[发明专利]一种高精度工业机器人机械振动信号跟踪方法

权利要求书

1.一种高精度工业机器人机械振动信号跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101：振动信号传感器对机械振动信号进行转化为电压振动信号，ADC对电压振动信号进行采样得到，其中采样周期为T秒，将绘图；

步骤S102：确定目标振动信号的大致角频率，以工业机器人底座的踝关节为例，其振动频率大致为hz，那么对应振动信号的角频率；

步骤S103：根据振动信号的角频率，设计出AFLL算法中的三个数字滤波器的参数；

步骤S104：数字低通的幅频特性：

数字低通滤波器的相频特性：

由于输入振动信号的角频率是，在保证输入信号不失真，也就幅值不衰减也就过冲、相位保持线性，另外保证低通滤波器的截止频率为输入频率3到5倍；增益为，可以根据截止频率可得：，可计算；

步骤S105，通过步骤S104可以计算出带通和带阻的相频特性和幅频特性；

步骤S106，根据步骤S105和步骤S104所计算的参数构建所频环（AFLL）算法；

步骤S107，根据步骤S105和步骤S104所计算的参数构建频率自适应算法；

步骤S108，把输入公式（5）和公式（7）进行迭代，系统暂态响应0.25s，系统进入稳态输出带通，低通，带阻，振动信号角频率；

步骤S109，幅值即：；

步骤S201，根据步骤S108和步骤S109合成正弦振动信号：

；显然还是未知的；

步骤S202，由于和完全相同；用单位斜坡递增的方式和能量收敛进行迭代；为了保证相位精度和跟踪时间快速性，于是定义用s时间，单位斜坡从0度到360度；由于采样周期T秒，那么也就是每T秒走度；合成信号与原始振动信号相似度能量：时，认为与完全一致，其中是精度要求，此时输出就是，就是步数；

步骤S203，输出原始振动信号：；

其中，，。

2.根据权利要求1所述的高精度工业机器人机械振动信号跟踪方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：

其中二阶带通滤波器的传递函数原型为：

其中二阶低通滤波器的传递函数原型为：

其中三阶带阻滤波器的传递函数原型为：

用空间状态变量对上述三个滤波器进行描述：

，

其中为输入信号，、、为整个算法的状态变量；

使用前向欧拉对上述滤波器进行离散化：

，

其中T为采样周期，为自适应最新更新的系统固有角频率；

根据李雅普诺夫的能量收敛所推导的系统角频率自适应跟踪算法的空间状态方程：

；

用前向欧拉对上述的空间状态进行离散化：

，

其中是为自适应增益因子。

3.根据权利要求1所述的高精度工业机器人机械振动信号跟踪方法，其特征在于，还包括构建工业机器人振动信号机械硬件测试系统，工业机器人振动信号机械硬件测试系统包括机器人和安装在机器人上的振动传感器。