一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法及系统。其中，该方法包括如下步骤：获取液压系统的原始压力信号和电机转速；确定所述原始压力信号的压力脉动频率；确定所述电机转速与所述压力脉动频率之间的线性关系；根据所述线性关系确定上限频率和下限频率，以对所述原始压力信号进行带通滤波，输出滤波后的压力值。可以看出，本发明专利技术不需要对系统的结构进行复杂设计和改造，大大地降低了泵源液压系统的制造难度。此外，由于本发明专利技术根据压力脉动频率和电机转速之间的线性关系来确定对原始压力信号进行带通滤波的上限频率和下限频率，所以本发明专利技术实施例适用于不同的泵源液压系统，通用性较强。

An adaptive filtering method and system for pressure pulsation in pump source hydraulic system

The invention relates to an adaptive filtering method and system for pressure pulsation of pump source hydraulic system. The method comprises the following steps: obtaining the original pressure signal of the hydraulic system and the motor speed, determining the pressure fluctuation frequency of the original pressure signal, determining the linear relationship between the motor speed and the frequency of the pressure pulsation, and determining the upper limit frequency and the lower frequency according to the linear relationship, so as to be described. The original pressure signal is band-pass filtered and output pressure value after filtering. It can be seen that the invention does not need to carry out complex design and transformation of the structure of the system, thus greatly reducing the manufacturing difficulty of the pump source hydraulic system. In addition, since the invention determines the upper limit frequency and lower frequency of the band-pass filtering of the original pressure signal according to the linear relationship between the pressure pulsation frequency and the motor speed, the invention is suitable for different pump source hydraulic systems, and is more versatile.

【技术实现步骤摘要】
一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法及系统
本专利技术涉及液压
，尤其涉及一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法及系统。
技术介绍
泵源液压系统压力脉动主要是由于泵内部的结构特性决定了输出的流量不是恒定的而是变化的，泵的输出流量遇到系统负载阻抗后形成系统压力，从而使输出流量和压力产生周期性脉动，该压力脉动对于闭环控制系统而言会降低控制精度、提高控制复杂度，所以必须采取措施予以消除。目前，消除压力脉动的方法主要有如下两种：一种是通过改进液压泵的结构来抑制泵源脉动，另一种是通过设计液压压力脉动滤波器结构来进行滤波。这两种方法都需要设计复杂的结构来消除脉动，大大地增加了泵源液压系统的制造难度；此外，这两种方法的滤波频段均固定，很难适应不同的液压系统。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法及系统，用以解决现有滤波方法需要设计复杂结构进而增加系统制造难度、以及不能自适应滤除不同泵源液压系统脉动的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一个方面，本专利技术提供了一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，该方法包括如下步骤：获取步骤，获取液压系统的原始压力信号和电机转速；频率确定步骤，确定所述原始压力信号的压力脉动频率；线性关系确定步骤，确定所述电机转速与所述压力脉动频率之间的线性关系；带通滤波步骤，根据所述线性关系确定上限频率和下限频率，以对所述原始压力信号进行带通滤波，输出滤波后的压力值。可以看出，本专利技术通过确定原始压力信号中的压力脉动频率与电机转速的线性关系，并通过带通滤波来消除脉动，不需要对系统的结构进行复杂设计和改造，与现有技术中消除脉动的方式相比，本专利技术大大地降低了泵源液压系统的制造难度。此外，由于本专利技术根据压力脉动频率和电机转速之间的线性关系来确定对原始压力信号进行带通滤波的上限频率和下限频率，所以本专利技术实施例适用于不同的泵源液压系统，通用性较强。本专利技术只是通过简单运算确定上下限频率的方式即可消除脉动的问题，大大地节约了开发成本，而且由于电机转速和压力脉动频率之间的线性关系，还提高了闭环压力控制的精度、降低了控制系统的复杂度。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述频率确定步骤进一步包括：对所述原始压力信号进行跟踪微分滤波；对跟踪微分滤波后的原始压力信号进行FFT变换；对FFT变换后的原始压力信号进行频率定位，确定所述压力脉动频率。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述对FFT变换后的原始压力信号进行频率定位，确定所述压力脉动频率进一步为：根据式确定压力脉动频率；式中，X(n0)为频域幅值最大值，n0为频域幅值最大值对应的数组序号，Ts为采样周期，f为压力脉动频率，X(n)为跟踪微分滤波输出的频域数据数组，n为频域数据数组序号。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述线性关系确定步骤进一步包括：构造线性回归函数式中，wi为电机转速，fi为压力脉动频率，Ns为跟踪微分滤波输出的时域数据数组总个数，a′、b′为线性回归系数；对F(a′,b′)求最小值，得到线性回归系数a′、b′为：式中，分别为压力脉动频率和电机转速的平均值；确定电机转速wi和压力脉动频率fi的线性关系为：wi＝b′fi+a′。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述带通滤波步骤中，所述上限频率按下式确定：进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述带通滤波步骤中，所述下限频率按下式确定：进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法中，所述带通步骤中，输出的滤波后的压力值Pfilter(k)为：Pfilter(k)＝x21(k)-x11(k)；其中，k为时域数据数组序号，x21(k)为低频跟踪微分滤波的输出时域数据数组x21(k)，x11(k)为高频跟踪微分滤波的输出时域数据数组。另一方面，本专利技术还提供了一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波系统，该系统包括：获取模块，用于获取液压系统的原始压力信号和电机转速；频率确定模块，用于确定所述原始压力信号的压力脉动频率；线性关系确定模块，用于确定所述电机转速与所述压力脉动频率之间的线性关系；带通滤波模块，用于根据所述线性关系确定上限频率和下限频率，以对所述原始压力信号进行带通滤波；压力值确定模块，用于根据所述带通滤波的输出结果确定所述原始压力信号的压力值。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波系统中，所述频率确定模块进一步包括：微分滤波子模块，用于对所述原始压力信号进行跟踪微分滤波；变换子模块，用于对跟踪微分滤波后的原始压力信号进行FFT变换；频率确定子模块，用于对FFT变换后的原始压力信号进行频率定位，确定所述压力脉动频率。进一步地，上述泵源液压系统压力脉动自适应滤波系统中，所述带通滤波模块还用于：输出的滤波后的压力值Pfilter(k)为：Pfilter(k)＝x21(k)-x11(k)；其中，k为时域数据数组序号，x21(k)为低频跟踪微分滤波的输出时域数据数组x21(k)，x11(k)为高频跟踪微分滤波的输出时域数据数组。由于本专利技术中的滤波系统与上述滤波方法原理相同，所以本系统也具有上述方法实施例相应的技术效果。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例提供的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法的又一流程图；图3为本专利技术实施例提供的泵源液压系统压力脉动自适应滤波系统的结构框图；图4为本专利技术实施例提供的泵源液压系统压力脉动自适应滤波系统中，频率确定模块的结构框图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。方法实施例：本专利技术的一个具体实施例，公开了一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法。参见图1和图2，该方法包括如下步骤：获取步骤S1，获取泵源液压系统的原始压力信号P0(k)和电机转速wi。频率确定步骤S2，确定原始压力信号P0(k)的压力脉动频率。首先，对获取的原始压力信号P0(k)进行跟踪微分滤波。具体地，将原始压力信号P0(k)送入低通的微分跟踪滤波器上式中，为截止频率，h0为滤波因子，h为采样步长，x1(k)为跟踪微分滤波的输出时域数据数组，x2(k)为跟踪微分滤波的中间状态变量，k为时域数据数组序号。上式中的fhan(x1(k)-P0(k),x2(k),r,h0)可以为：最速综合函数：上式中，x在上式中先后赋值(y)/(y+d)/(y-d)/(a+d)/(a-d)/a。该微分跟踪滤波器对原始压力信号进行低通滤波，以滤除高频系统噪声，如采集及电磁噪声等，得到低频的压力脉动噪声。然后，对跟踪微分滤波后的原始压力信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取步骤，获取液压系统的原始压力信号和电机转速；频率确定步骤，确定所述原始压力信号的压力脉动频率；线性关系确定步骤，利用线性回归法确定所述电机转速与所述压力脉动频率之间的线性关系；带通滤波步骤，根据所述线性关系确定上限频率和下限频率，以对所述原始压力信号进行带通滤波，输出滤波后的压力值。

【技术特征摘要】
1.一种泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取步骤，获取液压系统的原始压力信号和电机转速；频率确定步骤，确定所述原始压力信号的压力脉动频率；线性关系确定步骤，利用线性回归法确定所述电机转速与所述压力脉动频率之间的线性关系；带通滤波步骤，根据所述线性关系确定上限频率和下限频率，以对所述原始压力信号进行带通滤波，输出滤波后的压力值。2.根据权利要求1所述的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，所述频率确定步骤进一步包括：对所述原始压力信号进行跟踪微分滤波；对跟踪微分滤波后的原始压力信号进行FFT变换；对FFT变换后的原始压力信号进行频率定位，确定所述压力脉动频率。3.根据权利要求2所述的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，所述对FFT变换后的原始压力信号进行频率定位，确定所述压力脉动频率进一步为：根据式确定压力脉动频率；式中，X(n0)为频域幅值最大值，n0为频域幅值最大值对应的数组序号，Ts为采样周期，f压力脉动频率，X(n)为跟踪微分滤波输出的频域数据数组，n为频域数据数组序号，K为跟踪微分滤波输出的时域数据数组总个数。4.根据权利要求3所述的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，所述线性关系确定步骤进一步包括：构造线性回归函数式中，wi为电机转速，fi为压力脉动频率，Ns为跟踪微分滤波输出的时域数据数组总个数，a′、b′为线性回归系数；对F(a′,b′)求最小值，得到线性回归系数a′、b′为：式中，分别为压力脉动频率和电机转速的平均值；确定电机转速wi和压力脉动频率fi的线性关系为：wi＝b′fi+a′。5.根据权利要求4所述的泵源液压系统压力脉动自适应滤波方法，其特征在于，所述带通滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆勋，崔翔，胡渊源，王道臣，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11