电液式振动模拟台自适应谐波抑制方法技术

本发明专利技术的目的在于提供电液式振动模拟台自适应谐波抑制方法。本发明专利技术的加速度激励信号产生加速度信号，加速度传感器测得电液式振动模拟台的加速度响应信号，将加速度响应信号与加速度激励信号作差得到控制误差信号，谐波信号发生器产生正弦谐波信号，正弦谐波信号幅值为１，通过最小二乘算法、根据控制误差信号调整两个权值ｗ１和ｗ２，并加权于谐波信号发生器产生的正弦谐波信号及其相移９０度后得到的信号，将加权后的信号作和、与加速度激励信号相加后得到的信号作用于电液式振动模拟台。本发明专利技术计算量小、实时性能好，整个过程自适应进行，可有效抑制电液式振动模拟台中的谐波，降低电液式振动模拟台加速度响应信号的波形失真度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种波的抑制方法，具体地说是可以降低波形失真度的波的抑制方法。
技术介绍
液压系统具有功率重量比和力质量比大，响应快速，系统频带宽，刚度大，抗干扰 能力强，误差小，精度高等优点。因此在大位移，大激振力的情况下使用电液式振动模拟台 比较多。电液式振动模拟台采用加速度控制方式，由电液伺服阀控制液压缸运动，产生振动 运动，进而模拟需要的振动效果。正弦振动试验是一种典型的力学特性试验方法，各种周期性振动都可以通过正弦 振动的形式来进行研究。电液式振动模拟台在进行正弦激励振动时，输出加速度波形往往 会有高次谐波，导致波形严重失真。产生波形失真的根本原因是系统中存在的非线性因素， 这些非线性因素主要为伺服阀死区、连接铰间隙、连接铰摩擦力、作动器的摩擦力等。而系 统由于机械加工、加工工艺、机械安装等原因，不可避免地存在诸如死区、间隙、摩擦力等非 线性因素。为提高电液式振动模拟台的振动效果，降低其加速度响应信号的波形失真度，往 往需要对加速度响应信号中的谐波进行抑制。文 章 Adaptive feed-forward compensator for harmonic cancellation inelectro-hydraulic servo system.利用带通滤波器得到电液伺服系统中欲要抑制的谐 波信号，并通过LMS算法调整权值；这些方法最大的缺点在于带通滤波器，因为经过带通滤 波器得到欲要抑制的谐波信号，将不可避免地改变谐波信号的相位，而相位在谐波抑制中 起着很关键的作用。文章Simon Haykin. Adaptive FilterTheory在自适应滤波器的基础 上提出了基于自适应前馈补偿器的谐波抑制方法，其基本算法是LMS算法，但是这种方法 会导致在陷波处系统的相位发生变化，改变系统的闭环特性，当陷波存在于系统的带宽内 或附近时将导致系统的稳定裕量降低。在LMS算法中，当输入向量较大时，会遇到梯度噪声 放大的问题；LMS算法的步长参数决定了算法的收敛性和稳定性，而步长参数的选择往往 是收敛速度和最终失调的折衷；当LMS算法输入向量自相关矩阵的特征值分布分散时，LMS 算法收敛性变差，收敛速度将很慢，且对初值的选取比较敏感。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供降低加速度波形失真度、提高振动试验效果的电液式振动 模拟台自适应谐波抑制方法。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的是加速度激励信号产生加速度 信号，加速度传感器测得电液式振动模拟台的加速度响应信号，将加速度响应信号与加速 度激励信号作差得到控制误差信号，谐波信号发生器产生正弦谐波信号，正弦谐波信号幅 值为1，通过最小二乘算法、根据控制误差信号调整两个权值和w2，并加权于谐波信号发生器产生的正弦谐波信号及其相移90度后得到的信号，将加权后的信号作和、与加速度激 励信号相加后得到的信号作用于电液式振动模拟台。本专利技术还可以包括所述的最小二乘算法为<formula>formula see original document page 4</formula>式中，e(k)为控制误差信号，ff(k)为权值向量，X(k)为输入向量，K(k)是增益矩 阵，P(k)为对称矩阵，I为单位矩阵。本专利技术的优势在于计算量小、实时性能好，整个过程自适应进行，可有效抑制电 液式振动模拟台中的谐波，降低电液式振动模拟台加速度响应信号的波形失真度。附图说明图1为具有谐波抑制的电液式振动模拟台控制原理图；图2为谐波抑制的结构图；图3为多次谐波同时抑制的结构图。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图1 3，图1中加速度激励信号产生电液式振动模拟台的加速度输入信号， 加速度传感器测得电液式振动模拟台的加速度反馈信号，并与加速度输入信号作差，得到 控制误差信号；控制误差信号经过谐波抑制模块的作用后，其输出与加速度输入信号作和， 并作用于电液式振动模拟台。结合图2，可知图1中的谐波抑制模块由谐波信号发生器、相移器、权值巧和《2、最 小二乘算法等组成。最小二乘算法为<formula>formula see original document page 4</formula>式中，e(k)为控制误差信号，ff(k)为权值向量，X(k)为输入向量，K(k)是增益矩 阵，P(k)为对称矩阵，K(k)和P(k)都是时变的，I为单位矩阵。最小二乘算法在均值意义上是收敛的，且权向量估计值是无偏的；最小二乘算法 在均方意义上的收敛性独立于输入向量的相关矩阵的特征值，其收敛速率比LMS算法快一 个数量级。对于正弦振动试验，波形失真度往往是要求的指标之一。THDCTotalHarmonic Distortion，总谐波失真率)定义为 <formula>formula see original document page 4</formula>式中，A4为基频响应幅值；A2，A3，…，为各次谐波的幅值。对电液式振动模拟台的加速度响应信号作频谱分析，可以得到加速度响应信号中 的谐波频率及其分布情况。谐波信号发生器产生信号xs，其频率为欲要抑制的加速度响应 信号谐波频率，幅值为1，该信号经过相移器相移90度后得到信号x。，进而得到输入向量 X(k) = T，则对应的权值向量为W(k) = T。最小二乘算法根据 控制误差信号自适应实时在线调整权值向量，权值向量对输入向量加权求和后得到谐波抑 制量XT (k) W (k)，它与加速度激励信号相加后作用于电液式振动模拟台，从而降低电液式振 动模拟台加速度响应信号的波形失真度，提高电液式振动模拟台的控制性能。可见在电液式振动模拟台自适应谐波抑制中的关键过程有(1)加速度激励信号与加速度传感器测得的加速度响应信号作差，得到控制误差 信号。(2)谐波信号发生器产生正弦谐波信号，其频率为欲要抑制的加速度响应信号谐 波频率，幅值为1。(3)最小二乘算法根据控制误差信号自适应实时在线调整权值向量，对输入向量 加权求和后，得到谐波抑制量，并与加速度激励信号相加后作用于电液式振动模拟台。结合图3，对n(n为正整数，且n彡2)次谐波同时抑制时，谐波信号发生器产生n 个正弦谐波信号，Xsl，Xs2，…，Xsn，它们的频率分别欲要抑制的谐波频率，经过相移作用得到 它们的相移分量，Xcl, xc2,…，x。n，组成输入向量 <formula>formula see original document page 5</formula>对应的权值向量为<formula>formula see original document page 5</formula>最小二乘算法根据控制误差信号自适应实时在线调整权值向量，权值向量对输入 向量加权求和后得到谐波抑制量XT(k)W(k)，它与加速度激励信号相加后作用于电液式振 动模拟台，达到同时抑制多次谐波的效果。权利要求，其特征是加速度激励信号产生加速度信号，加速度传感器测得电液式振动模拟台的加速度响应信号，将加速度响应信号与加速度激励信号作差得到控制误差信号，谐波信号发生器产生正弦谐波信号，正弦谐波信本文档来自技高网...

【技术保护点】
电液式振动模拟台自适应谐波抑制方法，其特征是：加速度激励信号产生加速度信号，加速度传感器测得电液式振动模拟台的加速度响应信号，将加速度响应信号与加速度激励信号作差得到控制误差信号，谐波信号发生器产生正弦谐波信号，正弦谐波信号幅值为１，通过最小二乘算法、根据控制误差信号调整两个权值ｗ↓［１］和ｗ↓［２］，并加权于谐波信号发生器产生的正弦谐波信号及其相移９０度后得到的信号，将加权后的信号作和、与加速度激励信号相加后得到的信号作用于电液式振动模拟台。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建均，刘燕，富威，胡胜海，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]