[发明专利]基于直流电机-负载动力学模型的物理参数在线辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于直流电机‑负载动力学模型的物理参数在线辨识方法，包括根据直流电机‑负载的动力学特性，得到直流电机‑负载的动力学模型；将直流电机‑负载的动力学模型转换为待辨识物理参数矩阵和电机状态参数矩阵相乘的形式；根据相乘形式的直流电机‑负载的动力学模型，确定自适应在线辨识算法；利用自适应在线辨识算法不断更新待辨识物理参数矩阵估计值，直至待辨识物理参数的估计误差收敛时，完成物理参数的辨识。本发明通过不断更新辨识结果提高了辨识值的精确度，可为直流电机‑负载系统的高性能工作提供强有力保障。

技术领域

本发明属于参数辨识技术领域，特别涉及一种基于直流电机-负载动力学模型的物理参数在线辨识方法。

背景技术

参数辨识是一种通过系统的理论模型和所得到的实验数据相结合来预测模型未知参数的方法，该方法可提高模型未知参数预测的精确度，目前受到了学者们的广泛关注。

直流电机具有响应快、起动转矩大等良好的工作特性，在控制系统中常被用作执行元件。直流电机的动力学模型是针对电机进行控制、优化、仿真的前提，而物理参数又是动力学模型的必要组成部分。更为重要的是，直流电机的高性能运行需要系统精确的物理参数作为支持，因此获取到模型中精确的物理参数至关重要。

目前一般采用离线辨识方法辨识电机的物理参数，但在直流电机运行过程中，由于温度、湿度等因素的影响会导致电机的物理参数发生变化，因此采用离线辨识方法对直流电机-负载系统的物理参数进行辨识难以保证其精确度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于直流电机-负载动力学模型的物理参数在线辨识方法，解决了现有离线辨识方法对直流电机-负载系统的物理参数进行辨识难以保证其精确度的技术问题，本发明通过不断更新辨识结果提高了辨识值的精确度，可为直流电机-负载系统的高性能工作提供强有力保障。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于直流电机-负载动力学模型的物理参数在线辨识方法，包括：

S1根据直流电机-负载的动力学特性，得到直流电机-负载的动力学模型；

S2将直流电机-负载的动力学模型中的待辨识物理参数和电机状态参数进行分离，将直流电机-负载的动力学模型转换为待辨识物理参数矩阵和电机状态参数矩阵相乘的形式；

S3根据相乘形式的直流电机-负载的动力学模型，确定自适应在线辨识算法；自适应在线辨识算法中包含待辨识物理参数矩阵估计值的自适应律；

S4利用自适应在线辨识算法不断更新待辨识物理参数矩阵估计值，直至待辨识物理参数的估计误差收敛时，完成物理参数的辨识。

进一步的，步骤S1中，直流电机-负载的动力学模型为：

其中，是电机转角的速度，是电机转角的加速度，u_m为电机控制输入，J_a＝J_m+J_l，J_m为电机转动惯量，J_l为负载转动惯量，B_a＝B_m+B_l，B_m为电机端粘性阻尼系数，B_l为负载端粘性阻尼系数，J_a和B_a均是大于零的常数，即待辨识的物理参数。

进一步的，步骤S2中，将直流电机-负载的动力学模型转换为如下待辨识物理参数矩阵和电机状态参数矩阵相乘的形式：

Y^TA＝u_m；

其中，A为待辨识物理参数矩阵A＝[J_a B_a]^T，Y为电机状态参数矩阵，