CN111162721A - 负载参数辨识方法、控制系统、装置及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载参数辨识方法，包括以下步骤：获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩，而后基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，接下来基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，然后对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理，最后基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。本发明还公开了一种装置、控制系统及可读存储介质。针对正反两个方向上负载特性差异较大的控制系统分别辨识出正反系统惯量和负载转矩，并进行数据异常处理，从而提升了控制效果。
Description
技术领域
本发明涉及机器学习技术领域，尤其涉及一种负载参数辨识方法、控制系统、装置及可读存储介质。
背景技术
机器人、智能化控制技术、数控技术已在各行各业中广泛应用，其驱动和控制主要都依靠伺服系统来执行，所以在现代自动化系统中，伺服系统已经成为不可缺少的关键环节。
当前绝大多数伺服系统都采用PI或PID控制器。由于永磁同步伺服系统具有对外在扰动信号敏感的特点，比如伺服系统性能容易受到负载转动惯量和负载转矩变化的影响，所以为了在不同系统参数下伺服系统都能具有良好的动静态性能，需对其控制器参数进行适当调整。目前，伺服系统参数整定过程主要由技术人员手动完成，而手动整定过程是非常繁琐复杂的，而且往往要求技术人员具备专门的知识，这对伺服系统的增益调试和应用是极其不利的。伺服增益一键式自整定功能就显得十分重要。
现有的转动惯量辨识方法可分为两大类，第一类为离线转动惯量辨识方法，主要有直接计算法，加减速法，人工规划的方法；另一类为在线转动惯量辨识方法，主要有递推最小二乘法，朗道观测器法，卡尔曼滤波法，模型参考自适应法，其中，递推最小二乘法具有较好的优势，它算法相对简单，计算工作量较小，递推最小二乘法收敛可靠，收敛速度快，适用范围广。但是，伺服系统中系统运动方向存在正向和反向，如果两个方向运动采用相同的控制器参数，或者利用递推最小二乘法计算得到的数据异常，都会导致系统性能下降。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种负载参数辨识方法、控制系统、装置及可读存储介质，旨在解决现有基于递推最小二乘法的转动惯量辨识方法，未进行数据异常处理，导致系统性能下降的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种负载参数辨识方法，应用于控制系统，其特征在于，所述的负载参数辨识方法包括以下步骤：
获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
进一步地，在一实施方式中，所述获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩的步骤包括：
基于预设采样周期获取电机转速，并基于电流传感器获取电机输出电流；
基于所述电机转速计算所述电机加速度；
基于所述电机输出电流以及预设电机转矩系数，计算得到所述电机输出转矩。
进一步地，在一实施方式中，所述对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理的步骤包括：
分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件；
在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理。
进一步地，在一实施方式中，所述分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件的步骤包括：
在所述系统惯量在预设惯量区间时，确定所述系统惯量满足预设条件；
在所述负载转矩在预设转矩区间时，确定所述负载转矩满足预设条件。
进一步地，在一实施方式中，所述在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理的步骤包括：
在所述系统惯量不满足预设条件时，将所述系统惯量更新为预设惯量值；
在所述负载转矩不满足预设条件时，将所述负载转矩更新为预设转矩值。
进一步地，在一实施方式中，所述基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩的步骤包括：
在所述运行方向为正向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述正向系统惯量和正向负载转矩。
进一步地，在一实施方式中，其特征在于，所述基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩的步骤，还包括：
在所述运行方向为反向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述反向系统惯量和反向负载转矩。
进一步地，在一实施方式中，所述负载参数辨识装置包括：
获取模块，用于获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
判断模块，用于基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
计算模块，用于基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
处理模块，用于对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
更新模块，用于基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种控制系统，所述控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的负载参数辨识程序，所述负载参数辨识程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述的负载参数辨识方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有负载参数辨识程序，所述负载参数辨识程序被处理器执行时实现上述任一项所述的负载参数辨识方法的步骤。
本发明获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩，而后基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行，接下来基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩，然后对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理，最后基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。根据系统运动方向分为正转和反转运行，分别进行正转时系统惯量、负载转矩的辨识和反转时系统惯量、负载转矩的辨识。针对正反两个方向上负载特性差异较大的控制系统分别辨识出正反系统惯量和负载转矩，并进行数据异常处理，然后按各自方向进行系统控制参数调节，从而避免因数据异常导致控制参数调节异常而引起系统性能下降，进一步提升了控制效果。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境中控制系统的结构示意图；
图2为本发明负载参数辨识方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明负载参数辨识方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明负载参数辨识装置实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境中控制系统的结构示意图。
如图1所示，该控制系统可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的目标检测系统结构并不构成对控制系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及负载参数辨识程序。
在图1所示的控制系统中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户端，与用户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的负载参数辨识程序。
在本实施例中，控制系统包括：存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器1005上并可在所述处理器1001上运行的负载参数辨识程序，其中，处理器1001调用存储器1005中存储的负载参数辨识程序时，执行本申请各个实施例提供的负载参数辨识方法的步骤。
本发明还提供一种负载参数辨识方法，参照图2，图2为本发明负载参数辨识方法第一实施例的流程示意图。
本发明实施例提供了负载参数辨识方法的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中，该负载参数辨识方法包括：
步骤S10，获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
伺服系统(servomechanism)又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
当前绝大多数伺服系统都采用PI或PID控制器。伺服系统性能容易受到负载转动惯量和负载转矩变化的影响，所以为了在不同系统参数下伺服系统都能具有良好的动静态性能，需对其控制器参数进行适当调整。伺服系统要求工作在高效能和高精度的场合下，使得其控制系统必须要有良好的鲁棒性，必须获得精确的系统参数：如机械系统惯量，电机的电阻电感等参数。如在负载转动惯量变化范围较宽较大的应用场合下，控制系统的特性是随着负载变化而变化的，当转动惯量增加时，整个系统响应特性的降低会导致不稳定；当转动惯量降低时，速度响应会出现超调现象甚至震荡，而一旦转动惯量被准确辨识出，控制器的参数可以进行整定以补偿转动惯量的变化，系统的性能就可以提高。
本申请基于递推最小二乘法，根据系统运动方向分为正转和反转运行，分别进行正转时系统惯量、负载转矩的辨识和反转时系统惯量、负载转矩的辨识。针对正反两个方向上负载特性差异较大的控制系统分别辨识出正反系统惯量和负载转矩，并进行数据异常处理，然后按各自方向进行系统控制参数调节，从而避免因数据异常导致控制参数调节异常而引起系统性能下降，进一步提升了控制效果。
具体地，步骤S10包括：
步骤S11，基于预设采样周期获取电机转速，并基于电流传感器获取电机输出电流；
步骤S12，基于所述电机转速计算所述电机加速度；
步骤S13，基于所述电机输出电流以及预设电机转矩系数，计算得到所述电机输出转矩。
在本实施例中，用Tc表示采样周期，采样电机转速V(k)，k为时间变量，电机加速度a＝(v(k)-v(k-1))/Tc，其中，k与k-1间隔一个采样周期。
电流传感器安装在控制系统中，根据电流传感器获取电动机的输入电流，即电机输出电流Iq，根据获取到的电机输出电流Iq，以及预设电机转矩系数Kt，可以计算得到电机输出转矩Te＝Iq*Kt。
步骤S20，基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
在本实施例中，根据实际情况，预先设定电机的运动方向，例如，可以指定电机的转向是顺时针的为正向运动，逆时针的为反向运行。根据电流传感器获取的电机转速确定电机的转动方向，进而确定电机的运行方向。
步骤S30，基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
在本实施例中，根据不同的运动方向分别计算正向运行和反向运行的系统惯量和负载转矩。为了计算系统惯量和负载转矩，首先需要建立关于转动惯量的递推最小二乘法模型，此模型可以由电机的转矩方程推得。PMSM(permanent magnet synchronous motor，永磁同步电机)的转矩方程为：
其中，B是阻尼系数，摩擦阻力一般很小，所以可以认为B＝0，那么转矩方程变为：
令加速度
将上式改写为矩阵形式：
其中，Te为电机输出转矩，a为加速度，J为系统转动惯量，Tl为系统负载转矩。
通过输入电机输出转矩Te，加速度a，即可利用递推最小二乘法获得系统转动惯量J和负载转矩Tl。
步骤S40，对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
在本实施例中，利用电机加速度、电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩后，需要进行异常值处理，防止使用异常值进行控制参数调节，而引起系统性能下降。
具体地，步骤S40包括：
步骤S41，分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件；
具体地，步骤S41包括：
步骤a，在所述系统惯量在预设惯量区间时，确定所述系统惯量满足预设条件；
在本实施例中，根据计算得到的系统惯量，对系统惯量进行异常值检测，具体过程为：确定系统惯量是否在预设惯量区间，具体的预设惯量区间根据电机以及控制系统的时间情况确定，例如：设定预设惯量区间为大于0，小于或等于200倍的电机自身惯量，如果当前系统惯量为正值，且小于或等于200倍的电机自身惯量，则认为系统惯量满足预设条件，反之，当前系统惯量为负值，或大于200倍的电机自身惯量，则认为系统惯量异常，需要进行异常值处理。
步骤b，在所述负载转矩在预设转矩区间时，确定所述负载转矩满足预设条件。
在本实施例中，根据计算得到的负载转矩，对负载转矩进行异常值检测，具体过程为：确定负载转矩是否在预设转矩区间，具体的预设转矩区间根据电机以及控制系统的时间情况确定，例如：设定预设转矩区间为大于0，小于或等于电机的3倍额定转矩，如果当前负载转矩小于或等于电机的3倍额定转矩，则认为负载转矩满足预设条件，反之，当前负载转矩大于电机的3倍额定转矩，则认为负载转矩异常，需要进行异常值处理。
步骤S42，在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理。
具体地，步骤S42包括：
步骤c，在所述系统惯量不满足预设条件时，将所述系统惯量更新为预设惯量值；
根据预设惯量区间确定系统惯量不满足预设条件时，即当前系统惯量为异常值，需要将当前系统惯量修正到预设惯量区间内。预设惯量值为预设惯量区间内的一个值，可以根据实际情况确定，在本发明中不做限定，例如将预设惯量区间的边界值作为预设惯量值。如预设惯量区间为大于0，小于或等于200倍的电机自身惯量，则预设惯量值为200倍的电机自身惯量。
步骤d，在所述负载转矩不满足预设条件时，将所述负载转矩更新为预设转矩值。
根据预设转矩区间确定负载转矩不满足预设条件时，即当前负载转矩为异常值，需要将当前负载转矩修正到预设转矩区间内。预设转矩值为预设转矩区间内的一个值，可以根据实际情况确定，在本发明中不做限定，例如将预设转矩区间的边界值作为预设转矩值。如预设转矩区间为大于0，小于或等于电机的3倍额定转矩，则预设转矩值为电机的3倍额定转矩。
步骤S50，基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
在实施例中，当系统惯量和负载转矩进行异常值处理后，利用异常处理后的系统惯量和负载转矩，更新系统控制参数。通过在线实时地跟踪系统惯量和负载转矩，并且随着系统惯量的变化实时地调整速度控制器PI参数，使得系统速度响应速度加快，超调量减小，改善了系统控制效果。
本实施例提出的负载参数辨识方法，通过获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩，而后基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行，接下来基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩，然后对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理，最后基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。根据系统运动方向分为正转和反转运行，分别进行正转时系统惯量、负载转矩的辨识和反转时系统惯量、负载转矩的辨识。针对正反两个方向上负载特性差异较大的控制系统分别辨识出正反系统惯量和负载转矩，并进行数据异常处理，然后按各自方向进行系统控制参数调节，从而避免因数据异常导致控制参数调节异常而引起系统性能下降，进一步提升了控制效果。
基于第一实施例，参照图3，提出本发明负载参数辨识方法的第二实施例，在本实施例中，步骤S30包括：
步骤S31，在所述运行方向为正向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述正向系统惯量和正向负载转矩。
步骤S32，在所述运行方向为反向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述反向系统惯量和反向负载转矩。
递推最小二乘法(又称最小平方法)最先是由数学家高斯提出的，目的是应用这种方法来计算行星轨道。递推最小二乘法的思想是：由已知的数据推测未知的数据时，使用实际的输出与通过计算得到的测量值做差，将差值进行平方和计算，当差值的平方和达到最小值时，则认为已经得到了未知参数最可能的值。最小二乘辨识的基本过程：由已知的系统线性化后建立最小二乘模型，计算出数据的测量值并与系统输出做差后求得差值平方和，当差值的平方达到最小值时，完成参数的辨识，同时可以认为参数的辨识值与实际系统的参数值极为接近。递推最小二乘法的基本公式：
在本实施例中，PMSM的转矩方程改写为矩阵形式：
其中，Te为电机输出转矩，a为加速度，J为系统转动惯量，Tl为系统负载转矩。根据递推最小二乘法原理这里取：
通过输入电机输出转矩Te，加速度a，即可利用递推最小二乘法获得系统转动惯量J和负载转矩Tl。在运行方向为正向运行或反向运行时，将电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到正向系统惯量和正向负载转矩，或反向系统惯量和反向负载转矩。
需要说明的是，由于递推最小二乘法辨识后期对辨识结果的修正越来越少，新的输入数据对于辨识值的更新作用不大，辨识值的更新速度会随着时间增加而降低。为了克服数据饱和现象，可以引入遗忘因子λ对递推最小二乘算法进行改进。
其中，I为2阶单位矩阵，p0为协方差矩阵初始增益值。λ取值范围：0～1。
遗忘因子λ的选取原则：
将遗忘因子λ分为3等级:λ的大小影响了系统参数辨识速度的快慢及辨识精度，λ越大系统参数辨识速度越慢但精度越高。
用户可以根据实际负载特性(系统惯量和负载转矩)变化的快慢来进行选择λ。如基本不变、缓慢变化、快速变化。其对应的λ可取值0.9，0.8，0.7。
本实施例提出的负载参数辨识方法，通过基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩。根据对负载特性的变化程度简单的分为3档，也即将遗忘因子λ分为3个等级，这样有效的兼顾了系统惯量，负载转矩的辨识精度和快速性，同时也带来了使用者操作的便利性。根据系统运动方向分为正转和反转运行，分别进行正转时系统惯量，负载转矩的辨识和反转时系统惯量，负载转矩的辨识。这样可以针对正反两个方向上负载特性差异较大的控制系统分别辨识出正反系统惯量，负载转矩，然后按各自方向进行自动增益调整和转矩补偿，从而提升了控制效果。
本发明进一步提供一种负载参数辨识装置，参照图4，图4为本发明负载参数辨识装置实施例的功能模块示意图。
获取模块10，用于获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
判断模块20，用于基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
计算模块30，用于基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
处理模块40，用于对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
更新模块50，用于基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
进一步地，所述获取模块10还用于：
基于预设采样周期获取电机转速，并基于电流传感器获取电机输出电流；
基于所述电机转速计算所述电机加速度；
基于所述电机输出电流以及预设电机转矩系数，计算得到所述电机输出转矩。
进一步地，所述处理模块40还用于：
分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件；
在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理。
进一步地，所述处理模块40还用于：
在所述系统惯量在预设惯量区间时，确定所述系统惯量满足预设条件；
在所述负载转矩在预设转矩区间时，确定所述负载转矩满足预设条件。
进一步地，所述处理模块40还用于：
在所述系统惯量不满足预设条件时，将所述系统惯量更新为预设惯量值；
在所述负载转矩不满足预设条件时，将所述负载转矩更新为预设转矩值。
进一步地，所述计算模块30还用于：
在所述运行方向为正向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述正向系统惯量和正向负载转矩。
进一步地，所述计算模块30还用于：
在所述运行方向为反向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述反向系统惯量和反向负载转矩。
此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有负载参数辨识程序，所述负载参数辨识程序被处理器执行时实现上述各个实施例中负载参数辨识方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台系统设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种负载参数辨识方法，应用于控制系统，其特征在于，所述的负载参数辨识方法包括以下步骤：
获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
2.如权利要求1所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩的步骤包括：
基于预设采样周期获取电机转速，并基于电流传感器获取电机输出电流；
基于所述电机转速计算所述电机加速度；
基于所述电机输出电流以及预设电机转矩系数，计算得到所述电机输出转矩。
3.如权利要求1所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理的步骤包括：
分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件；
在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理。
4.如权利要求3所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述分别确定所述系统惯量和所述负载转矩是否满足预设条件的步骤包括：
在所述系统惯量在预设惯量区间时，确定所述系统惯量满足预设条件；
在所述负载转矩在预设转矩区间时，确定所述负载转矩满足预设条件。
5.如权利要求3所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述在确定所述系统惯量和/或所述负载转矩不满足预设条件时，进行异常值处理的步骤包括：
在所述系统惯量不满足预设条件时，将所述系统惯量更新为预设惯量值；
在所述负载转矩不满足预设条件时，将所述负载转矩更新为预设转矩值。
6.如权利要求1所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩的步骤包括：
在所述运行方向为正向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述正向系统惯量和正向负载转矩。
7.如权利要求1至6中任一项所述的负载参数辨识方法，其特征在于，所述基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩的步骤，还包括：
在所述运行方向为反向运行时，将所述电机加速度、所述电机输出转矩作为参数，输入所述递推最小二乘法，得到所述反向系统惯量和反向负载转矩。
8.一种负载参数辨识装置，其特征在于，所述负载参数辨识装置包括：
获取模块，用于获取电机转速和电机输出电流，计算电机加速度和电机输出转矩；
判断模块，用于基于所述电机转速，判断所述电机的运行方向，其中，所述运行方向包括正向运行和反向运行；
计算模块，用于基于确定的运行方向，所述电机加速度、所述电机输出转矩以及递推最小二乘法，递推得到系统惯量和负载转矩，其中，所述系统惯量包括正向系统惯量和反向系统惯量，负载转矩包括系统正向负载转矩和反向负载转矩；
处理模块，用于对所述系统惯量和所述负载转矩进行异常值处理；
更新模块，用于基于异常处理后的所述系统惯量和所述负载转矩，更新系统控制参数。
9.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的负载参数辨识程序，所述负载参数辨识程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的负载参数辨识方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有所述负载参数辨识程序，所述负载参数辨识程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的负载参数辨识方法的步骤。
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