系統(tǒng)辨識策略分析為了對被控對象進行辨識,需要獲知其輸入、輸出信息。被控對象的輸入信息為一模擬電壓,若不借助于特定的硬件工具,則很難直接獲取該信息,也難以對被控對象進行直接辨識。然而,可將所示的系統(tǒng)閉環(huán)部分作為一個整體考慮,將其轉變?yōu)槿缢镜慕Y構形式,以G1(z-1)表示為PID調節(jié)器,G2(z-1)為D/A轉換器,G3(z-1)為被控對象,r和y分別為閉環(huán)系統(tǒng)的輸入、輸出信息。這樣,借助于PMAC所提供的Gather函數(shù),可方便地采集系統(tǒng)的輸入信息r和輸出信息y,然后根據(jù)*小二乘法辨識方法可求解出閉環(huán)系統(tǒng)的模型。
系統(tǒng)參數(shù)的采樣本系統(tǒng)所選用的PMAC運動控制器向用戶提供了一個功能豐富的函數(shù)庫,通過該函數(shù)庫用戶可以對系統(tǒng)進行開發(fā)和擴展,可以利用函數(shù)庫中的Gather函數(shù)對系統(tǒng)輸入輸出信息和系統(tǒng)參數(shù)進行查詢和采集。本文利用VC6.0語言工具,通過Gather函數(shù),在PWIN32軟件環(huán)境下編制了一個系統(tǒng)信息采集軟件模塊,該模塊能對系統(tǒng)的輸出信息進行采樣,并把采樣的信息存儲在PMAC用戶寄存器,然后調用GetResponse函數(shù),將采集的數(shù)據(jù)按所需的格式上傳到IPC上位機,以供系統(tǒng)辨識所用。
在系統(tǒng)參數(shù)采樣時,應注意的是采樣定時器的選取。VC6.0編程語言提供了定時器,但由于IPC微機是一個多線程工作系統(tǒng),需在完成更高優(yōu)先級線程后才執(zhí)行采樣模塊的定時器任務,其實時性得不到保證,采樣精度受到大大的影響。本文采用了PMAC內部定時器,以PMAC伺服周期或伺服周期的整數(shù)倍作為系統(tǒng)的采樣周期,具有較高的實時性,其采樣精度得到了保證。M序列的確定及其生成系統(tǒng)辨識需要的激勵信號應使系統(tǒng)各頻率特性得到*好的反映。白噪聲是一種理想的激勵信號,但在工程上難以實現(xiàn)。二位式偽隨機M序列信號有近似白噪聲的特征,易于實現(xiàn),因而本文選其作為系統(tǒng)辨識的激勵信號。
M序列的選用有兩個重要的參數(shù)需要確定:一為幅值,若其幅值過大,則可能超出伺服放大器線性區(qū),帶來飽和非線性影響,幅值過小,則量化誤差、摩擦滯環(huán)等因素的影響較大,結合被控對象的特征和方便性,本文選用的激勵幅值為180°伺服電機轉角。另一參數(shù)為激勵時間,若激勵時間過長,采樣數(shù)據(jù)量大,可能會超出系統(tǒng)存儲容量,若過短,則系統(tǒng)激勵不充分,影響辨識精度,本文選擇7階M序列,共127位,觸發(fā)周期為250ms,激勵時間共為31750ms.這樣,系統(tǒng)采樣時間設為5ms,則采樣的數(shù)據(jù)僅為6250個,滿足系統(tǒng)存儲容量的限制。
結論本文通過多軸運動控制器PMAC的查詢功能采集系統(tǒng)的輸出信息,以偽隨機M序列為系統(tǒng)的輸入信息,以*小二乘法辨識閉環(huán)系統(tǒng)的模型,通過數(shù)學推導*終得到被控對象的模型。該方法簡單有效,不需要對系統(tǒng)添加任何的硬件和改動,這對數(shù)控系統(tǒng)控制算法研究、參數(shù)整定以及故障診斷等提供了實用可行的路徑。