[发明专利]一种自适应滤波器、自适应滤波方法及伺服控制系统

权利要求书

1.一种自适应滤波器，其特征在于，包括频域带宽监视器，所述频域带宽监视器包括：

数据缓存器，包括多个数据缓存数组，用于存储伺服控制系统的转速误差数据；

快速傅里叶变换单元，用于采用快速傅里叶变换算法对所述数据缓存器中的转速误差数据进行频谱分析得到快速傅里叶变换分析结果；

幅值存储器，包括多个幅值存储数组，用于将所述快速傅里叶变换单元得到的所述快速傅里叶变换分析结果进行存储，其中，所述幅值存储数组与所述数据缓存数组的个数对应，所述快速傅里叶变换分析结果中包括频域数据的幅值和对应的频率；

频域带宽搜索单元，用于对所述幅值存储器内的所述快速傅里叶变换分析结果进行处理得到自适应滤波器的参数。

2.根据权利要求1所述的自适应滤波器，其特征在于，所述数据缓存器包括4个数据缓存数组，所述幅值存储器包括4个幅值缓存数组。

3.根据权利要求2所述的自适应滤波器，其特征在于，每个数据缓存数组包含1024个字节，在转速采样周期为200μs的条件下，所述数据缓存器的数据更新周期为819.2ms。

4.根据权利要求1所述的自适应滤波器，其特征在于，所述数据缓存器中的转速误差数据的频谱P_uu(ω)为

其中，Ui*(ω)为输入数据Ui(ω)的共轭，T＝nts表示每段数据总的采样时间，ts表示数据采样周期。

5.根据权利要求1所述的自适应滤波器，其特征在于，所述频域带宽搜索单元对所述幅值存储器内的所述快速傅里叶变换分析结果进行频域带宽搜索得到转速信号的谐振频率和谐振的带宽，获得自适应滤波器的传递函数，所述传递函数的表达式为：

其中，s为传递函数的复变量，ω为滤波器的谐振频率ω_res，b由谐振带宽BW决定，频域带宽BW满足BW＝2(ω₂-ω_res)，ω₁、ω₂分别为转速误差Δω设定值上限所对应的频率值，ω_res为最大幅值对应的频率。

6.一种自适应滤波方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任一项所述的自适应滤波器，所述方法包括：

利用数据缓存器存储伺服控制系统的转速误差数据，其中，所述数据缓存器包括多个数据缓存数组；

采用快速傅里叶变换算法对所述数据缓存器中的转速误差数据进行频谱分析得到快速傅里叶变换分析结果；

将所述快速傅里叶变换单元得到的所述快速傅里叶变换分析结果进行存储至幅值存储器，其中，所述幅值存储数组与所述数据缓存数组的个数对应，所述快速傅里叶变换分析结果中包括频域数据的幅值和对应的频率；

利用频域带宽搜索单元对所述幅值存储器内的所述快速傅里叶变换分析结果进行处理得到自适应滤波器的参数。

7.根据权利要求6所述的自适应滤波器，其特征在于，所述利用频域带宽搜索单元对所述幅值存储器内的所述快速傅里叶变换分析结果进行处理得到自适应滤波器的参数，包括：

对所述幅值存储器内的所述快速傅里叶变换分析结果进行频域带宽搜索得到转速信号的谐振频率和谐振的带宽，获得自适应滤波器的传递函数，所述传递函数的表达式为：

其中，s为传递函数的复变量，ω为滤波器的谐振频率ω_res，b由谐振带宽BW决定，频域带宽BW满足BW＝2(ω₂-ω_res)，ω₁、ω₂分别为转速误差Δω设定值上限所对应的频率值，ω_res为最大幅值对应的频率。

8.根据权利要求6所述的自适应滤波方法，其特征在于，所述数据缓存器包括4个数据缓存数组，所述幅值存储器包括4个幅值缓存数组。