考虑多因素影响的进给系统等效惯量辨识方法

发布时间：2021-06-17 20:12

　　为准确辨识进给系统等效惯量值,提出一种考虑电流环滞后及Stribeck摩擦影响的进给系统等效惯量离线辨识方法。首先建立考虑电流环滞后及Stribeck摩擦力影响的伺服进给系统离散模型。而后根据所建模型构造适应度函数,将参数辨识问题转化为参数优化问题。最后,基于差分进化算法求解该优化问题,获得进给系统等效惯量值。所提方法的有效性通过实验及仿真进行了验证。结果显示,与现有仅考虑库仑摩擦力的辨识方法相比,本文方法在不同幅值辨识指令下惯量辨识结果差异更小,惯量辨识结果更加准确。 

【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2020,(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

进给系统结构简图

所用实验平台为丝杠传动的单轴进给系统,如图 2所示。实验台行程为500mm,丝杠导程为4mm,且电机是通过联轴器直接与丝杠相连,中间没有其它的减速机构。实验台所用的伺服电机为ABB ESM系列电机,其力矩系数为0.47 Nm/A。驱动器为ABB MicroFlex e190系列驱动器,驱动器增益系数为0.6A/V,采用力矩模式控制时,其允许的输入控制量为-10V～+10V的模拟电压。采用旋转编码器测量电机的转速及位移,编码器的分辨率为16384 pulse/revolution。控制器为dSPACE MacroLabBox 1202,控制周期为1ms。此外,实验前试验台电流环控制参数均已使用ABB自有的参数调整软件调优。3.2 实验过程

伺服进给系统惯量辨识实验是在开环条情况下进行的,即直接输入电压信号作为激励信号,采集编码器测量的电机转速信号为系统输出。实验所用的电压指令由一系列的阶跃信号组成,如图 3所示。电压指令幅值如果过大则进给系统会出现剧烈的振动,影响设备寿命也不安全;指令电压如果过小则又不能充分激励进给系统甚至不能推动工作台运动。所以,实验时电压指令被缩放kr倍,经过多次试验,确定可用的kr取值范围为kr∈[1 3]。本部分的目的是通过对比不同kr值下惯量辨识结果的一致性来验证所提方法对于辨识指令幅值的鲁棒性。通过对比附加质量块惯量的辨识及对仿真模型中系统惯量的辨识验证所提方法辨识惯量值的准确性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]伺服系统惯量辨识技术（一）——综述[J]. 付俊永,王爽.  伺服控制. 2015(Z1)
[2]基于进给系统反馈信号的摩擦辨识方法[J]. 李鹏勃,赵飞,梅雪松,陶涛,冯斌.  组合机床与自动化加工技术. 2012(11)
[3]一种基于频域的转动惯量估算方法[J]. 杨辉,范永坤,李艳平.  电光与控制. 2008(11)



本文编号：3235844