虛擬測(cè)試系統(tǒng)精度分析

1、    虛擬測(cè)試系統(tǒng)精度分析        劉向群 魏振忠 時(shí)間:2008年12月25日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘要：關(guān)鍵詞： 虛擬測(cè)試系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)精度1 硬件系統(tǒng)的精度分析及誤差補(bǔ)償實(shí)測(cè)測(cè)與u實(shí)的相對(duì)誤差，分別為：此值代表整個(gè)

2、硬件系統(tǒng)相對(duì)誤差、它們一般由系統(tǒng)地電位差、各種元件精度等所決定。因此，在這里可對(duì)系統(tǒng)地電位差進(jìn)行軟件補(bǔ)償、補(bǔ)償值仍用上述電壓表測(cè)量、整個(gè)硬件系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)地(模擬地)與AD地(數(shù)字地)之間的電壓差u0.1281V，我們采用以下方法進(jìn)行補(bǔ)償，重新計(jì)算得：補(bǔ)償后的e11、e22均小于0.5%、其精度是很高的，保證了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)精度的要求。2 電動(dòng)機(jī)虛擬測(cè)試系統(tǒng)可重復(fù)性精度分析由于本測(cè)試系統(tǒng)辨識(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)電參數(shù)的精度非常重要，所以可用電動(dòng)機(jī)靜態(tài)機(jī)電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值相對(duì)于樣本平均值的比值i，來(lái)衡量整個(gè)系統(tǒng)的可重復(fù)性精度。具體做法是:利用本測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)電動(dòng)機(jī)連續(xù)重復(fù)測(cè)試10次，可得到10組電動(dòng)機(jī)靜態(tài)機(jī)

3、電參數(shù)，以Ra、Ke、Kt、J四個(gè)參數(shù)為例，所得值如表1所示。ij、平均值為i，則有：其中，j1、.、m，為測(cè)量的次數(shù)，這里m10; i表示對(duì)應(yīng)Ra、Ke、Kt、J四個(gè)參數(shù)平均值的下標(biāo)。平均值i也稱(chēng)為樣本均值，它是被辨識(shí)量pi的真值pi0的最佳估計(jì)值。以下是各靜態(tài)機(jī)電參數(shù)的平均值： 設(shè)各靜態(tài)機(jī)電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為i，它表示各辨識(shí)結(jié)果相對(duì)樣本均值的離散程度，則：當(dāng)n為有限次數(shù)時(shí)，由貝塞爾公式得標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值為：各靜態(tài)機(jī)電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值計(jì)算如下：用標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值相對(duì)于樣本平均值的比值i，來(lái)衡量整個(gè)系統(tǒng)的可重復(fù)性精度、有： 各計(jì)算值具體如下：Ra5.16% Ke0.91% Kt0.91% J3

4、.37%可以看出，標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)于平均值的比值大都小于5%，只有Ra為5.16%、所以本系統(tǒng)可重復(fù)性精度較高。3 用不同方法對(duì)比測(cè)試進(jìn)行系統(tǒng)精度分析電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性(輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性)可由兩種方法得到：一種方法是利用該硬件系統(tǒng)直接進(jìn)行采集，其曲線稱(chēng)之為采集曲線；另一種方法是由辨識(shí)的參數(shù)重構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并以實(shí)驗(yàn)輸入電壓為該數(shù)學(xué)模型的輸入激勵(lì)，再由仿真獲得電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性，其曲線稱(chēng)之為測(cè)試曲線。對(duì)上述采集和測(cè)試的動(dòng)態(tài)特性的逼近程度進(jìn)行比較，可以衡量整個(gè)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的精度。圖1是被測(cè)電動(dòng)機(jī)電流、轉(zhuǎn)速采集曲線和測(cè)試曲線比較圖?？梢灾庇^定性地看到測(cè)試曲線逼近采集曲線的平均值，

5、兩者吻合較好。下面對(duì)兩條曲線的逼近程度進(jìn)行定量分析。兩條曲線在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，分別求它們第300400個(gè)點(diǎn)的均值，然后計(jì)算這兩個(gè)均值的相對(duì)誤差，以此來(lái)表征兩條曲線的逼近程度。由于數(shù)據(jù)量較大，具體數(shù)據(jù)在這里就不列出了，根據(jù)上式計(jì)算所得各平均值如下：im0.0357 is0.0362 nm721.7382 ns718.7886從上述計(jì)算結(jié)果可以看出，這兩個(gè)均值的相對(duì)誤差很小，表征兩條曲線非常逼近，整個(gè)系統(tǒng)的精度是比較高的。4 用不同測(cè)試儀器對(duì)比測(cè)試進(jìn)行精度分析電動(dòng)機(jī)的各種靜、動(dòng)態(tài)特性，如機(jī)械特性、工作特性等，可用本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試和用一般的測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試，再將兩種測(cè)試儀器的測(cè)試結(jié)果的逼近程度進(jìn)行比較，也

6、是衡量整個(gè)虛擬測(cè)試系統(tǒng)精度的很重要的一個(gè)方法。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表示在電動(dòng)機(jī)端電壓U一定條件下，其電磁轉(zhuǎn)矩Tem和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。永磁直流電動(dòng)機(jī)的這種關(guān)系可以表述如下：將本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的被測(cè)電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)Ra、CeKe、CTKt代入上式，并取一Tem序列，仿真得到相應(yīng)的n、作出電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖2中曲線2所示(這是本測(cè)試系統(tǒng)“虛擬”的最大特點(diǎn)不用力矩設(shè)備即可測(cè)出電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線)。曲線1是由一般的力矩臺(tái)測(cè)試儀(進(jìn)口力矩臺(tái)，精度為0.5%)測(cè)得的機(jī)械特性曲線。由圖2可以看出，兩條曲線基本吻合。下面計(jì)算以上兩種測(cè)試儀器測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差，定量分析兩條特性曲線的逼近程度。設(shè)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差為n，實(shí)測(cè)值為n實(shí)，系統(tǒng)仿真值為n仿，則有：