專利名稱：基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法
技術領域：
本發明涉及基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，屬于交流伺服系統的頻率特性的獲取技術領域。
背景技術：
目前，交流伺服系統中的頻率特性在多方面為提升伺服系統性能的研究提供幫助，其中最為主要的是應用在機械諧振抑制中。若伺服系統能預先準確獲得諧振特性，就可以通過參數調整或投入陷波濾波器使得系統避免機械諧振，也能減少在線抑制算法對資源的使用問題。所以快速且準確的獲取頻率特性尤其是機械諧振特性信息在交流伺服系統中是十分必要的。常見的頻率特性獲取方法主要有掃頻法，沖激響應法，白噪聲法等。掃頻儀就是基于掃頻法的頻率特性獲取設備。沖激響應法的脈沖信號越窄頻率分量越高，但窄脈沖一般由于沖激能量不夠理想很難使得到的特性十分準確，且易受噪聲干擾。白噪聲法雖然優點是可以包含所有的頻率成分，但必須有足夠的時間長度才能保證“白”特性。目前，許多國內外伺服驅動器廠商都在做頻率特性獲取方面的研究，主要的方法也都是運用掃頻方式獲取伯德圖(Bode)。而要在開環下掃頻得到機械諧振特性，就要注意低頻信號的累積對轉速的影響，所以用掃頻法很難有效準確的獲取低頻段的頻率特性。對于大慣量的數控機床來說，諧振點頻率會很低，所以這種方法就會存在問題，并且掃頻方式的耗時較長，對于整個諧振系統的安全性來說存在隱患。

發明內容
本發明是為了解決在開環下掃頻得到的機械諧振特性不能有效準確的獲取低頻段的頻率特性的問題，提供了一種基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法。本發明所述基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，它包括以下步驟:步驟一:根據系統機械諧振頻率精度的要求，選取η階本原多項式，η為大于或等于2的正整數；步驟二:由η階本原多項式的系數組成二進制m序列的初始η階數列，初始化反饋移位寄存器；然后重復以下計算過程:對該反饋移位寄存器及初始η階數列位乘并累加求和，將累加值基2取模進行反饋計算，以更新反饋移位寄存器；直至計算獲得2η-1個二進制m序列，所述計算過程結束；再將2n_l個二進制m序列的末位補0，獲得01電平的2n個二進制m序列；步驟三:將步驟二中獲得的2n個二進制m序列轉換為電平值為正負P倍系統額定電流的電流值序列，P為小于系統額定電流限幅值的正數，再將獲得的電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定；步驟四:將所述電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定的系統運行過程中，同步采集交流伺服系統的電機轉速序列，將電流值序列及采集獲得的電機轉速序列分別做快速傅里葉變換，對所述變換結果進行運算得到開環交流伺服系統的Bode圖，進而獲得交流伺服系統的機械諧振頻率特性。所述η階本原多項式選取為10階本原多項式，獲得21° = 1024個二進制m序列。本發明的優點:本發明方法將生成的偽隨機序列中的m序列做速度開環下的電流給定信號輸入給交流伺服系統，通過將m序列及電機轉速分別做快速傅里葉變換，得到開環系統的Bode圖，進而得到系統頻率特征。本發明方法中，給交流伺服系統輸入電流給定信號的時間短，可以有效防止長時間諧振對系統的影響，并且偽隨機序列即m序列好的自相關特性使得分辨精度高，對低頻段分辨效果也較好，對整個系統的頻率特性的獲取十分準確。可針對變頻或伺服系統，應用偽隨機序列法測試頻譜，并通過嵌入式系統在線實現。本發明方法能夠確保交流伺服系統的頻率特性被快速準確的獲取，具有寬頻帶和低頻效果，它不僅能快速準確的得到特性Bode圖，而且偽隨機序列碼的白特性要好于白噪聲特性，得到的結果噪聲干擾較小。


圖1是本發明所述基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法在帶諧振的交流伺服系統中的應用框圖；圖2為圖1中彈性負載的原理框圖；圖3是常用本原多項式的圖表；圖4是2n個二進制m序列的生成流程圖；圖5是圖1所示系統下的帶諧振測試結果的Bode圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:下面結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，它包括以下步驟:步驟一:根據系統機械諧振頻率精度的要求，選取η階本原多項式，η為大于或等于2的正整數；步驟二:由η階本原多項式的系數組成二進制m序列的初始η階數列，初始化反饋移位寄存器；然后重復以下計算過程:對該反饋移位寄存器及初始η階數列位乘并累加求和，將累加值基2取模進行反饋計算，以更新反饋移位寄存器；直至計算獲得2η-1個二進制m序列，所述計算過程結束；再將2n_l個二進制m序列的末位補0，獲得01電平的2n個二進制m序列；步驟三:將步驟二中獲得的2"個二進制m序列轉換為電平值為正負P倍系統額定電流的電流值序列，P為小于系統額定電流限幅值的正數，再將獲得的電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定；步驟四:將所述電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定的系統運行過程中，同步采集交流伺服系統的電機轉速序列，將電流值序列及采集獲得的電機轉速序列分別做快速傅里葉變換，對所述變換結果進行運算得到開環交流伺服系統的Bode圖，進而獲得交流伺服系統的機械諧振頻率特性。本實施方式中，η值的選取由實際需要決定，η越大，獲得結果的效果越好，但耗時越長。m序列又稱最大線性移位寄存器序列，它的產生是由反饋移位寄存器生成的。二進制m序列具有良好的偽隨機特性，有以下幾個特點:1、平衡性:二進制m序列的一個周期中，I與O的數目相差I。2、具有二值自相關函數:對于一個周期為T = 2n-l的±1電平m序列，其自相關函數R(T)為:
權利要求
1.一種基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一:根據系統機械諧振頻率精度的要求，選取η階本原多項式，η為大于或等于2的正整數； 步驟二:由η階本原多項式的系數組成二進制m序列的初始η階數列,初始化反饋移位寄存器； 然后重復以下計算過程:對該反饋移位寄存器及初始η階數列位乘并累加求和，將累加值基2取模進行反饋計算，以更新反饋移位寄存器；直至計算獲得2η-1個二進制m序列，所述計算過程結束； 再將2n-l個二進制m序列的末位補O，獲得Ol電平的2n個二進制m序列； 步驟三:將步驟二中獲得的2"個二進制m序列轉換為電平值為正負P倍系統額定電流的電流值序列，P為小于系統額定電流限幅值的正數，再將獲得的電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定； 步驟四:將所述電流值序列作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定的系統運行過程中，同步采集交流伺服系統的電機轉速序列，將電流值序列及采集獲得的電機轉速序列分別做快速傅里葉變換，對所述變換結果進行運算得到開環交流伺服系統的Bode圖，進而獲得交流伺服系統的機械諧振頻率特性。
2.根據權利要求1所述的基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，其特征在于，所述η階本原多項式選取為10階本原多項式，獲得21°= 1024個二進制m序列。
全文摘要
基于偽隨機序列碼的交流伺服系統機械諧振頻率特性獲取方法，屬于交流伺服系統的頻率特性的獲取技術領域。本發明解決在開環下掃頻得到的機械諧振特性不能有效準確的獲取低頻段的頻率特性的問題。它首先選取n階本原多項式；由n階本原多項式的系數組成二進制m序列的初始n階數列，對反饋移位寄存器及初始n階數列位乘并累加求和，將累加值基2取模進行反饋計算，最終獲得2n個二進制m序列；將所述m序列轉換成電流值序列，作為交流伺服系統的速度開環下的電流給定；將電流值序列及采集獲得的電機轉速序列分別做快速傅里葉變換，對所述變換結果進行運算得到開環交流伺服系統的Bode圖。本發明用于獲取交流伺服系統機械諧振頻率特性。
文檔編號G01R23/16GK103149435SQ20131008599
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者楊明, 郝亮, 徐殿國 申請人:哈爾濱工業大學