无偏差最小二乘法伺服控制系统参数辨识

摘要/Abstract

摘要：

为准确辨识伺服控制系统参数，针对高性能运动控制算法的要求，在分析典型伺服控制系统结构模型基础上，基于“库仑摩擦+黏性摩擦”模型，设计了无偏差最小二乘方法，研究其在“工控机+运动控制卡”数控系统平台上的实现方法。实时采集电机角速度数据，利用设计的方法估算伺服系统转动惯量、黏性摩擦和库仑转矩，通过角速度重构，对比理论计算和实际测量角速度,验证参数辨识的有效性和准确性。理论分析和实验结果表明，所设计的参数辨识方法能够准确辨识系统参数。

关键词: 伺服控制, 无偏差最小二乘法, 角速度重构, 参数辨识

Abstract:

Aiming at accurate parameter identification of a servo control system and the demands of high performance motion control algorithm, a typical servo control system model was analyzed and the unbiased least square method was designed based on Coulomb friction and viscous friction model.Implementation methods of it were studied on the hardware of industrial PC and motion control card. Motor angular speed data was collected in real time. The inertia,viscous friction and Coulomb torque of system were estimated using the least square method. The validity and the correctness of parameter identification were verified through reconstructing the angular speed, comparing the actual measurement with theoretical calculation angular speed. Theoretical observation and experimental results show that the parameters of the servo system can be accurately identified in this kind of CNC system platform with the unbiased least square method.

Key words: servo control, unbiased least square method;angular velocity reconstruction, parameter identification

中图分类号:

TH117
TG659

吴路路, 韩江, 田晓青, 夏链. 无偏差最小二乘法伺服控制系统参数辨识[J]. 中国机械工程, 2016, 27(01): 109-113.

Wu Lulu, Han Jiang, Tian Xiaoqing, Xia Lian. Parameter Identification of Servo Control System Based on Unbiased Least Square Method[J]. China Mechanical Engineering, 2016, 27(01): 109-113.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2016/V27/I01/109

参考文献

[1]Tomizuka M.Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control[J].Journal of Dynamic Systems:Measurement and Control,1987,109(1):65-68.
[2]Tsao T,Tomizuka M.Adaptive Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control[J].Journal of Dynamic Systems:Measurement and Control,1987,109(4):349-354.
[3]Yang J,Altintas Y. A Generalized On-line Estimation and Control of Five-axis Contouring Errors of CNC Machine Tools[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture,2015,23(9):9-23.
[4]Ramesh R,Mannan M A,Poo A N.Tracking and Coutour Error Control in CNC Servo Systems[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture,2005,45(3):301-326.
[5]Huo F,Poo A N.Precision Contouring Control of Machine Tools[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2013,64(1):319-333.
[6]Khoshdarregi M R,Tappe S,Altintas Y Y.Integrated Five-axis Trajectory Shaping and Contour Error Compensation for High-speed CNC Machine Tools[J].IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,2014,19(6):1859-1871.
[7]王丽梅,李兵.基于摩擦观测器的直接驱动 XY 平台轮廓控制器设计[J]. 电机与控制学报, 2013,17(1):31-36.
Wang Limei,Li Bing.Contour Controller Design for Direct Drive XY Table Based on Friction Observer[J].Electric Machines and Control, 2013, 17(1):31-36.
[8]Erkorkmaz K.High Speed CNC System Design.Part Ⅱ:Modeling and Identification of Feed Drives[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture,2001,41:1487-1509.
[9]田晓青. 柔性电子齿轮箱设计及精度控制算法研究[D]. 合肥：合肥工业大学，2014.
[10]王岚，赵丹,隋立明.机电系统计算机控制[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006.
[11]向红标. 开放式伺服系统的摩擦建模与补偿研究[D]. 天津：天津大学，2010.
[12]曾鸣，王忠山，王学种. 基于非线性摩擦模型参数观测器的自适应摩擦补偿方法的研究[J]. 航空精密制造技术，2005，41(3):17-22.
Zeng Ming,Wang Zhongshan, Wang Xuezhong. Research on Adaptive Friction Compensation Based on the Observer of Nonlinear Friction Model Coefficient[J]. Aviation Precision Manufacturing Technology,2005,41(3):17-22.

[1]	夏军勇, 刘科进, 钟飞, 孙颖. 运用改进的教学模拟退火算法辨识关节臂式三坐标测量机的结构参数[J]. 中国机械工程, 2023, 34(03): 314-323.
[2]	高文斌, 黄琪, 余晓流, . 模块化机器人几何误差分析及参数辨识研究[J]. 中国机械工程, 2022, 33(07): 811-817，851.
[3]	谢胜龙1;李铁风2;王斌锐1;陈迪剑1. 基于KP模型的气动肌肉迟滞建模方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(10): 1183-1189.
[4]	李永泉1,2;吴鹏涛1,2;张阳1,2;张立杰2,3. 球面二自由度冗余驱动并联机器人系统动力学参数辨识及控制[J]. 中国机械工程, 2019, 30(16): 1967-1975.
[5]	韦为1,2;耿葵花1,2;耿爱农3;王少伟1;李辛沫3. 基于LuGre模型的转子压缩机滑片-滑槽运动副摩擦力测试[J]. 中国机械工程, 2019, 30(08): 932-938.
[6]	钱承;胡红生. 基于最小二乘支持向量机的压电作动器迟滞非线性建模及参数辨识[J]. 中国机械工程, 2018, 29(07): 835-841.
[7]	李松1,2;杨诗怡1,2;张峰峰1,2;孙立宁1,2. 基于遗传算法与最小最大优化方法的六自由度放疗床参数辨识方法[J]. 中国机械工程, 2018, 29(01): 57-62.
[8]	严浩1;白瑞林1;吉峰2. 一种改进的SCARA机器人动力学参数辨识方法[J]. 中国机械工程, 2017, 28(22): 2707-2713.
[9]	陈东宁, 刘一丹, 姚成玉, 蒋栋林, 王可勋, . 基于修正黏性摩擦LuGre模型的比例多路阀摩擦补偿[J]. 中国机械工程, 2017, 28(01): 62-68.
[10]	郭菲, 李永泉, 李玉昆, 张宇, 张立杰, . 电液驱动3-UPS/S并联稳定平台的动力学参数辨识[J]. 中国机械工程, 2016, 27(21): 2862-2868,2876.
[11]	郑登升, 陈建, 陶德飞, 王贵成, . 高速HSK热装工具系统结合部的参数辨识[J]. 中国机械工程, 2015, 26(18): 2486-2490.
[12]	党鹏飞;房立金. 一种五轴并联机床的机构参数分步辨识方法[J]. 中国机械工程, 2015, 26(12): 1652-1657.
[13]	杨亮亮, 史伟民, 刘宜胜, 周云飞. 直线伺服系统正交投影迭代学习控制器参数辨识与优化[J]. 中国机械工程, 2015, 26(1): 79-85.
[14]	耿令波, 陈柏, 吴洪涛. 基于连接组合体方法的关节机器人动力学参数辨识[J]. 中国机械工程, 2014, 25(5): 581-587.
[15]	费致根, 徐小洁, 郭俊杰. 非接触式五坐标测量机系统几何参数的辨识方法[J]. 中国机械工程, 2014, 25(23): 3147-3150.