4.18汇报

张文安老师

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张老师：
以后我会每个礼拜二左右将上周的情况跟您汇报下，之前没跟您在反馈是因为还没有辨识出能用于先进控制的模型。我大致做了以下几件事：

1、首先我参考了徐建明老师学生周岩松的论文《三轴数控系统的轮廓误差补偿方法研究与实现_周延松》在速度模式下采用频率特性响应法尝试辨识我们平台的模型。在得到测试数据后，我先后采用画伯德图、levy、最小二乘法来辨识系统的传递函数。

输入信号量： 速度设定值，数字寄存器配置
输出信号量： 伺服器反馈速度
采样时间： 5ms
反馈时间： 5ms
时钟不同步
遇到的问题是：
1）假设系统是最小相位的前提下根据绘制伯德图推出一阶传递函数的相频特性与实验获得的相频特性不符合，系统存在滞后。
2）周岩松论文中对最小二乘的方法给出了分析，但是我没有看懂，于是在最近我又在IEEE上找到了一篇西北工业大学的论文《A transfer function identification method of the electric servo system based on isolation characteristic》里面也同样提及了上述的几种方法，它认为通过伯德图求得传递函数的方法既费人力且不准确，认为levy和最小二乘的方法虽然可以通过编程得到却效果不佳。文中认为电力伺服系统本身传递函数存在非线性项，所以它提出了一种‘隔离特征点’（Isolation characteristic points）的辨识方法，据它论文中的介绍和数据分析，这种方法对我们电力伺服系统模型辨识起作用。
同样受该篇论文的影响，我确信周岩松论文中利用频率特性曲线辨识传递函数的方法为倒实频特性与倒虚频特性的最小二乘法，并在潘立登的《系统辨识与建模》书中找到了它的原理与推导。因为周岩松论文中只用了最小二乘方法就获得了比较好的传递函数模型，所以目前我正尝试把之前的复现工作补上，看看对于我的数据是否能出一个能用的模型。

2、其次在中途我参考了IEEE上的一篇来自马来西亚大学的《System Identification of Electro-Hydraulic Actuator Servo System》。该文提到采用多个正弦波叠加的形式作为我们的输入激励信号，为使得系统获得充分激励。我采集了多组速度模式下的实验数据，测出在:

加速度为：$500 r/s^2$
采样时间为：5ms
反馈时间为：5ms
速度在：0 ~ 2000r/min （中高速）
在上述模式下，系统的可操作频带为<12.5Hz

根据论文中提及的两个工具箱：System Identification Toolbox of Matlab and System Identification Toolkit of LabVIEW，我暂时只通过matlab官方提供的手册学习了前者，并应用该工具箱辨识得到拟合精度为95%左右的一个离散模型：

$$z^{-3}\cdot\frac{0.3352}{1-0.6692z^{-1}}$$
因它整篇论文涉及的是两个工具箱对采样时间不同、阶次不同、工具箱选择不同、辨识参考模型不同（ARX\ARMAX）给出大量的实验数据来让我们参考，所以根据它的文中的数据，我发现上述辨识出来的模型还是相对可靠的，于是我通过改变输入信号的频率、幅值、项数方法从而验证该离散模型对不同输入的一个相应情况。根据数据显示，它的误差能够恒定在一个范围（0~2000r/min 下 max error 100r/min）。

但是和王师兄沟通的情况下，我们发现如下得一个问题：
辨识得到的离散模型不能直接用于先进控制理论，需要进行模型的转换，如果我直接根据进行转换会发现系统包含3个采样周期的时滞。于是我还是翻阅的书籍，潘立登《系统辨识与建模》有提及采用双线性变换的方法。该方法能够有效保持相对于该系统低频段的幅频特性，但是失去了相频特性，并且得到的传递函数是分子分母同阶次的。

3、如果辨识方法一旦可行，想必是需要在位置模式、速度模式、力矩模式三种模式下都要对系统进行一个模型的辨识，选择精度高的一种进行控制，并方便后续的算法研究。之前董辉老师那边的师兄没有编写力矩模式下的下位机代码，于是我借着学习平台的机会仿照着师兄们的编写格式编写了以下力矩模式下的下位机配置环境，并已经实现了。

这里还存在着一个问题，就是按照根据《台达伺服ASDA-A2 CANopen通讯应用手册》和《ASDA-A2系列高性能通讯型伺服驱动器应用技术手册》
我们通过配置内部寄存器来实现目标扭矩的设定。《Canopen通讯应用手册》中提示的单位为（unit:one rated torque in a thousand）我理解的是千分之额定转矩。那么实际情况时，我们给定数值为66时，伺服电机就能在空载情况下跑到3000r/min也就是它的额定转速，王瑶为师兄就怀疑它的单位可能不正确？这方面我也不是很了解。

4、剩下的时间我也看了这些论文(有看完的也有正在看的，有的做了笔记有的没有)

• 《A Novel Method of Parameter Identification of Nonlinear Electrohydraulic Servo Systems》
• 《Advanced Online Parameter Identification-based PWM Predictive Control for AC Servo Systems》
• 《Co-simulation and Parameters Identification Algorithm Research of Servo System Based on Dynamic Module》
• 《Frequency Domain System Identification for Servo System in HGA Testing System Using Particle Swarm Optimization》
• 《Inertia Identification of Servo System Based on Improved Acceleration Deceleration Method》
• 《Least Square and Instrumental Variable System Identification of AC Servo Position Control System with Fractional Gaussian Noise》
• 《Studyo On-line Backlash Identication or PMSM Servo System》
• 《System identification of antenna servo turntable based on the Akaike information criterion and particle swarm optimization》
• 《System Identification of Electro-Hydraulic Actuator Servo System》
• 《System identification of the Green Bank Telescope structure and servo system》
• 《The Identification of Parameters for Servo System Model》
• 《Task Polar Coordinate Frame-Based Contouring Control of Biaxial Systems》
• 《基于Matlab系统辨识工具箱的系统建模》
• 《非线性系统辨识在伺服系统建模中的应用》
• 《雷达伺服系统的状态空间模型辨识》
• 《三轴数控系统的轮廓误差补偿方法研究与实现_周延松》

目前我的课程内容只剩下了英文科技论文，还有个‘视觉伺服系统’需要上交关于双目视觉标定、深度图获取、基于位置视觉伺服的运动工件分拣的任务，所以最近可能还有短时间要学点opencv的知识。