CN101499760B - 直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法 - Google Patents

直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法，该识别系统包括阶跃信号发生器，功率驱动单元，直流电机及负载，角位移检测传感器和记录仪器。本发明所述识别方法采用功率驱动单元接收阶跃信号发生器输出的阶跃信号输出驱动电流驱动电机带动负载运行，角位移传感器检测角位移信号并建立与时间的坐标，沿角位移信号的线段作一条直线并延长相交于时间轴；测量时间轴得到上述直线与时间轴相交点坐标值；测量得到上述直线的斜率；阶跃信号幅值除以直线的斜率得到等效阻尼参数；等效阻尼参数与交点坐标值相乘得到被控对象等效惯量参数。本发明具有良好的静态性能和动态性能。

Description

直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法
技术领域
本发明涉及一种直流电机角位移系统和控制方法，特别涉及一种直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法。
背景技术
直流电机角位移控制必须采用闭环控制才能获得优良的角位移控制性能。只有对被控对象进行定性认识才能决定设计什么样的控制器，只有对被控对象参数进行定量识别才能对控制器参数准确调整。目前，公知的现有技术中的控制器，如应用广泛的PID(比例积分微分)控制器，并不是首先确定被控对象参数，而是直接采用试凑法或经验法调整控制器比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数。因此，控制器参数的调整比较盲目，直流电机角位移控制系统的调试费时费力，角位移控制性能难以满足要求，有些甚至根本无法对角位移进行控制。因此，直流电机角位移控制时，如何识别被控对象参数，则是现有技术有待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种直流电机角位移控制对象参数识别系统及识别方法。
本发明直流电机角位移控制对象参数识别系统，包括阶跃信号发生器，功率驱动单元，直流电机及负载，角位移检测传感器和记录仪器，其中阶跃信号发生器的输出端分别与功率驱动单元的输入端、记录仪器的一个输入端连接，功率驱动单元的输出端接直流电机及负载的输入端，直流电机及负载的输出端接角位移检测传感器的输入端，角位移检测传感器的输出端接记录仪器的另一个输入端。
所述的直流电机角位移控制对象参数识别系统的识别方法，包括下列步骤：
(1)采用阶跃信号发生器输出的阶跃信号；
(2)采用功率驱动单元接收所述阶跃信号输出驱动电流；
(3)采用直流电机及负载接收所述驱动电流驱动负载运行；
(4)采用角位移检测传感器测量直流电机及负载得到角位移信号；
(5)采用记录仪器接收所述阶跃信号和角位移信号，并建立角位移与时间的坐标系和阶跃信号与时间的坐标系；
(6)沿着角位移信号的直线段作一条直线并延长相交于时间轴；
(7)测量时间轴得到上述直线与时间轴相交点坐标值T；
(8)测量得到上述直线的斜率K；
(9)将阶跃信号幅值M除以所述直线的斜率K，得到被控对象等效阻尼参数I；
(10)将上述等效阻尼参数I与上述直线与时间轴相交点坐标值T相乘，得到被控对象等效惯量参数D。
本发明在直流电机角位移控制设计和调试时不仅可以节省精力和时间，而且可获得良好的静态性能和动态性能。
附图说明
图1：本发明控制系统框图；
图2：本发明输出阶跃信号与时间关系图；
图3：本发明输出角位移信号与时间关系图。
具体实施方式
如图1所示。一种本发明直流电机角位移控制对象参数识别系统，包括阶跃信号发生器101，功率驱动单元102，直流电机及负载103，角位移检测传感器104和记录仪器105，其中阶跃信号发生器101的输出端分别与功率驱动单元102的输入端、记录仪器105的一个输入端连接，功率驱动单元102的输出端接直流电机及负载103的输入端，直流电机及负载103的输出端接角位移检测传感器104的输入端，角位移检测传感器104的输出端接记录仪器105的另一个输入端。
结合图1、图2和图3叙述本发明的直流电机角位移控制对象参数识别系统的识别方法，包括下列步骤：
(1)采用阶跃信号发生器101输出的阶跃信号；
(2)采用功率驱动单元102接收所述阶跃信号输出驱动电流；
(3)采用直流电机及负载103接收所述驱动电流驱动负载运行；
(4)采用角位移检测传感器104测量直流电机及负载103得到角位移信号；
(5)采用记录仪器105接收所述阶跃信号和角位移信号，并建立角位移与时间的坐标系和阶跃信号与时间的坐标系；
(6)沿着角位移信号的直线段作一条直线并延长相交于时间轴；
(7)测量时间轴得到上述直线与时间轴相交点坐标值T；
(8)测量得到上述直线的斜率K；
(9)将阶跃信号幅值M除以所述直线的斜率K，得到被控对象等效阻尼参数I；
(10)将上述等效阻尼参数I与上述直线与时间轴相交点坐标值T相乘，得到被控对象等效惯量参数D。
得到上述直流电机角位移控制时被控对象的等效惯量参数I和等效阻尼参数D之后，直流电机角位移控制器就可以根据这两个被控对象参数进行设计和调整。

Claims (1)

1.一种直流电机角位移控制对象参数识别系统，其特征在于该识别系统包括阶跃信号发生器(101)，功率驱动单元(102)，直流电机及负载(103)，角位移检测传感器(104)和记录仪器(105)，其中阶跃信号发生器(101)的输出端分别与功率驱动单元(102)的输入端、记录仪器(105)的一个输入端连接，功率驱动单元(102)的输出端接直流电机及负载(103)的输入端，直流电机及负载(103)的输出端接角位移检测传感器(104)的输入端，角位移检测传感器(104)的输出端接记录仪器(105)的另一个输入端；
所述的直流电机角位移控制对象参数识别系统的识别方法包括下列步骤：
(1)采用阶跃信号发生器(101)输出的阶跃信号；
(2)采用功率驱动单元(102)接收所述阶跃信号输出驱动电流；
(3)采用直流电机及负载(103)接收所述驱动电流驱动负载运行；(4)采用角位移检测传感器(104)测量直流电机及负载(103)得到角位移信号；
(5)采用记录仪器(105)接收所述阶跃信号和角位移信号，并建立角位移与时间的坐标系和阶跃信号与时间的坐标系；
(6)沿着角位移信号的直线段作一条直线并延长相交于时间轴；
(7)测量时间轴得到上述直线与时间轴相交点坐标值T；
(8)测量得到上述直线的斜率K；
(9)将阶跃信号幅值M除以所述直线的斜率K，得到被控对象等效阻尼参数I；
(10)将上述等效阻尼参数I与上述直线与时间轴相交点坐标值T相乘，得到被控对象等效惯量参数D。
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