伺服阀控液压马达系统的参数模型辨识

　　0引言

　　所谓参数模型,是指应用微分方程、差分方程或状态方程表达的数学模型。通过极小化模型与过程之间的误差准则,来估计参数模型中未知参数的方法称为参数模型辨识方法(亦称现代辨识方法)。在本文中,针对液压伺服系统普遍存在非线性,通过系统辨识的方法,分析、处理系统的观测数据,使用预报误差参数估计法两种不同的方法,辨识出了对象的ARMAX模型,并对模型进行了检验和比较。

　　1伺服阀控液压马达系统工作原理

　　阀控马达控制模块液压原理如图1所示。电动机1带动主泵3通过过滤器2吸油,作为伺服阀的主油源;伺服阀7的输入电压信号为-10-10v;加载泵10、单向阀桥11、比例溢流阀13以及补油泵12共同组成模拟负载部分。工作时加载泵一直处于强制卸荷状态,通过改变比例溢流阀的输人电压信号,既可以使马达8获得不同的负载,通过实时调节伺服阀的输人电压信号从而可以改变阀芯位移,使马达进油腔的流量保持不变,以此来获得恒定的转速。

　　2确定模型结构

　　2.1模型选择

　　所研究对象为单输人单输出系统,根据理论建模的结果式(1),可选用ARMAX模型。

　　式中:

　　其中,n.、n、分别为输出、输人模型的阶次,n_d为噪声模型的阶。

　　2.2模型阶的选择

　　利用最终预报误差准则对模型阶次估计如表1所示,这个表格实际上就是阶次辨识与参数估计相结合的产物。

　　从表中不难看出,取n_n=n_b=2,n₀=2的模型较为合适。

　　3模型的拼识研究

　　通过对输入输出数据的处理,利用得到的模型的阶,得到如下的参数模型:

　　从图2可看出,系统的实测输出与模型的仿真输出基本吻合。

　　模型的残差如图3所示,未发现野点,基本可以看作是零均值的白色噪声序列。图4的残差分析图表明输入和模型残差的互相关函数以及残差的自相关函数都落在里信区间内,y(k)和u(t-k)被正确描述。

　　4结论

　　对系统进行参数辨识的目的之一是用于控制。已知系统的数学模型之后，就可合理地设计控制方法、选择工作参数，以此改善和提高控制对象的性能。而能够进行这些工作的前提是准确地辨识出对象的数学模型。本文作者先确定出模型的结构，然后用最小二乘法辨识出了阀控马达系统参数模型，并对之进行了检验，证明此模型是比较精确的。