文档介绍：硕士学位论文
伺服控制系统的频域辨识及激励信号的研究
RESEARCH ON EXCITATION SIGNAL
AND FREQUENCY DOMAIN
IDENTIFICATION OF THE SERVO
CONTROL SYSTEM
谭志红
哈尔滨工业大学
2010 年 12 月
国内图书分类号:N945 学校代码:10213
国际图书分类号:621 密级:公开
工学硕士学位论文
伺服控制系统的频域辨识及激励信号的研究
硕士研究生:谭志红
导师:李建刚副教授
企业导师:张冬军博士
申请学位:工学硕士
学科:控制科学与工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2010 年 12 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: N945
: 621
Dissertation for the Master Degree of Engineering
RESEARCH ON EXCITATION SIGNAL AND
FREQUENCY DOMAIN IDENTIFICATION OF
THE SERVO CONTROL SYSTEM
Candidate: Tan Zhihong
Supervisor: Prof. Li Jiangang
Associate Supervisor: Dr. Zhang Dongjun
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Control Science and Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: December, 2010
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
运动控制系统广泛应用于工业中的各个领域,如半导体封装,数控机床,工业
机器人等。系统辨识是控制器设计的基础,尤其在高速高精度运动控制系统设计过
程中,恰当的系统辨识为提高控制系统性能提供了最为基础的知识。
本论文的研究工作包括以下几个方面:
(1) 在对伺服控制对象进行机理建模的基础上进行灰箱辨识。控制系统工作在
截止频率以下,为方便简化控制器的设计,论文从激励信号的设计的角度出发,通
过忽略高频带模型以近似系统的模型,分析系统的截止频率点、3dB 下降处频率点
等频域特性方面进行了大量的工作。
(2) 针对于辨识激励信号的选择进行了理论分析,由于伪随机二进制信号的频
带很宽,会激发系统的高频模态,并通过仿真分析得出伪随机二进制信号不适合被
选用作为需忽略高频段模型辨识的激励信号的结论。
(3) 分析输入信号的频谱带宽、幅值、其微分信号的幅值,设计出适合机电系
统辨识的扫频信号,由于扫频信号的瞬时频率随时间线性变化,而最小二乘迭代算
法辨识依赖于时间,故造成辨识结果发生随着扫频周期发生周期性的变化,导致辨
识结果不收敛。
(4) 论文提出一种混沌信号作为机电系统辨识的激励信号,因为该信号具有频
谱特性连续、平稳,且其带宽可以设限的特点。通过频域响应实验设计出适合于机
电系统辨识的混沌信号进行辨识,辨识结果收敛,得到了系统的频域特性。通过验
证实验证明混沌信号是一种很好的机电系统辨识激励信号,能安全地应用于机电系
统,可以很好的近似系统的中低频模型。
关键词:伺服系统;频域辨识;激励设计;混沌信号;带宽受限
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Motion control systems have been applied into almost every field in industry and
they play an important role in the development of a country’s economy. System
identification is the basis for controller design, especially for high speed and high
precision motion control system design. P