[发明专利]一种基于二阶陷波滤波器的精确调试方法及系统

说明书

一种基于二阶陷波滤波器的精确调试方法及系统，通过对调试对象进行数学仿真或扫频试验，得到其初始频率特性，据此获得调试对象的谐振频率、谐振峰值和需要校正的频率范围，根据这些信息，确定二阶陷波滤波器的陷波中心频率、陷波深度和陷波带宽，并以这三个信息量作为输入，计算二阶陷波滤波器的分子阻尼系数和分母阻尼系数，最终建立二阶陷波滤波器的精确的数学模型，即可对调试对象进行调试。在调试过程中，若调试对象的频率特性与指标要求仍有差距，可依据差距情况适当调整陷波深度和陷波带宽，逐步达到指标要求，调试过程中根据上次调试结果可以有导向性地进行下次调试，在实现精准调试的同时大大提高了调试效率。

技术领域

本发明涉及一种基于二阶陷波滤波器的精确调试方法及系统，涉及自动控制领域。

背景技术

陷波滤波器是用来改善伺服控制系统或类似系统的谐振特性的常用手段，其中以二阶陷波滤波器引用最为广泛，其数学模型N(s)如下文的式(4)，其输出特性如图1所示。二阶陷波滤波器的设计参数包括陷波中心频率ω₀以及陷波阻尼系数ξ₁、ξ₂，陷波中心频率ω₀可根据仿真或扫频试验结果确定，而陷波阻尼系数ξ₁、ξ₂目前尚无科学的确定方法，常规的做法是试凑，根据ξ₁、ξ₂取值的不同摸索影响规律。这种方法无法直观、定量、规律性地得出ξ₁、ξ₂的变化对二阶陷波滤波器的影响程度，如对陷波深度D、陷波带宽B等的影响程度。因此，这种试凑的方法无法实现对调试对象的精准调试，且调试规律性和导向性差，调试效率低下。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于二阶陷波滤波器的精确调试方法及系统，只需根据调试对象的初始频率特性，即可确定期望的陷波中心频率ω₀、陷波深度D、陷波带宽B，进而可建立精确的二阶陷波滤波器的数学模型(即传递函数)，从而实现对调试对象的精准调试。

本发明解决的技术方案为：一种基于二阶陷波滤波器的精确调试方法，步骤如下：

(1)根据二阶陷波滤波器的调试对象的谐振频率和待校正的频率范围(即起始频率ω₁至终止频率ω₂的范围)，确定二阶陷波滤波器的陷波中心频率ω₀、起始频率ω₁、终止频率ω₂；

(2)根据二阶陷波滤波器的调试对象的谐振峰值，确定二阶陷波滤波器的陷波深度D；

(3)根据起始频率ω₁、终止频率ω₂，确定二阶陷波滤波器的陷波带宽B；

(4)根据步骤(1)的陷波中心频率点ω₀、步骤(2)的陷波深度D和步骤(3)的陷波带宽B，计算二阶陷波滤波器的分子阻尼系数ξ₁和分母阻尼系数ξ₂；

(5)根据步骤(1)的陷波中心频率点ω₀，步骤(4)的二阶陷波滤波器的分子阻尼系数ξ₁和分母阻尼系数ξ₂，建立二阶陷波滤波器的数学模型；

(6)根据步骤(5)获得的数学模型，对调试对象进行频率特性的调试；

(7)确认步骤(6)的调试结果，若调试结果与指标要求仍有差距，可依据差距情况适当调整陷波深度D和陷波带宽B，重复步骤(4)、(5)、(6)，建立新的二阶陷波滤波器的数学模型再次调试，直至达到指标要求。陷波深度D和陷波带宽B对调试对象的影响情况为：陷波深度D越深，陷波中心频率处的幅值越小，但陷波中心频率前的幅值会有所抬高，而陷波宽度B加宽会改善陷波中心频率前的幅值抬高的影响程度。