基于速度插值的惯量辨识方法具体包括以下步骤：步骤一，判断输入速度波形指令形式，所述速度波形指令形式包括三角波或方波；步骤二，当输入速度波形为三角波时，选择基于三角波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识；当输入速度波形为方波时，选择基于方波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识。3.如权利要求2所述基于速度插值的惯量辨识方法，其特征在于，步骤二中，所述选择基于三角波输入的改进MRAS惯量辨识算法进行MRAS惯量辨识包括：(1)计算相邻两时刻的电机加速度；并计算相邻两时刻的前时刻电机加速度与后时刻电机加速度的比值的绝对值是否大于预设阈值；(2)若前时刻电机加速度与后时刻电机加速度的比值的绝对值大于预设阈值，则进行插值处理，计算电机的机械角速度；(3)若前时刻电机加速度与后时刻电机加速度的比值的绝对值大于预设阈值，则不进行插值处理，同时计算电机的机械角速度；(4)将计算得到的作为估计模型中的速度量参与计算得到进而通过算法运算得到辨识结果。4.如权利要求3所述基于速度插值的惯量辨识方法，其特征在于，步骤(2)中，所述电机的机械角速度计算公式如下：其中，ω
m
(k-1)表示后时刻的电机机械角度；ω
m
(k-2)表示前时刻的电机机械角度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宝，杨承博，唐小琦，周向东，李虎，刘永兴，钟靖龙，张翔，刘伟华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：