专利名称：基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法
技术领域：
本发明涉及基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，属于交流伺服系统的频率特性的获取技术领域。
背景技术：
目前，交流伺服系统中的频率特性在多方面为提升伺服系统性能的研究提供帮助，其中最为主要的是应用在机械谐振抑制中。若伺服系统能预先准确获得谐振特性，就可以通过参数调整或投入陷波滤波器使得系统避免机械谐振，也能减少在线抑制算法对资源的使用问题。所以快速且准确的获取频率特性尤其是机械谐振特性信息在交流伺服系统中是十分必要的。常见的频率特性获取方法主要有扫频法，冲激响应法，白噪声法等。扫频仪就是基于扫频法的频率特性获取设备。冲激响应法的脉冲信号越窄频率分量越高，但窄脉冲一般由于冲激能量不够理想很难使得到的特性十分准确，且易受噪声干扰。白噪声法虽然优点是可以包含所有的频率成分，但必须有足够的时间长度才能保证“白”特性。目前，许多国内外伺服驱动器厂商都在做频率特性获取方面的研究，主要的方法也都是运用扫频方式获取伯德图(Bode)。而要在开环下扫频得到机械谐振特性，就要注意低频信号的累积对转速的影响，所以用扫频法很难有效准确的获取低频段的频率特性。对于大惯量的数控机床来说，谐振点频率会很低，所以这种方法就会存在问题，并且扫频方式的耗时较长，对于整个谐振系统的安全性来说存在隐患。
发明内容
本发明是为了解决在开环下扫频得到的机械谐振特性不能有效准确的获取低频段的频率特性的问题，提供了一种基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法。本发明所述基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，它包括以下步骤:步骤一:根据系统机械谐振频率精度的要求，选取η阶本原多项式，η为大于或等于2的正整数；步骤二:由η阶本原多项式的系数组成二进制m序列的初始η阶数列，初始化反馈移位寄存器；然后重复以下计算过程:对该反馈移位寄存器及初始η阶数列位乘并累加求和，将累加值基2取模进行反馈计算，以更新反馈移位寄存器；直至计算获得2η-1个二进制m序列，所述计算过程结束；再将2n_l个二进制m序列的末位补0，获得01电平的2n个二进制m序列；步骤三:将步骤二中获得的2n个二进制m序列转换为电平值为正负P倍系统额定电流的电流值序列，P为小于系统额定电流限幅值的正数，再将获得的电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定；步骤四:将所述电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定的系统运行过程中，同步采集交流伺服系统的电机转速序列，将电流值序列及采集获得的电机转速序列分别做快速傅里叶变换，对所述变换结果进行运算得到开环交流伺服系统的Bode图，进而获得交流伺服系统的机械谐振频率特性。所述η阶本原多项式选取为10阶本原多项式，获得21° = 1024个二进制m序列。本发明的优点:本发明方法将生成的伪随机序列中的m序列做速度开环下的电流给定信号输入给交流伺服系统，通过将m序列及电机转速分别做快速傅里叶变换，得到开环系统的Bode图，进而得到系统频率特征。本发明方法中，给交流伺服系统输入电流给定信号的时间短，可以有效防止长时间谐振对系统的影响，并且伪随机序列即m序列好的自相关特性使得分辨精度高，对低频段分辨效果也较好，对整个系统的频率特性的获取十分准确。可针对变频或伺服系统，应用伪随机序列法测试频谱，并通过嵌入式系统在线实现。本发明方法能够确保交流伺服系统的频率特性被快速准确的获取，具有宽频带和低频效果，它不仅能快速准确的得到特性Bode图，而且伪随机序列码的白特性要好于白噪声特性，得到的结果噪声干扰较小。
图1是本发明所述基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法在带谐振的交流伺服系统中的应用框图；图2为图1中弹性负载的原理框图；图3是常用本原多项式的图表；图4是2n个二进制m序列的生成流程图；图5是图1所示系统下的带谐振测试结果的Bode图。
具体实施例方式具体实施方式
一:下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，它包括以下步骤:步骤一:根据系统机械谐振频率精度的要求，选取η阶本原多项式，η为大于或等于2的正整数；步骤二:由η阶本原多项式的系数组成二进制m序列的初始η阶数列，初始化反馈移位寄存器；然后重复以下计算过程:对该反馈移位寄存器及初始η阶数列位乘并累加求和，将累加值基2取模进行反馈计算，以更新反馈移位寄存器；直至计算获得2η-1个二进制m序列，所述计算过程结束；再将2n_l个二进制m序列的末位补0，获得01电平的2n个二进制m序列；步骤三:将步骤二中获得的2"个二进制m序列转换为电平值为正负P倍系统额定电流的电流值序列，P为小于系统额定电流限幅值的正数，再将获得的电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定；步骤四:将所述电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定的系统运行过程中，同步采集交流伺服系统的电机转速序列，将电流值序列及采集获得的电机转速序列分别做快速傅里叶变换，对所述变换结果进行运算得到开环交流伺服系统的Bode图，进而获得交流伺服系统的机械谐振频率特性。本实施方式中，η值的选取由实际需要决定，η越大，获得结果的效果越好，但耗时越长。m序列又称最大线性移位寄存器序列，它的产生是由反馈移位寄存器生成的。二进制m序列具有良好的伪随机特性，有以下几个特点:1、平衡性:二进制m序列的一个周期中，I与O的数目相差I。2、具有二值自相关函数:对于一个周期为T = 2n-l的±1电平m序列，其自相关函数R(T)为:
权利要求
1.一种基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，其特征在于，它包括以下步骤: 步骤一:根据系统机械谐振频率精度的要求，选取η阶本原多项式，η为大于或等于2的正整数； 步骤二:由η阶本原多项式的系数组成二进制m序列的初始η阶数列,初始化反馈移位寄存器； 然后重复以下计算过程:对该反馈移位寄存器及初始η阶数列位乘并累加求和，将累加值基2取模进行反馈计算，以更新反馈移位寄存器；直至计算获得2η-1个二进制m序列，所述计算过程结束； 再将2n-l个二进制m序列的末位补O，获得Ol电平的2n个二进制m序列； 步骤三:将步骤二中获得的2"个二进制m序列转换为电平值为正负P倍系统额定电流的电流值序列，P为小于系统额定电流限幅值的正数，再将获得的电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定； 步骤四:将所述电流值序列作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定的系统运行过程中，同步采集交流伺服系统的电机转速序列，将电流值序列及采集获得的电机转速序列分别做快速傅里叶变换，对所述变换结果进行运算得到开环交流伺服系统的Bode图，进而获得交流伺服系统的机械谐振频率特性。
2.根据权利要求1所述的基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，其特征在于，所述η阶本原多项式选取为10阶本原多项式，获得21°= 1024个二进制m序列。
全文摘要
基于伪随机序列码的交流伺服系统机械谐振频率特性获取方法，属于交流伺服系统的频率特性的获取技术领域。本发明解决在开环下扫频得到的机械谐振特性不能有效准确的获取低频段的频率特性的问题。它首先选取n阶本原多项式；由n阶本原多项式的系数组成二进制m序列的初始n阶数列，对反馈移位寄存器及初始n阶数列位乘并累加求和，将累加值基2取模进行反馈计算，最终获得2n个二进制m序列；将所述m序列转换成电流值序列，作为交流伺服系统的速度开环下的电流给定；将电流值序列及采集获得的电机转速序列分别做快速傅里叶变换，对所述变换结果进行运算得到开环交流伺服系统的Bode图。本发明用于获取交流伺服系统机械谐振频率特性。
文档编号G01R23/16GK103149435SQ20131008599
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者杨明, 郝亮, 徐殿国 申请人:哈尔滨工业大学