一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；根据预设自适应滤波器关系式

【技术实现步骤摘要】
一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法、系统及装置
本专利技术涉及永磁伺服系统控制领域，特别是涉及一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法、系统及装置。
技术介绍
在永磁伺服控制系统中，需要用到联轴器、传动轴、滚珠丝杠等机械传动装置连接电机与负载(如图1所示)，这些传动装置不是理想的刚体，存在一定的弹性。然而，在实际的数字控制系统中，为了获取更大的带宽，往往把速度调节器的增益调得尽量大，但过大的增益会导致系统因稳定裕度不足而发生持续振动现象(振动的基波频率等于弹性传动装置固有的谐振频率)，持续的振动不仅会影响系统的控制精度，还会损坏机械设备，缩短设备的使用寿命。目前，通常在速度调节器输出与电流环给定之间增设陷波滤波器来抑制这种振动。而采用这种方法来抑制振动，最为关键是要准确检测出系统的谐振频率，然后再利用谐振频率设置陷波滤波器参数。现有技术中，主要有两种谐振频率检测方法：一是扫频法，这种方法检测精度较高，但操作繁琐费时，而且这是一种离线检测谐振频率的方法，不能消除谐振频率变化对系统的影响；二是FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)分析法，这是一种在线检测谐振频率的方法，其检测原理是：实时对速度误差信号进行采集以得到大量的缓存数据，然后对这些数据进行FFT运算后得到相应的频谱特性，从而获得系统的谐振频率。这种方法虽然能消除谐振频率变化对系统的影响，但其需要采集大量的数据后才进行FFT运算，运算较为复杂，且谐振频率检测实时性较差。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法、系统及装置，本申请的谐振频率检测方法是一种在线检测系统谐振频率的方法，可消除谐振频率变化对系统的影响；且本申请的算法结构简单，不需要大量缓存数据，从而降低了计算复杂度，且在一定程度上提高了系统谐振频率检测的实时性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法，包括：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值并将所述频率估计值作为所述永磁伺服系统的谐振频率；其中，为误差信号；x为所述陷波滤波器的状态变量；ζ为预设阻尼比系数；γ为预设自适应增益系数。优选地，所述永磁伺服系统发生谐振现象的判定过程包括：当所述永磁伺服系统处于转速稳态阶段时，判断所述速度调节器的输出信号是否处于等幅振荡状态，若是，则确定所述永磁伺服系统发生谐振现象；若否，则确定所述永磁伺服系统未发生谐振现象。优选地，所述频率估计初始值的设置过程包括：预先确定所述永磁伺服系统的谐振频率检测范围，并从所述谐振频率检测范围中选择一个频率值作为频率估计初始值优选地，0＜ζ＜1，其中，A1为所述速度调节器的输出限幅值。优选地，根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值的过程，包括：对预设自适应滤波器关系式进行双线性变换，得到第一差分关系式x(k)＝a0·u(k)+a1·u(k-1)+a2·u(k-2)-b1·x(k-1)-b2·x(k-2)；其中，T为系统速度环的采样周期；对预设频率更新关系式进行离散化处理，得到第二差分关系式其中，所述频率估计值的导数所述状态变量的导数β是权衡因子，0＜β＜1；根据所述第一差分关系式和所述第二差分关系式，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值优选地，0.9＜β＜0.99。优选地，所述谐振频率检测方法还包括：根据预设修正关系式修正所述频率估计值并将修正后的频率估计值作为所述永磁伺服系统的谐振频率。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种永磁伺服系统的谐振频率检测系统，包括：谐振判定模块，用于当判定出永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；谐振频率估计模块，用于根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值并将所述频率估计值作为所述永磁伺服系统的谐振频率；其中，为误差信号；x为所述陷波滤波器的状态变量；ζ为预设阻尼比系数；γ为预设自适应增益系数。优选地，所述谐振频率检测系统还包括：频率修正模块，用于根据预设修正关系式修正所述频率估计值并将修正后的频率估计值作为所述永磁伺服系统的谐振频率。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种永磁伺服系统的谐振频率检测装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于在执行所述计算机程序时实现上述任一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法的步骤。本专利技术提供了一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到输出信号的频率估计值即得到永磁伺服系统的谐振频率。可见，本申请的谐振频率检测方法是一种在线检测系统谐振频率的方法，可消除谐振频率变化对系统的影响；且本申请的算法结构简单，不需要大量缓存数据，从而降低了计算复杂度，且在一定程度上提高了系统谐振频率检测的实时性。本专利技术还提供了一种永磁伺服系统的谐振频率检测系统及装置，与上述谐振频率检测方法具有相同的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中一种的弹性传动装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种永磁伺服系统的控制框图；图4为本专利技术实施例提供的一种永磁伺服系统的谐振频率检测系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法、系统及装置，本申请的谐振频率检测方法是一种在线检测系统谐振频率的方法，可消除谐振频率变化对系统的影响；且本申请的算法结构简单，不需要大量缓存数据，从而降低了计算复杂度，且在一定程度上提高了系统谐振频率检测的实时性。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图2，图2为本专利技术实施例提供的一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法的流程图。该永磁伺服系统的谐振频率检测方法包括：步骤S1：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)。具体地，请参照图3，图3为一种带弹性传动装置的双闭环永磁伺服控制系统框图，当系统发生谐振现象后，系统中速度调节器的输出信号处于持续振荡状态，振荡的基波频率等于系统中弹性传动装置固有的谐振频率。因此，本申请只需要对速度调节器输出信号的基波频率进行估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，包括：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；根据预设自适应滤波器关系式

【技术特征摘要】
1.一种永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，包括：当永磁伺服系统发生谐振现象时，获取系统中速度调节器的输出信号u(t)；根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值并将所述频率估计值作为所述永磁伺服系统的谐振频率；其中，为误差信号；x为所述陷波滤波器的状态变量；ζ为预设阻尼比系数；γ为预设自适应增益系数。2.如权利要求1所述的永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，所述永磁伺服系统发生谐振现象的判定过程包括：当所述永磁伺服系统处于转速稳态阶段时，判断所述速度调节器的输出信号是否处于等幅振荡状态，若是，则确定所述永磁伺服系统发生谐振现象；若否，则确定所述永磁伺服系统未发生谐振现象。3.如权利要求1所述的永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，所述频率估计初始值的设置过程包括：预先确定所述永磁伺服系统的谐振频率检测范围，并从所述谐振频率检测范围中选择一个频率值作为频率估计初始值4.如权利要求3所述的永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，0＜ζ＜1，其中，A1为所述速度调节器的输出限幅值。5.如权利要求4所述的永磁伺服系统的谐振频率检测方法，其特征在于，根据预设自适应滤波器关系式和预设频率更新关系式的离散化结果，及预设频率估计初始值得到所述输出信号的频率估计值的过程，包括：对预设自适应滤波器关系式进行双线性变换，得到第一差分关系式x(k)＝a0·u(k)+a1·u(k-1)+a2·u(k-2)-b1·x(k-1)-b2·x(k-2)；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗炳章，曾岳南，郭富强，王涵，龚文全，钟灼臻，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44