文档介绍：摘要
摘要
摘要:精确的动力学模型是进行机电系统设计、控制和系统仿真的重要基础。
目前,应用基于现代控制理论和系统辨识技术的系统辨识法获得复杂机电系统动
力学模型是当前机电系统设计、控制研究的重点和热点。本文主要介绍模型逼近
法用于估计伺服系统的四个物理参数,即死区、惯性、刚度和阻尼。该方法能够
实现对所有参数包括阻尼参数的精确识别。该方法具有两大特点:恢只谧
系统的模块化方案的提出;擞枚嘞钍浇品ɡ疵枋隼肷⑹奔湎凳臀锢硐低
参数之间的关系。尽管该方法是基于离散时间模型的,但可以从离散系数中提取
连续时间参数。
关键词:参数辨识模型逼近最小二乘估计伺服系统
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第一章绪论
第一章绪论
课题研究的背景及意义
随着工业技术的飞速发展和社会的进步,伺服系统的应用领域在不断扩大,
对其性能的要求也在不断的提高。对于伺服系统高效能、高精度的工作要求,使
得其控制系统需要具有快速的跟踪能力、较高的跟踪精度和良好的鲁棒性。准确
模型参数的获得,在一定程度上能够加快控制系统的设计进程,提高控制的精度。
而精确的动力学模型是进行伺服系统设计、控制系统设计和系统仿真的前提和重
要基础。
建立机电系统的数学模型有两种基本方法:机理分析法和系统辨识法。机理
分析法又被称为理论建模,它通常需要通过分析过程的运动规律,运用一些已知
的定律、定理和原理,如物质能量平衡方程、牛顿力学平衡原理等,分析控制过
程内部各变量的关系建立系统的数学模型。显然,由机理分析法得到的系统模型
能最大程度地再现系统内部各过程的运行情况,因而具有很高的精确性。然而,
对于大多数复杂工业系统而言,由于内部工作变量不可测量等原因,使得建立系
统机理模型变得非常困难。而且,通过机理分析方法得到的动力学模型通常具有
复杂的非线性微分方程的形式,这种模型往往不能直接应用于控制器设计及控制
系统性能分析。因此,在工业过程控制领域,常采用系统辨识方法来获取系统数
学模型【怠
系统辨识法是利用测量数据进行动态系统数学建模的过程,建立的模型可用
于系统分析、性能监控与诊断、预测、优化以及系统的设计与控制。在现有的机
电系统动力学建模方法中,都必须知道一些重要而又难以测量或者无法测量的参
数话惚怀莆6ρР问,这时就需要用到参数辨识技术。伺服系统动力学参数
的辨识属于系统辨识问题【巍T诮邢低潮媸妒毙枰=饩隽礁龌疚侍猓桓鍪
建立系统的辨识模型,另~个是研究辨识方法,对模型进行辨识。对于辨识模型
的建立,不同的机电系统可能需要建立不同类型的辨识模型,没有统一性。但是
对于辨识算法,对不同的辨识模型可以用同一种辨识算法进行解决。因此,研究
系统辨识方法对于机电系统动力学参数的识别问题具有十分重要的意义。
系统辨识的历史与发展原因
人类社会的一切活动,不外乎认识世界和改造世界,人们通过实践去认识世界,
而认识世界的目的又在于改造世界。观察和测量是自然科学和社会科学研究工作
认识客观世界的最重要的基础。对实验和观察结果,科学工作者借助于某些方法
进行去粗取精,去伪存真的分析与整理,在此基础上进行归纳与推理,从而对所
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研究的问题提出概念,确定一些见解,进而构成对所研究的问题的较系统的认识,形成一种理论。系统辨识】,通俗地说,就是用未知系统的观测数据淙搿⑹涑数据唇⒏孟低呈P偷睦砺酆头椒āU饫锼档南低常斫馕9阋宓南统概念:世界上一切由各个相互作用,相互依赖的事物组成的具有某一特定功能的整体都可以认为是一个系统,譬如一个马达,一个人体,多机架的连续轧钢,一种药物在人体中被吸收的过程,一个地域的多种经济成分的平衡等等。为了寻求各种各样系统的运动规律,并用数学语言加以描述,就有必要建立一种对各种学科都具有普遍适用意义的一种方法论。系统辨识就是这样一种方法论,它是研究系统的一种有效的工具,利用这个工具可以对我们要研究的系统进行定量的描述。.媸堆Э频睦三十年代以前,人们主要利用概率统计理论中的统计回归方法等来处理在从事生产实践,社会活动以及天文气象的研究中遇到的大量的数据资料。三十年代到五十年代末,由ǖ嫉氖匝檠芯糠ǚ岣涣司淅砺郏ɑ故墙鼍窒抻诙动态系统的传递函数或脉冲响应的研究。六十年代以后,随着现代控制理论的迅速发展,滤波理论的广泛应用以及计算机技术的发展,系统辨识这门学科开始迅速而蓬勃发展。八十年代以来,由于大系统、系统工程以及智能控制等的需要,系统辨识己成功地运用于航空航天、生物医学系统、经济系统以及机器人工程等领域【俊暝谀K