数字带阻滤波器参数自适应整定方法及装置与流程

本发明涉及一种电机控制，是一种数字带阻滤波器参数自适应整定方法及装置。

背景技术：

1、在高精度电机控制中，采用伺服控制系统中的信号存在未知的扰动和噪音，使得执行器的输出导致电机的输出存在较大的振动和不稳定，电机输出难以实现高精度控制。

2、通过实验获得频率响应数据发现，执行器输出信号存在多个共振点，采用模拟滤波器难以准确和完整地滤除掉噪音来抑制电机的振动，因此需采用数字滤波器，但是多个共振点的需要调整的参数较多，原有的人为调节方式计算慢且耗时长，很难快速的调整数字滤波器参数。

技术实现思路

1、本发明提供了一种数字带阻滤波器参数自适应整定方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有数字带阻滤波器参数人为整定方法存在的计算慢、耗时长、易出错的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种数字带阻滤波器参数自适应整定方法，包括：

3、结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点；

4、遍历所有共振点，按照参数整定顺序整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，其中参数整定顺序为中心频率、衰减幅值、衰减带宽。

5、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

6、上述遍历所有共振点，按照参数整定顺序整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，包括：

7、选取共振点，锁定共振点的频率位置，确定数字带阻滤波器的中心频率；

8、利用下式确定共振点的衰减幅值；

9、amplitude_diff(i)＝amplitude(fcn_index)-plant_acc

10、其中，fcn_index为共振点的频率位置数据索引值；fcn为共振点的频率；amplitude(fcn_index)为共振点的频率幅值；plant_acc为电机频率响应数据二阶导数在低频段的平均值，其中i为索引值；

11、查找在共振点左侧且幅值变化值等于共振点幅值变化值的二分之一的频率，并通过下式确定共振点的衰减带宽；

12、bandwidth_att(i)＝2×(fcn_index(i)-fl(i))

13、其中，fl(i)为共振点左侧且幅值变化值等于共振点幅值变化值的二分之一的频率；

14、遍历所有共振点，整定每个共振点的数字带阻滤波器参数。

15、上述选取共振点，利用数据移位产生的新数据序列与原始数据序列产生的交点的方式锁定该共振点的频率位置，确定数字带阻滤波器的中心频率。

16、上述结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点，包括：

17、获取电机的频率响应数据矩阵，其中频率响应数据包括频率、振幅、相位；

18、将频率响应数据矩阵中的幅值响应数据进行二阶求导处理，如下式所示：

19、amplitude”＝20×lg(amplitude)×(2πf)2

20、其中，amplitude为幅值响应数据；

21、对二阶导数进行高斯滤波，获取处理后的频率响应数据矩阵。

22、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种数字带阻滤波器参数自适应整定装置，包括：

23、数据处理单元，结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点；

24、参数整定单元，遍历所有共振点，按照参数整定顺序整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，其中参数整定顺序为中心频率、衰减幅值、衰减带宽。

25、下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

26、上述参数整定单元包括：

27、第一整定模块，选取共振点，锁定该共振点的频率位置，确定数字带阻滤波器的中心频率；

28、第二整定模块，利用下式确定共振点的衰减幅值；

29、amplitude_diff(i)＝amplitude(fcn_index)-plant_acc

30、其中，fcn_index为共振点的频率位置数据索引值；fcn为共振点的频率；amplitude(fcn_index)为共振点的频率幅值；plant_acc为电机频率响应数据二阶导数在低频段的平均值，其中i为索引值；

31、第三整定模块，查找在共振点左侧且幅值变化值等于共振点幅值变化值的二分之一的频率，并通过下式确定共振点的衰减带宽；

32、bandwidth_att(i)＝2×(fcn_index(i)-fl(i))

33、其中，fl(i)为共振点左侧且幅值变化值等于共振点幅值变化值的二分之一的频率。

34、本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行数字带阻滤波器参数自适应整定方法。

35、本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现数字带阻滤波器参数自适应整定方法。

36、本发明获得电机的频率响应数据，利用频率响应数据中的幅频响应特征值快速自动地捕获电机振动的共振点，并自动整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，有效提高了数字带阻滤波器参数整定的效率及精度，有效适用于多共振点多参数整定。

技术特征：

1.一种数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，所述遍历所有共振点，按照参数整定顺序整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，包括：

3.根据权利要求1或2所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，所述选取共振点，利用数据移位产生的新数据序列与原始数据序列产生的交点的方式锁定该共振点的频率位置，确定数字带阻滤波器的中心频率。

4.根据权利要求1或2所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，所述结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点，包括：

5.根据权利要求3所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，所述结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点，包括：

6.一种数字带阻滤波器参数自适应整定装置，所述数字带阻滤波器参数自适应整定装置使用如权利要求1至5中任意一项所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的数字带阻滤波器参数自适应整定装置，其特征在于，所述参数整定单元包括：

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行如权利要求1至5任一项所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至5任一项所述的数字带阻滤波器参数自适应整定方法。

技术总结
本发明涉及一种电机控制技术领域，是一种数字带阻滤波器参数自适应整定方法及装置，前者包括结合电机的频率响应数据，确定电机振动的共振点；遍历所有共振点，按照参数整定顺序整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，其中参数整定顺序为中心频率、衰减幅值、衰减带宽。本发明获得电机的频率响应数据，利用频率响应数据中的幅频响应特征值快速自动地捕获电机振动的共振点，并自动整定每个共振点的数字带阻滤波器参数，有效提高了数字带阻滤波器参数整定的效率及精度，有效适用于多共振点多参数整定。

技术研发人员：张东,李富强,伊明,乔东宇,周海峰,王超,陈涛
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29