[发明专利]旋转机械谐振自适应抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转机械谐振测试及振动控制技术领域，尤其涉及一种旋转机械谐振自适应抑制方法。

背景技术

旋转机械系统因为负载大、转动惯量大及联轴器刚度不够等问题，无论是齿轮驱动还是直接驱动均存在谐振现象，极大影响系统的控制精度。在已有的振动抑制方法中，加速度反馈实质是把电机加速度反馈到速度环以增加电机转动惯量，从而实现抑制谐振的目的，但该方法依赖准确的数学模型。将陷波器串入速度环控制环路中，对电流环给定信号进行前置陷波以抑制电机电流的振荡，也是常用的振动抑制方法。但陷波器法需额外运行一次系统，利用FFT处理速度误差或转矩电流信号检测出谐振频率，以设置陷波频率。这种方法不能在线辨识谐振频率，工况变化可能导致振动抑制失败，并存在算法复杂、实时性差等问题。

旋转机械通常都配备有状态监测系统，采用传感器拾取振动信号监测设备的运行状态。本发明旨在提出一种振动传感器输出信号频率自适应辨识及陷波方法，以解决陷波器谐振抑制方法实时性差，不能在线辨识谐振频率，工况变化可能导致振动抑制失败的问题。

发明内容

本发明旨在提出一种振动传感器输出信号频率自适应辨识及陷波方法，以解决陷波器谐振抑制方法实时性差，不能在线辨识谐振频率，工况变化可能导致旋转机械谐振抑制失败问题。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

A预处理。预处理为预设角频率估计值初值，阻尼比，自适应因子及陷波器阻尼比的初值；

B 谐振频率自适应跟踪。根据预处理设置的角频率估计值初值，阻尼比，自适应因子，按电流环程序执行频率迭代计算频率跟踪算法，频率迭代计算频率跟踪算法为：

其中，为输入的振动信号的速度值或加速度值，为四阶系统状态变量。

C 计算谐振信号频率、幅值；

根据角频率收敛值及频率收敛进入稳态时的状态变量计算谐振信号频率，幅值，算法如下：

幅值可实时表征振动信号的幅值。

D 根据频率跟踪结果，对电流环给定信号进行前置陷波处理，抑制电机交轴电流与谐振信号同频的分量。具体方法是：根据角频率收敛值，设置陷波频率，令，对电流环给定信号进行前置陷波处理，按速度环程序执行频率迭代计算：

。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明通过将拾取的转子振动信号送入一四阶系统，并通过角频率自适应律动态跟踪谐振信号角频率。在频率跟踪进入稳态后，根据角频率收敛值及状态变量的稳态值计算谐振信号幅值。与现有技术相比，本发明的主要优点有：可动态跟踪谐振信号频率，无需额外停机检测谐振频率；相对采用FFT处理速度误差或转矩电流信号检测谐振频率的方法，本方法无需整周期截取、整数倍采样、抗混叠滤波处理输入信号，并可直接得到评价谐振等级的振动信号的幅值；此外，本发明实时性强，可内嵌至电机驱动器内实现振动控制。

附图说明

图1为本发明所述的算法原理框图。

图2为谐振信号频率跟踪曲线图。

图3 为谐振频率振动信号波形曲线图。

图4 为振动抑制前振动信号FFT幅值谱图。

图5 为振动抑制后振动信号FFT幅值谱图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域一般技术人员可以提出本发明的多种相关设计。因此以下具体实施方式以及附图仅是本发明技术方案的具体说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面结合实施例及附图1对本发明作进一步详细的描述。

所述步骤A中，预处理方法为预设角频率估计值的初值，阻尼比，自适应因子及陷波器阻尼比的初值。

所述步骤B中，频率自适应跟踪方法为按电流环程序执行频率迭代计算：

其中，为输入的振动信号的加速度值（速度值），为四阶系统状态变量。

所述步骤C中，谐振信号频率，幅值的计算方法如下：

为角频率收敛值频率，幅值可实时表征振动信号的幅值。