基于L-M算法的电液控制系统参数辨识研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:tnnd3
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准确建立被控系统的动力学模型是设计控制算法、整定控制器参数的基础,也是研究控制系统性能的前提和关键,可以通过先验知识确定其动力学模型的结构,对于电液控制系统,可以通过分析其结构、组成元件和工作原理,依据系统压力、流量等有限的设计参数,经过大量简化获得系统模型参数,但往往与真实参数误差较大;更有效的方法是通过实验获得系统输入输出数据,经系统辨识方法获得系统参数,但由于电液控制系统复杂的结构、非线性和时变性,特别是在工作过程中外部信号的干扰,如变频器干扰,电网干扰等因素,使得系统真实的参数辨识并不容易。针对以上问题,本文首先分析了电液控制系统实验中受到的外界环境干扰对参数辨识的影响,分析了噪声干扰形成机理,阐述了目前可采用的减少外部干扰的硬件措施和软件措施,重点分析了变频器电磁干扰的产生机理和抑制措施。然后提出将L-M(Levenbreg-Marquardt)算法应用于含有噪声干扰的电液控制系统模型参数辨识过程,分析了L-M算法对系统参数辨识的原理,针对工程实例建立了电液控制系统的阀控缸加惯性负载的数学模型,在考虑外界干扰的条件下,建立了基于L-M算法的辨识程序,通过Simulink建模仿真分析了L-M算法对含有外界噪声干扰的电液控制系统的参数辨识效果,并与目前参数辨识中普遍采用的最小二乘算法进行了对比,仿真结果表明:L-M算法参数辨识的平均误差为6.05%,最大误差为9.61%;最小二乘算法参数辨识的平均误差为11.48%,最大误差为13.09%;迭代速度上L-M算法快于最小二乘法46.4%,L-M算法可以提高电液控制系统辨识的精度和迭代速度。搭建了电液控制系统实验平台,对L-M辨识算法的辨识有效性进行了实验验证。结果表明:L-M算法辨识的系统参数复现了控制系统真实的输入输出特性,辨识结果能够较准确描述控制系统的模型和表征系统的动态特性。
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