本發(fā)明涉及仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

極值搜索控制方法是一種不基于模型的自適應(yīng)控制方法，對(duì)控制條件的要求較低，不會(huì)受到參數(shù)不確定性或參數(shù)未知的影響，具有原理簡(jiǎn)單，計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)。這種控制方法是用于搜索并使輸出保持在系統(tǒng)(或函數(shù))極值的方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)輸入之間存在最大值或最小值關(guān)系，系統(tǒng)的輸出可以用某種代價(jià)函數(shù)表示時(shí)，運(yùn)用極值搜索控制方法就可以在沒(méi)有準(zhǔn)確知道或者不知曉待搜索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或者數(shù)學(xué)表達(dá)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行極值搜索，使系統(tǒng)的輸出取得最大值或最小值。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，我們通常能夠獲得的信息是不完全的，這時(shí)采用極值控制方法可以較好地獲得期望的目標(biāo)。目前，極值控制方法在國(guó)內(nèi)外都得到了較為廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用在過(guò)程控制、太陽(yáng)能電池陣列管理以及水利和風(fēng)能發(fā)電時(shí)渦輪機(jī)葉片角度的調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。

仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是模擬實(shí)際載體旋轉(zhuǎn)的半實(shí)物仿真平臺(tái)，是一類(lèi)常見(jiàn)的伺服控制系統(tǒng)，其可靠性主要體現(xiàn)在它的控制精度與響應(yīng)速度上，為此需要較為精確的知曉模型的參數(shù)從而可以據(jù)此選擇效果優(yōu)良的控制器。對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)這一機(jī)電伺服控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，建立模型的對(duì)象是電機(jī)。對(duì)電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，目前使用的方法主要有掃頻擬合，擴(kuò)展卡爾曼濾波和人工智能的方法等等。但是上述的方法存在著辨識(shí)時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算量大的問(wèn)題，考慮到極值搜索控制方法是不基于模型，計(jì)算量小的控制方法，并且參數(shù)辨識(shí)的問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為使參數(shù)可變的標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)之間的差異最小的問(wèn)題，所以可以利用極值搜索控制方法來(lái)對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有參數(shù)識(shí)別方法存在著辨識(shí)時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算量大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法。

基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法，參數(shù)辨識(shí)方法包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)待辨識(shí)參數(shù)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型構(gòu)建標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，設(shè)定待辨識(shí)參數(shù)τm和k的初始值，給標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型和仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型輸入相同的電壓控制信號(hào)vin，所述的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型為仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的實(shí)際模型，且仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型作為被控對(duì)象；

其中，τm表示機(jī)械時(shí)間常數(shù)，k表示等效增益；

步驟二：將標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型當(dāng)前的輸出角度θ與仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型實(shí)際輸出角度θ0作差，獲得偏差信號(hào)e，將偏差信號(hào)e取絕對(duì)值，獲得|e|；

步驟三：判斷|e|是否為0，

結(jié)果為是，則，此時(shí)，待辨識(shí)參數(shù)τm和k的值為實(shí)際值，從而完成仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)τm和k辨識(shí)的過(guò)程，

結(jié)果為否，則，執(zhí)行步驟四；

步驟四：將|e|作為極值搜索控制模型的輸入信號(hào)，極值搜索控制模型利用極值搜索控制方法得到待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值，并將待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值輸入給標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型根據(jù)接收的待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值更新輸出角度θ后，執(zhí)行步驟二。

所述的步驟四中，將|e|作為極值搜索控制模型的輸入信號(hào)，極值搜索控制模型利用極值搜索控制方法得到待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值的具體過(guò)程為：

首先，|e|同時(shí)輸入至1號(hào)高通濾波器和2號(hào)高通濾波器，解調(diào)信號(hào)sin(ω1t)同時(shí)輸入至1號(hào)乘法器的第一數(shù)據(jù)輸入端和2號(hào)乘法器的第一數(shù)據(jù)輸入端，解調(diào)信號(hào)sin(ω2t)同時(shí)輸入至3號(hào)乘法器的第一數(shù)據(jù)輸入端和4號(hào)乘法器的第一數(shù)據(jù)輸入端；

其中，ω1和ω2均為信號(hào)角頻率，t為時(shí)間；

其次，經(jīng)1號(hào)高通濾波器進(jìn)行高通濾波后，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至1號(hào)乘法器的第二數(shù)據(jù)輸入端，1號(hào)乘法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，輸出的梯度信息ξ1同時(shí)發(fā)送至1號(hào)積分器和1號(hào)低通濾波器，經(jīng)1號(hào)積分器進(jìn)行積分處理后，獲得的等效增益估計(jì)值發(fā)送至1號(hào)加法器，經(jīng)1號(hào)低通濾波器進(jìn)行低通濾波后，輸出擾動(dòng)信號(hào)η1至1號(hào)幅值獲取函數(shù)g1(η1)進(jìn)行幅值調(diào)整，獲得擾動(dòng)信號(hào)幅值a1，并將該擾動(dòng)信號(hào)幅值a1發(fā)送至2號(hào)乘法器的第二數(shù)據(jù)輸入端，2號(hào)乘法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，獲得的擾動(dòng)信號(hào)a1sin(ω1t)發(fā)送至1號(hào)加法器，1號(hào)加法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加后，獲得當(dāng)前的等效增益k；

經(jīng)2號(hào)高通濾波器進(jìn)行高通濾波后，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至3號(hào)乘法器的第二數(shù)據(jù)輸入端，3號(hào)乘法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，輸出的梯度信息ξ2同時(shí)發(fā)送至2號(hào)積分器和2號(hào)低通濾波器，經(jīng)2號(hào)積分器進(jìn)行積分處理后，獲得的機(jī)械時(shí)間常數(shù)估計(jì)值發(fā)送至2號(hào)加法器，經(jīng)2號(hào)低通濾波器進(jìn)行低通濾波后，輸出擾動(dòng)信號(hào)η2至2號(hào)幅值獲取函數(shù)g2(η2)進(jìn)行幅值調(diào)整，獲得擾動(dòng)信號(hào)幅值a2，并將該擾動(dòng)信號(hào)幅值a2發(fā)送至4號(hào)乘法器的第二數(shù)據(jù)輸入端，4號(hào)乘法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，獲得的擾動(dòng)信號(hào)a2sin(ω2t)發(fā)送至2號(hào)加法器，2號(hào)加法器對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加后，獲得當(dāng)前的機(jī)械時(shí)間常數(shù)τm；

綜上，完成了對(duì)待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值的獲取。

所述的根據(jù)待辨識(shí)參數(shù)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型構(gòu)建標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的過(guò)程為：

根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型獲取其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型，該開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建。

所述的根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型獲取其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型，該開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建的具體過(guò)程為：

步驟一一：根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，所述的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型為：

其中，id,iq分別為同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系中的直軸電流和交軸電流，

ωr為電機(jī)機(jī)械角速度，

r′為電機(jī)等效電阻，且r'＝r+kvkpskf，

r為電機(jī)電樞電阻，kf為電機(jī)電流反饋放大系數(shù)，kps為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器放大系數(shù)，kv為電機(jī)電流放大系數(shù)；

l為電機(jī)電樞電感，pm為電機(jī)極對(duì)數(shù)，

ψf為轉(zhuǎn)子永磁效應(yīng)對(duì)應(yīng)的每對(duì)磁極磁通，j為軸系總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，

d為電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦系數(shù)；

ud,uq分別為旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系中的直軸電壓和交軸電壓；

tl為干擾力矩；為微分算子；

步驟一二：令仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型中id＝0，對(duì)公式一進(jìn)行簡(jiǎn)化，獲得如下公式：

步驟一三：將kf＝1，d＝0，反電勢(shì)系數(shù)及電機(jī)力矩系數(shù)代入公式二后，再進(jìn)行拉普拉斯變換，從而得到仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型g(s)為：

步驟一四：令對(duì)公式三進(jìn)行簡(jiǎn)化，獲得下述公式：

其中，τe表示電氣時(shí)間常數(shù)；

步驟一五：又由于τm>>τe，故，對(duì)公式四進(jìn)行簡(jiǎn)化及變形，獲得下述公式：

公式五所述的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型g(s)為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建。

原理分析：給實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)模型和標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)相同的輸入信號(hào)，得到的輸出信號(hào)做差，獲得的偏差信號(hào)|e|作為極值搜索控制部分的輸入，極值搜索控制依此得到待辨識(shí)參數(shù)的估計(jì)值，隨著搜索的進(jìn)行，標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)越來(lái)越接近實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)模型，當(dāng)搜索穩(wěn)定下來(lái)，即：偏差信號(hào)|e|為0得到的參數(shù)τm和k即為轉(zhuǎn)臺(tái)待辨識(shí)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型的未知參數(shù)，辨識(shí)過(guò)程至此完成。

本發(fā)明主要針對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)模型參數(shù)未知時(shí)，需要辨識(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)的問(wèn)題。仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)建立模型的對(duì)象為永磁同步電機(jī)。本發(fā)明實(shí)施方式的主要思想是一種模型參考的思想，通過(guò)比較可調(diào)標(biāo)稱(chēng)模型與實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)模型之間的差異，利用極值搜索控制使二者之間的差別最小，從而達(dá)到獲取仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)的目的。

本發(fā)明根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型的等效結(jié)構(gòu)，建立參數(shù)可調(diào)的標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，利用極值搜索控制方法，調(diào)節(jié)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型中的參數(shù)，使標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型與仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)模型對(duì)于相同輸入的系統(tǒng)輸出差別最小，此時(shí)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型中的參數(shù)即對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)模型中的參數(shù)，達(dá)到對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的目的。

本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是：

本發(fā)明所述基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法，所構(gòu)建的模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)算量減少了20％以上，結(jié)合模型參考的思想可以有效地對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，從圖4，圖5，圖6可以看出本發(fā)明提出的方法可以快速、準(zhǔn)確地辨識(shí)出轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)模型的未知參數(shù)，辨識(shí)時(shí)間縮短了20％以上，辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確度可達(dá)到95％以上，圖6中，標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與實(shí)際仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的輸出也幾乎完全重合，這是標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與實(shí)際仿真轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)之間的差異已經(jīng)很小，說(shuō)明得到了正確的辨識(shí)結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1為公式三所對(duì)應(yīng)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型g(s)的結(jié)構(gòu)機(jī)理圖；其中，i為電流信號(hào)；

圖2為本發(fā)明所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的原理示意圖；

圖3為極值搜索控制模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為待辨識(shí)參數(shù)k的辨識(shí)曲線(xiàn)圖；

圖5為待辨識(shí)參數(shù)τm的辨識(shí)曲線(xiàn)圖；

圖6為辨識(shí)結(jié)束后標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)輸出角度的對(duì)比曲線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：參見(jiàn)圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法，參數(shù)辨識(shí)方法包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)待辨識(shí)參數(shù)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型構(gòu)建標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，設(shè)定待辨識(shí)參數(shù)τm和k的初始值，給標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型和仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型輸入相同的電壓控制信號(hào)vin，所述的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型為仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的實(shí)際模型，且仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型作為被控對(duì)象；

其中，τm表示機(jī)械時(shí)間常數(shù)，k表示等效增益；

步驟二：將標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型當(dāng)前的輸出角度θ與仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型實(shí)際輸出角度θ0作差，獲得偏差信號(hào)e，將偏差信號(hào)e取絕對(duì)值，獲得|e|；

步驟三：判斷|e|是否為0，

結(jié)果為是，則，此時(shí)，待辨識(shí)參數(shù)τm和k的值為實(shí)際值，從而完成仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)τm和k辨識(shí)的過(guò)程，

結(jié)果為否，則，執(zhí)行步驟四；

步驟四：將|e|作為極值搜索控制模型的輸入信號(hào)，極值搜索控制模型利用極值搜索控制方法得到待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值，并將待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值輸入給標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型根據(jù)接收的待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值更新輸出角度θ后，執(zhí)行步驟二。

本實(shí)施方式中，所述的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型為仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的實(shí)際模型，且仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型作為被控對(duì)象；

本發(fā)明主要針對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)模型參數(shù)未知時(shí)，需要辨識(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)的問(wèn)題。仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)建立模型的對(duì)象為永磁同步電機(jī)。本發(fā)明實(shí)施方式的主要思想是一種模型參考的思想，通過(guò)比較可調(diào)標(biāo)稱(chēng)模型與實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)模型之間的差異，利用極值搜索控制使二者之間的差別最小，從而達(dá)到獲取仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)的目的。

本發(fā)明根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型的等效結(jié)構(gòu)，建立參數(shù)可調(diào)的標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，利用極值搜索控制方法，調(diào)節(jié)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型中的參數(shù)，使標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型與仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)模型對(duì)于相同輸入的系統(tǒng)輸出差別最小，此時(shí)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型中的參數(shù)即對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)模型中的參數(shù)，達(dá)到對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的目的。

仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型與標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的輸入信號(hào)相同，均為vin，且設(shè)計(jì)vin＝asin(t·2πf)，即幅值和周期固定的正弦電壓信號(hào)，a取值可為3-5v，f為系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率，取值可為3-5hz。轉(zhuǎn)臺(tái)的輸出與標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)的輸出做差得到偏差信號(hào)e，作為極值搜索控制的輸入信號(hào)。

具體實(shí)施方式二：參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的步驟四中，將|e|作為極值搜索控制模型的輸入信號(hào)，極值搜索控制模型利用極值搜索控制方法得到待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值的具體過(guò)程為：

首先，|e|同時(shí)輸入至1號(hào)高通濾波器1-1和2號(hào)高通濾波器1-2，解調(diào)信號(hào)sin(ω1t)同時(shí)輸入至1號(hào)乘法器2-1的第一數(shù)據(jù)輸入端和2號(hào)乘法器2-2的第一數(shù)據(jù)輸入端，解調(diào)信號(hào)sin(ω2t)同時(shí)輸入至3號(hào)乘法器2-3的第一數(shù)據(jù)輸入端和4號(hào)乘法器2-4的第一數(shù)據(jù)輸入端；

其中，ω1和ω2均為信號(hào)角頻率，t為時(shí)間；

其次，經(jīng)1號(hào)高通濾波器1-1進(jìn)行高通濾波后，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至1號(hào)乘法器2-1的第二數(shù)據(jù)輸入端，1號(hào)乘法器2-1對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，輸出的梯度信息ξ1同時(shí)發(fā)送至1號(hào)積分器3-1和1號(hào)低通濾波器4-1，經(jīng)1號(hào)積分器3-1進(jìn)行積分處理后，獲得的等效增益估計(jì)值發(fā)送至1號(hào)加法器6-1，經(jīng)1號(hào)低通濾波器4-1進(jìn)行低通濾波后，輸出擾動(dòng)信號(hào)η1至1號(hào)擾動(dòng)信號(hào)幅值獲取函數(shù)g1(η1)5-1進(jìn)行幅值調(diào)整，獲得擾動(dòng)信號(hào)幅值a1，并將該擾動(dòng)信號(hào)幅值a1發(fā)送至2號(hào)乘法器2-2的第二數(shù)據(jù)輸入端，2號(hào)乘法器2-2對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，獲得的擾動(dòng)信號(hào)a1sin(ω1t)發(fā)送至1號(hào)加法器6-1，1號(hào)加法器6-1對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加后，獲得當(dāng)前的等效增益k；

經(jīng)2號(hào)高通濾波器1-2進(jìn)行高通濾波后，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至3號(hào)乘法器2-3的第二數(shù)據(jù)輸入端，3號(hào)乘法器2-3對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，輸出的梯度信息ξ2同時(shí)發(fā)送至2號(hào)積分器3-2和2號(hào)低通濾波器4-2，經(jīng)2號(hào)積分器3-2進(jìn)行積分處理后，獲得的機(jī)械時(shí)間常數(shù)估計(jì)值發(fā)送至2號(hào)加法器6-2，經(jīng)2號(hào)低通濾波器4-2進(jìn)行低通濾波后，輸出擾動(dòng)信號(hào)η2至2號(hào)擾動(dòng)信號(hào)幅值獲取函數(shù)g2(η2)5-2進(jìn)行幅值調(diào)整，獲得擾動(dòng)信號(hào)幅值a2，并將該擾動(dòng)信號(hào)幅值a2發(fā)送至4號(hào)乘法器2-4的第二數(shù)據(jù)輸入端，4號(hào)乘法器2-4對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)相乘后，獲得的擾動(dòng)信號(hào)a2sin(ω2t)發(fā)送至2號(hào)加法器6-2，2號(hào)加法器6-2對(duì)接收的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加后，獲得當(dāng)前的機(jī)械時(shí)間常數(shù)τm；

綜上，完成了對(duì)待辨識(shí)參數(shù)τm和k的當(dāng)前值的獲取。

本實(shí)施方式中，擾動(dòng)信號(hào)幅值獲取函數(shù)作用為自適應(yīng)調(diào)整擾動(dòng)信號(hào)幅值以提高收斂速度并減小穩(wěn)態(tài)振蕩。

其中，

本實(shí)施方式，積分器的作用是利用梯度信息修正等效增益估計(jì)值和機(jī)械時(shí)間常數(shù)估計(jì)值使其可以最終收斂于實(shí)際值。

本實(shí)施方式，高通濾波器的作用為濾除絕對(duì)值信號(hào)|e|中的直流分量，提高梯度信息估計(jì)的準(zhǔn)確性，加快收斂速度。

圖3中，對(duì)應(yīng)上述字母的下標(biāo)1和2用于區(qū)別搜索τm和k的極值搜索控制部分的不同參數(shù)值。在極值搜索控制部分工作時(shí)，首先獲取偏差信號(hào)e的絕對(duì)值信號(hào)|e|，然后分別經(jīng)過(guò)兩路極值搜索的高通濾波器，所得的信號(hào)與解調(diào)信號(hào)相乘后得到梯度信息ξ，梯度信息ξ經(jīng)過(guò)低通濾波器和擾動(dòng)信號(hào)幅值獲取函數(shù)得到擾動(dòng)信號(hào)幅值，該擾動(dòng)信號(hào)幅值再與解調(diào)信號(hào)相乘后，獲得擾動(dòng)信號(hào)asin(ωt)，該擾動(dòng)信號(hào)asin(ωt)與梯度信息ξ經(jīng)過(guò)積分器之后得到的信號(hào)做和，得到極值搜索控制部分的兩個(gè)輸出，即當(dāng)前τm和k的估計(jì)值。

具體實(shí)施方式三：參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的g1(η1)＝b1·η1^0.8，g2(η2)＝b2·η2^0.8；

其中，b1和b2均為比例系數(shù)。

本實(shí)施方式中，該擾動(dòng)信號(hào)幅值獲取函數(shù)g1(η1)和g2(η2)的作用為自適應(yīng)調(diào)整擾動(dòng)信號(hào)幅值以提高收斂速度并減小穩(wěn)態(tài)振蕩。

具體實(shí)施方式四：參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的1號(hào)積分器3-1的傳遞函數(shù)為：

2號(hào)積分器3-2的傳遞函數(shù)為：

其中，k1為1號(hào)積分器3-1的積分增益，k2為2號(hào)積分器3-2的積分增益，s為拉普拉斯算子。

具體實(shí)施方式五：參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的1號(hào)高通濾波器1-1的傳遞函數(shù)為：

2號(hào)高通濾波器1-2的傳遞函數(shù)為：

其中，ωh1為1號(hào)高通濾波器1-1的截止頻率，ωh2為2號(hào)高通濾波器1-2的截止頻率。

具體實(shí)施方式六：參見(jiàn)圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的1號(hào)低通濾波器4-1的傳遞函數(shù)為：

2號(hào)低通濾波器4-2的傳遞函數(shù)為：

其中，ωl1為1號(hào)低通濾波器4-1的截止頻率，ωl2為2號(hào)低通濾波器4-2的截止頻率。

本實(shí)施方式，低通濾波器的作用為濾除梯度信息中的高頻成分，使擾動(dòng)信號(hào)的幅值變化更為平緩穩(wěn)定，提高收斂性能。

具體實(shí)施方式七：參見(jiàn)圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的根據(jù)待辨識(shí)參數(shù)的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型構(gòu)建標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的過(guò)程為：根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型獲取其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型，該開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建。

具體實(shí)施方式八：參見(jiàn)圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型獲取其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型，該開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建的具體過(guò)程為：

步驟一一：根據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型，所述的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型為：

其中，id,iq分別為同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系中的直軸電流和交軸電流，

ωr為電機(jī)機(jī)械角速度，

r′為電機(jī)等效電阻，且r'＝r+kvkpskf，

r為電機(jī)電樞電阻，kf為電機(jī)電流反饋放大系數(shù)，kps為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器放大系數(shù)，kv為電機(jī)電流放大系數(shù)；

l為電機(jī)電樞電感，pm為電機(jī)極對(duì)數(shù)，

ψf為轉(zhuǎn)子永磁效應(yīng)對(duì)應(yīng)的每對(duì)磁極磁通，j為軸系總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，

d為電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦系數(shù)；

ud,uq分別為旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系中的直軸電壓和交軸電壓；

tl為干擾力矩，該干擾力矩包含摩擦力矩及波動(dòng)力矩；為微分算子；

公式一中建立了d軸和q軸的動(dòng)態(tài)方程，但實(shí)際對(duì)電機(jī)進(jìn)行矢量控制時(shí)，通常忽略轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)機(jī)理模型中id的影響，通過(guò)控制iq來(lái)直接控制電機(jī)的力矩輸出，即：

步驟一二：令仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型中id＝0，對(duì)公式一進(jìn)行簡(jiǎn)化，獲得如下公式二，公式一所表示的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)機(jī)理模型可以簡(jiǎn)化為圖1所示：

步驟一三：將kf＝1，d＝0，反電勢(shì)系數(shù)及電機(jī)力矩系數(shù)代入公式二后，再進(jìn)行拉普拉斯變換，從而得到仿真轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)電伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型g(s)為：

步驟一四：令對(duì)公式三進(jìn)行簡(jiǎn)化，獲得下述公式：

其中，τe表示電氣時(shí)間常數(shù)；

步驟一五：又由于τm>>τe，故，對(duì)公式四進(jìn)行簡(jiǎn)化及變形，獲得下述公式：

公式五所述的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型g(s)為標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型，從而完成對(duì)標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建。

由于電氣時(shí)間常數(shù)τe容易獲取并且在系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)固定后基本不變，且在辨識(shí)前已知，而τm和k會(huì)隨著工作環(huán)境或工作條件的變化而發(fā)生較大變化，所以由式5確定轉(zhuǎn)臺(tái)模型中待辨識(shí)的參數(shù)為τm和k。

具體實(shí)施方式九：參見(jiàn)圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的b1和b2的取值均為2。

具體實(shí)施方式十：參見(jiàn)圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法的區(qū)別在于，所述的vin＝asin(t·2πf)；

a為輸入信號(hào)的幅值，f為系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率，t為持續(xù)時(shí)間。

驗(yàn)證試驗(yàn)：

在本發(fā)明所述的基于極值搜索控制的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型參數(shù)辨識(shí)方法實(shí)施時(shí)，對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行的操作時(shí)給予其給定的輸入信號(hào)，并且測(cè)量得到其位置輸出。然后只需設(shè)計(jì)好極值搜索控制方法中的各部分參數(shù)，按照上述結(jié)構(gòu)搭建辨識(shí)結(jié)構(gòu)，方法即可自動(dòng)辨識(shí)出轉(zhuǎn)臺(tái)模型中的未知參數(shù)，為轉(zhuǎn)臺(tái)的控制器設(shè)計(jì)提供方便。其中需要設(shè)計(jì)的參數(shù)有，極值控制的積分增益k1,k2，高通濾波器截止頻率ωh1,ωh2，低通濾波器截止頻率ωl1,ωl2，擾動(dòng)信號(hào)角頻率ω1,ω2。其中積分增益k1,k2不宜過(guò)大，否則系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)受到影響，一般不超過(guò)10，擾動(dòng)信號(hào)角頻率ω1,ω2需要小于輸入信號(hào)vin的角頻率，選取為輸入信號(hào)角頻率的1/5左右即可，高通濾波器和低通濾波器的截止頻率要小于擾動(dòng)信號(hào)角頻率。

下面通過(guò)實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

為驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，以某型三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)環(huán)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，辨識(shí)方法實(shí)施時(shí)內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)中電氣時(shí)間常數(shù)τe＝0.0066，用傳統(tǒng)掃頻方法獲得轉(zhuǎn)臺(tái)模型的參數(shù)為τm＝0.1326，k＝96，以此對(duì)本發(fā)明的辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比參考。

實(shí)施例中對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的正弦輸入信號(hào)vin為頻率4hz，幅值為3v的正弦信號(hào)，轉(zhuǎn)臺(tái)的輸出信號(hào)為內(nèi)環(huán)的實(shí)時(shí)角度。在實(shí)施時(shí)，將極值控制方法各環(huán)節(jié)與標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)進(jìn)行離散化之后嵌入到轉(zhuǎn)臺(tái)的控制程序中(采樣周期為0.5ms，采用雙線(xiàn)性離散化方法)，實(shí)驗(yàn)中所用參數(shù)分別為：

參數(shù)k極值搜索部分：ωh1＝5,b1＝0.5,k1＝1,ωl1＝0.1,ω1＝1.5π；

參數(shù)τm極值搜索部分：ωh1＝4,b1＝0.4,k1＝0.6,ωl1＝0.2,ω1＝2π

圖4和圖5分別給出了k和τm隨時(shí)間變化的收斂曲線(xiàn)，可以得到k和τm在近200秒的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定后的值分別為k＝91.21與τm＝0.1124，和掃頻得到的系統(tǒng)參數(shù)基本一致，并且從圖6可以看到，當(dāng)參數(shù)搜索穩(wěn)定后，標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與實(shí)際仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的輸出也幾乎完全重合，這是標(biāo)稱(chēng)系統(tǒng)與實(shí)際仿真轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)之間的差異已經(jīng)很小，說(shuō)明得到了正確的辨識(shí)結(jié)果。

所以根據(jù)上述結(jié)果，本發(fā)明利用極值搜索控制方法，結(jié)合模型參考的思想，能夠準(zhǔn)確、快速地辨識(shí)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)模型的未知參數(shù)，并且由于極值搜索控制方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小的特點(diǎn)，可以十分方便地應(yīng)用在仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)模型的參數(shù)辨識(shí)過(guò)程中。