一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法技术

本发明专利技术提供了一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω1成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e0sin(ωt+θ0)+n(t)；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法
本专利技术属于数控惯导测试设备领域，涉及一种用于抑制电动转台运动控制系统中匀速运动时由于周期性扰动引起的速率周期性波动的方法。
技术介绍
随着惯性技术的发展，高精度惯性器件得到越来越广泛的应用，这类惯性器件以其高精度、高分辨力为主要特点，这些特点给惯性测试设备如转台提出了非常高的转速精度和转速平稳性要求。针对电动驱动系统的主要驱动元件电机，由于其固有的运行原理，在匀速旋转运动时，由于齿槽效应会引起力矩波动，进而引起速率波动，影响了转台速率平稳性的进一步提高。传统的伺服控制系统框图如图1所示，其中GP，GV分别是位置、速率控制器；D、B分别是轨迹发生器和状态解算器，θ,和θC,分别是转角、角速度测量反馈和指令信号，e为角位置跟踪误差，P为控制对象。现有的一般方法是通过提高位置反馈分辨力和系统前向增益两个途径减弱力矩波动造成的速率波动，在一定范围内效果是明显的，但当系统跟踪误差已接近位置反馈分辨力后，这种方法就无能为力了，微小的速率波动通过类似脉宽调制的机制在高精度速率平稳性测试中仍能表现出来，并影响标定结果。因此如何进一步抑制这种周期性扰动从而进一步提高速率平稳性仍是需要进一步解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω1成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e0sin(ωt+θ0)+n(t)(1)其中e0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的幅值；θ0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的初始位置；n(t)-随机噪声信号；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)：S(t)＝Ss(t)+Sc(t)(4)其中，S(t)为周期性干扰信号的补偿信号，Ss(t)为周期性干扰信号的补偿信号的正弦项部分，Sc(t)为周期性干扰信号的补偿信号的余弦项部分；Kf为前向增益，取值范围为-10000～+10000；Ks，Kc分别为正弦项增益和余弦项增益，均为可调整参数，可调范围为：1～10000。本专利技术利用相关原理提取位置反馈信号中的周期性波动信号，经过适当信号调整，然后叠加到功率放大器的输入端，产生与齿槽力矩相反的驱动力矩，从而提供了一种能够有效地抑制速率信号中周期性波动的方法，该数字处理算法在运动控制器中实现，有效提高了转台的运动速率平稳性。本专利技术主要由三部分组成，即：周期信号提取模块，信号调整模块和功率放大模块。附图说明图1是现有技术的的原理结构框图。具体实施方式一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω1成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e0sin(ωt+θ0)+n(t)(1)其中e0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的幅值；θ0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的初始位置；n(t)-随机噪声信号；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)：S(t)＝Ss(t)+Sc(t)(4)其中，S(t)为周期性干扰信号的补偿信号，Ss(t)为周期性干扰信号的补偿信号的正弦项部分，Sc(t)为周期性干扰信号的补偿信号的余弦项部分；Kf为前向增益，取值范围为-10000～+10000；Ks，Kc分别为正弦项增益和余弦项增益，均为可调整参数，可调范围为：1～10000。证明过程：根据相关原理，由于随机噪声信号n(t)与当前角度ωt无关，因此，随机噪声信号n(t)与当前角度ωt相乘后积分为零，因此由于且对于周期信号，经过几个周期的时间积分后，Ss(t)平均值为零，因此得Ss(t)＝0.5KsKfe0sin(ωt)cosθ0同理可得：Sc(t)＝0.5KcKfe0cos(ωt)sinθ0(5)则在正弦增益与余弦增益相同的情况下控制信号为S(t)＝Ss(t)+Sc(t)＝0.5KsKfe0sin(ωt+θ0)(6)该控制信号最终完整地提取了周期性干扰信号产生的跟踪误差信号的角频率和相位，并去除了随机噪声成分n(t)，其幅值可通过正弦增益和前馈增益直接调整，当Kf取负值时，则构成负反馈，从而保证该信号可克服周期性扰动造成的速率波动，大大改善了测试转台的低频扰动信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω1成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e0 sin(ωt+θ0)+n(t)                (1)其中e0‑周期性干扰信号产生的跟踪误差的幅值；θ0‑周期性干扰信号产生的跟踪误差的初始位置；n(t)‑随机噪声信号；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)：

【技术特征摘要】
1.一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω1成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e0sin(ωt+θ0)+n(t)(1)其中e0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的幅值；θ0-周期性干扰信号产生的跟踪误差的初始位置；n(t)-随机噪声信号；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻恒进，李建平，孟凡军，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11