专利名称：用于伺服电动机的共振消除方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械共振领域，尤其涉及一种用于伺服电动机的共振消除方法及装置。
背景技术：
伺服电动机通常采用闭环控制，因此一旦出现机械共振，电机转速、转矩指令中都将包含这个机械共振的分量。为了消除机械共振，避免机械损坏，往往需要在转矩指令端加入陷波器以滤除这个机械共振分量。在设计陷波器设计时，为了简化计算,常采用IIR (Infinite Impulse Response,无限脉冲响应)型滤波器。使用这种滤波器作为陷波器，必须已知机械共振频率。现有技术中，通常需要人工预先计算或测量得到机器的机械共振频率，再通过固定的算法得到陷波器的参数(例如宽度、深度等)进行设置，从而消除机械共振分量。利用这种方式消除特定的机械共振问题，简单直接。但是，面对批量产品时，显然并不适用，因为如果每台机器都通过人工方式测量其机械共振频率，将导致设备检修效率低下，降低了生产效率。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种机械共振用于伺服电动机的共振消除方法及装置，可自动获取机械共振频率并设置陷波器参数，加快工作效率，避免机械共振干扰。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于伺服电动机的共振消除方法，包括以下步骤:提供具有无限脉冲响应格型滤波器结构、用于抑制指定频率分量的陷波器，并将该陷波器安装在伺服电动机的转矩指令端；在伺服电动机工作时，利用线性预测算法计算所述陷波器的自回归模型参数；利用所述自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率；根据所述机械共振频率设置所述陷波器的参数，使所述陷波器在伺服电动机运行时滤除伺服电动机的转矩指令中具有所述机械共振频率的分量。其中，利用自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率的步骤包括:若只有一个机械共振频率，自回归模型阶数取为两阶，直接将所述自回归模型参数代入所述陷波器的传递函数，得到机械共振频率的余弦值；利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。其中，利用所述自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率的步骤包括:
若有两个机械共振频率，自回归模型阶数取为四阶，根据两个陷波器的传递函数建立系数方程组；将所述自回归模型参数代入所述系数方程组，求解所述系数方程组得到两个机械共振频率的余弦值；
利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。其中，所述线性预测算法包括自相关法、Burg递推算法或改进协方差法。其中，利用Burg递推算法计算所述陷波器的自回归模型参数的步骤包括:计算使所述陷波器的自回归模型的前向预测误差和后向预测误差的均方误差之和最小的反射系数；利用所述计算得到的反射系数，按照莱文森算法计算所述陷波器的自回归模型参数。相应地，本发明还提供了一种用于伺服电动机的共振消除装置，包括:安装在伺服电动机的转矩指令端的陷波器，所述陷波器具有无限脉冲响应格型滤波器结构，用于抑制指定频率分量；自回归模型参数计算模块，用于在伺服电动机工作时利用线性预测算法计算所述陷波器的自回归模型参数；共振频率计算模块，用于利用所述自回归模型参数计算机械共振频率；陷波器参数设置模块，用于根据所述机械共振频率设置所述陷波器的参数，从而控制所述陷波器在伺服电动机运行时滤除伺服电动机的转矩指令中具有所述机械共振频
率的分量。其中，所述共振频率计算模块包括:
余弦值计算模块，用于若只有一个机械共振频率，自回归模型阶数取为两阶，直接将所述自回归模型参数代入所述陷波器的传递函数，得到机械共振频率的余弦值；查表模块，用于利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。其中，所述共振频率计算模块包括:系数方程组建立模块，用于若有两个机械共振频率，自回归模型阶数取为四阶，根据两个陷波器的传递函数建立系数方程组；余弦值计算模块，用于将所述自回归模型参数代入所述系数方程组，求解所述系数方程组得到两个机械共振频率的余弦值；查表模块，用于利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。其中，所述自回归模型参数计算模块包括用于利用自相关法计算自回归模型参数的自相关法计算模块、用于利用Burg递推算法计算自回归模型参数的Burg递推算法计算模块或用于利用改进协方差法计算自回归模型参数的改进协方差法计算模块。其中，利用Burg递推算法计算自回归模型参数时，所述Burg递推算法计算模块包括:发射系数计算模块，用于计算使所述陷波器的自回归模型的前向预测误差和后向预测误差的均方误差之和最小的反射系数；自回归模型参数推算模块，用于利用所述计算得到的反射系数，按照莱文森算法计算所述陷波器的自回归模型参数。实施本发明实施例，具有如下有益效果:通过设置特定形式的陷波器，自动识别机械共振频率从而对陷波器进行参数设置，不需手动寻找机械机械共振点，简化了用户操作，提高了工作效率；而且，计算精度与采样点数和采样频率无关，因而可以使用较少的数据得到准确的结果。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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是本发明较佳实施例提供的用于伺服电动机的共振消除方法的流程图；图2是本发明提供的陷波器的示意图；图3是本发明较佳实施例提供的用于伺服电动机的共振消除装置的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参见图1，是本发明较佳实施例提供的用于伺服电动机的共振消除方法的流程图，该方法包括:S100、提供具有无限脉冲响应格型滤波器结构、用于抑制指定频率分量的陷波器，并将该陷波器安装在伺服电动机的转矩指令端。具体地，该陷波器如图2所示，上方的格型滤波器为IIR结构,贡献极点部分,相当于AR (Auto Regressive,自回归)模型,而下方的格型滤波器为FIR (Finite Impulse Response,有限脉冲响应)结构,贡献零点部分。整个陷波器的传递函数为:
权利要求
1.一种用于伺服电动机的共振消除方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供具有无限脉冲响应格型滤波器结构、用于抑制指定频率分量的陷波器，并将该陷波器安装在伺服电动机的转矩指令端； 在伺服电动机工作时，利用线性预测算法计算所述陷波器的自回归模型参数； 利用所述自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率； 根据所述机械共振频率设置所述陷波器的参数，使所述陷波器在伺服电动机运行时滤除伺服电动机的转矩指令中具有所述机械共振频率的分量。
2.如权利要求1所述的用于伺服电动机的共振消除方法，其特征在于，利用自回归模型参数计算伺服 电动机的机械共振频率的步骤包括: 若只有一个机械共振频率，自回归模型阶数取为两阶，直接将所述自回归模型参数代入所述陷波器的传递函数，得到机械共振频率的余弦值； 利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。
3.如权利要求1所述的用于伺服电动机的共振消除方法，其特征在于，利用自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率的步骤包括: 若有两个机械共振频率，自回归模型阶数取为四阶，根据两个陷波器的传递函数建立系数方程组； 将所述自回归模型参数代入所述系数方程组，求解所述系数方程组得到两个机械共振频率的余弦值； 利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。
4.如权利要求1所述的用于伺服电动机的共振消除方法，其特征在于，所述线性预测算法包括自相关法、Burg递推算法或改进协方差法。
5.如权利要求4所述的用于伺服电动机的共振消除方法，其特征在于，利用Burg递推算法计算所述陷波器的自回归模型参数的步骤包括: 计算使所述陷波器的自回归模型的前向预测误差和后向预测误差的均方误差之和最小的反射系数； 利用所述计算得到的反射系数，按照莱文森算法计算所述陷波器的自回归模型参数。
6.一种用于伺服电动机的共振消除装置，其特征在于，包括: 安装在伺服电动机的转矩指令端的陷波器，所述陷波器具有无限脉冲响应格型滤波器结构，用于抑制指定频率分量； 自回归模型参数计算模块，用于在伺服电动机工作时利用线性预测算法计算所述陷波器的自回归模型参数； 共振频率计算模块，用于利用所述自回归模型参数计算机械共振频率； 陷波器参数设置模块，用于根据所述机械共振频率设置所述陷波器的参数，从而控制所述陷波器在伺服电动机运行时滤除伺服电动机的转矩指令中具有所述机械共振频率的分量。
7.如权利要求6所述的用于伺服电动机的共振消除装置，其特征在于，所述共振频率计算模块包括: 余弦值计算模块，用于若只有一个机械共振频率，自回归模型阶数取为两阶，直接将所述自回归模型参数代入所述陷波器的传递函数，得到机械共振频率的余弦值；查表模块，用于利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。
8.如权利要求6所述的用于伺服电动机的共振消除装置，其特征在于，所述共振频率计算模块包括: 系数方程组建立模块，用于若有两个机械共振频率，自回归模型阶数取为四阶，根据两个陷波器的传递函数建立系数方程组； 余弦值计算模块，用于将所述自回归模型参数代入所述系数方程组，求解所述系数方程组得到两个机械共振频率的余弦值； 查表模块，用于利用所述余弦值查表得到所述机械共振频率。
9.如权利要求6所述的用于伺服电动机的共振消除装置，其特征在于，所述自回归模型参数计算模块包括用于利用自相关法计算自回归模型参数的自相关法计算模块、用于利用Burg递推算法计算自回归模型参数的Burg递推算法计算模块或用于利用改进协方差法计算自回归模型参数的改进协方差法计算模块。
10.如权利要求9所述的用于伺服电动机的共振消除装置，其特征在于，所述Burg递推算法计算模块包括: 发射系数计算模块，用于计算使所述陷波器的自回归模型的前向预测误差和后向预测误差的均方误差之和最小的反射系数； 自回归模型参数推算模块，用于利用所述计算得到的反射系数，按照莱文森算法计算所述陷波器的自回归模型参数。
全文摘要
本发明公开了一种用于伺服电动机的共振消除方法及装置，该方法包括以下步骤提供具有无限脉冲响应格型滤波器结构、用于抑制指定频率分量的陷波器，并将该陷波器安装在伺服电动机的转矩指令端；在伺服电动机工作时，利用线性预测算法计算所述陷波器的自回归模型参数；利用所述自回归模型参数计算伺服电动机的机械共振频率；根据所述机械共振频率设置所述陷波器的参数，使所述陷波器在伺服电动机运行时滤除伺服电动机的转矩指令中具有所述机械共振频率的分量。本发明还公开了一种对应的装置。通过本发明，可自动确定机械共振点，从而对陷波器进行设置，不需依赖人力，加快工作效率。
文档编号G05B13/00GK103226325SQ20131013096
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者姚虹, 周兆勇, 徐飞鹏, 马世贤, 何云壮, 杜金明 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司, 苏州汇川技术有限公司, 苏州默纳克控制技术有限公司