交流伺服系统转动惯量及负载转矩的辨识方法研究.pdf

交流伺服系统转动惯量及负载转矩的辨识方法研究 黄立培，蒋志宏，郭宇婕 (清华大学 北京，100084) 摘要 交流伺服系统的工作性能受电机参数及负载扰动的影响很大，有必要对其转动惯量和负载转矩进行在线 辨识和观测，在辨识转动惯量时将负载扰动考虑进去，并据此调整速度 PI调节器参数以改善和提高系统的稳 态和动态响应性能。本文中先利用状态观测器对负载转矩进行实时观测,然后再利用模型参考自适应算法对系 统的机械参数即系统转动惯量进行了辨识，并研究了自适应增益对辨识结果的影响。根据转动惯量的在线辨 识量，利用最小峰值响应方法对系统速度 PI调节器参数进行了自整定。仿真和实验结果验证了算法的有效性。 关键词：转动惯量、负载转矩辨识, 状态观测器, 自整定。 0 引言 y (k ) 2y (k −1) −y (k −2) +b (k −1)U(k −1) g g 随着电机控制技术、计算机信息技术和电 (3) 力电子技术的不断进步，交流电机伺服系统的 ε( k ) y ( k ) − y g ( k ) 应用越来越广泛。在某些应用场合中，负载转 (4) 动惯量值常常发生变化，且变化的相对值很大， 是电机转子自身转动惯量的几倍甚至是十几 − + β(k)U(k −1) ε(k) b (k) b (k 1) g g 2 倍。转动惯量的增加将导致系统动态响应变慢， 1+β(k)U (k −1) 可能会对系统的机械特性造成明显的影响，因 (5) 此需要采取相应的措施，对系统进行有效的控 U(k 1) {[M (k 1) M (k 2)] − − − − 制[1-5]。同时，在交流伺服系统的实际应用中， m m +[M L (k −2) −M L (k −1)]} 调节器参数的确定是一项非常繁杂的工作，需 (6) 要花费大量的时间和精力，而且必须具备丰富 的工程经验才能取得良好的结果。一种比较简 (k ) 1 [ (k 1)