趙建川， 葛仁超， 周俊鵬， 李 焱

（1.海軍駐長春地區(qū)航空軍事代表室，吉林長春 130033；2.長春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，吉林長春 130012；3.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林長春 130033）

0 引 言

公式法由傳統(tǒng)的電機(jī)微分方程出發(fā)，并沒有給出具體實(shí)施方案和實(shí)施過程，只是利用電流與時(shí)間的關(guān)系圖得到電流值的63.2%對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為機(jī)械時(shí)間常數(shù)Tm［1］。電機(jī)空載條件下運(yùn)行，測(cè)出空載機(jī)械特性，從而計(jì)算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)而從導(dǎo)出公式中計(jì)算出Tm，但此方法只能適應(yīng)具有大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電機(jī)，沒有普遍意義的實(shí)用價(jià)值。構(gòu)造更復(fù)雜的三參數(shù)最小二乘線性方程，僅僅從理論出發(fā)，沒有實(shí)際工程背景，并不具有實(shí)用價(jià)值［2－3］，利用掃頻法測(cè)出系統(tǒng)輸入與輸出的關(guān)系，在MATLAB中的simulink環(huán)境下開發(fā)遞推最小二乘在線系統(tǒng)辯識(shí)，有其應(yīng)用的局限性，精度不是很高，卡爾曼濾波辯識(shí)算法雖然給出來精度，但運(yùn)算量過大，不利于地基座伺服系統(tǒng)對(duì)Tm的獲?。?］。另外，有些方法導(dǎo)出Tm和時(shí)間的積分關(guān)系，將積分轉(zhuǎn)化為梯形面積［5］。有些舵機(jī)伺服系統(tǒng)根據(jù)跟蹤精度提出了辨識(shí)、測(cè)試它的摩擦和間隙非線性及對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，跟蹤誤差得以改善［6－7］。分析機(jī)械時(shí)間常數(shù)與機(jī)座號(hào)的關(guān)系，得出永磁直流力矩電機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)隨機(jī)座號(hào)增大而減?。?］。模糊控制系統(tǒng)辨識(shí)與角加速度傳感器測(cè)速方面也沒有完善的介紹［9－10］。設(shè)計(jì)并利用MATLAB函數(shù)擬合方法，方便靈活地解決了上述傳統(tǒng)方法在獲取電機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)不易的難題。該項(xiàng)技術(shù)成功的應(yīng)用在XX項(xiàng)目中，其擬合頻域法對(duì)獲取電機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)有很好的通用性和借鑒性。

1 伺服系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

由旋轉(zhuǎn)變壓器反饋出來的速度碼值用aa＿0來表示，速度環(huán)開環(huán)輸出碼值用axk來表示。在TL16C554C口中斷程序中設(shè)定axk的碼值，編碼器的采樣周期0.002 5s，這樣就可以得到旋轉(zhuǎn)變壓器反饋速度值aa＿0。在程序的主函數(shù)中設(shè)置輸出函數(shù)fprintf（fp1，"%04d%08.4lf%06ld＼n"，＋＋Store＿Counter，aa＿0，code a＿0），便于讀出旋轉(zhuǎn)變壓器的值。在CCS3.3中通過選擇存盤操作可以得到DAT文件，即可直接用word的EXCEL文件打開，選擇適當(dāng)值。

2 頻率法的理論依據(jù)

根據(jù)電壓平衡方程式和負(fù)載為零時(shí)轉(zhuǎn)矩平衡方程式，以及機(jī)械時(shí)間常數(shù)、電氣時(shí)間常數(shù)計(jì)算公式可得：

式中：Tm——機(jī)械時(shí)間常數(shù)；

Te——電氣時(shí)間常數(shù)；

Ω（t）——電機(jī)角速度；

Ua——電機(jī)端電壓。

式中：Ce——電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；

Φ——磁通量。

零初始條件下對(duì)式（1）做拉氏變換，可得

易得兩個(gè)極點(diǎn)為：

將拉氏變換式轉(zhuǎn)換成頻率表達(dá)式為：

將f＝0和f＝f時(shí)兩頻率代入上式中做比，并代入所求得的兩個(gè)極點(diǎn)可得

此公式作為頻域法擬合依據(jù)。

3 實(shí) 驗(yàn)

表1 正旋引導(dǎo)頻率響應(yīng)

將表1中的相關(guān)值輸入到MATLAB中用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合，擬合圖如圖1所示。

圖1 頻率響應(yīng)擬合圖

所擬合函數(shù)縱坐標(biāo)為20log（（正aa＿0－負(fù)aa＿0）／2），橫坐標(biāo)為ω。從BODE圖中看出縱軸交點(diǎn)，令20logK等于縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值，從而計(jì)算出K值，再除以150就可得到所需的值K0。由此值做一條橫軸平行線，與轉(zhuǎn)折漸近線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值取倒數(shù)記為機(jī)械時(shí)間常數(shù)Tm。計(jì)算得K0＝4.5，Tm＝1.7s，Te可通過萬用表測(cè)音圈電機(jī)連同其到功率級(jí)段的導(dǎo)線兩端的電阻和電感，實(shí)測(cè)得Te＝L／R＝0.002s。最終得到等效電機(jī)及負(fù)載傳遞函數(shù)：

4 結(jié) 語

用頻率法擬和彌補(bǔ)了公式法獲取Tm上的種種不足，并且克服了其它方法獲取Tm困難、不易工程實(shí)現(xiàn)的難題。同時(shí)方便地得到放大倍數(shù)K，電機(jī)電氣時(shí)間常數(shù)Te可通過萬用表測(cè)得，從而得到電機(jī)傳遞函數(shù)。此方法在實(shí)際應(yīng)用中方便、可行、有效，能夠滿足某項(xiàng)目對(duì)Tm的精度需要。對(duì)系統(tǒng)辯識(shí)具有很好的通用性和借鑒性。

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