[发明专利]一种疲劳试验机周期波形的谐波控制方法

权利要求书

1.一种疲劳试验机周期波形的谐波控制方法，其特征在于，该方法采集输出波形，并进行谐波幅值相位的估计，根据当前的估计结果，通过谐波控制器对下一帧输入波形进行修正，以此不断迭代修正；其中，谐波幅值相位的估计方法如下：

设x(t)为t时刻采集得到的输出响应信号，由n个不同频率的正弦波合成，设为：

其中，ω_i为第i阶谐波频率，A_i是第i阶谐波的幅值，是第i阶谐波的相位；

对于第i阶频率，根据积化和差公式得到：

其中，和是正弦信号，其频率为ω_i的两倍；

将I₁、I₂分别经过低通滤波器滤波，将高频的信号和滤掉，得到其中包含了A_i、的信息；通过变换得到幅值和相位的估计：

谐波控制器的修正方法如下：

根据幅值和相位的估计，获得幅值误差E_A和相位误差E_P：

其中，上标k代表迭代的次数，下标i代表第i阶谐波；是第k次迭代中第i阶谐波的幅值误差，是第k次迭代第i阶谐波的实际响应信号的幅值估计；是第k次迭代中第i阶谐波的相位误差，第k次迭代第i阶谐波的实际响应信号的相位估计；A_di为指令波形第i阶谐波的幅值，为指令波形第i阶谐波的相位；

根据每次的幅值误差和相位误差对下一帧输入波形，即谐波控制器的输出幅值和输出相位，进行迭代修正：

是谐波控制器在第k次迭代中第i阶谐波的输出幅值；P_i^k是谐波控制器在第k次迭代中第i阶谐波的输出相位，μ、η为修正因子，μ＜1，η＜1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指令波形为周期波，包括三角波、方波。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用有限个谐波近似合成指令周期波：

其中，r(t)是时域周期波形，n是谐波个数，ω_i为第i阶谐波频率，A_di是指令波形第i阶谐波的幅值，是指令波形第i阶谐波的相位。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述指令波形为方波，方波的合成方法如下：

(1)采用有限个谐波近似合成周期波；

其中，r(t)是时域周期波形，n是谐波个数，ω_i为第i阶谐波频率，A_di是指令波形第i阶谐波的幅值，是指令波形第i阶谐波的相位；

(2)对各阶谐波的幅值相位进行优化，优化的指标函数为合成的方波与理想方波的误差平方加权和：

λ_k为第k个离散点的加权系数，N为单个周期中离散点的个数；e_k为第k个离散点的合成的方波与理想方波的误差；

(3)在不连续点a_k处，取一邻域区间[a_k-δ,a_k+δ]，采用较小的加权系数获得优化指标J，对各阶谐波的幅值相位进行优化，使得指标函数J最小；最后得出能够合成给定的周期波形的各阶谐波的最优幅值A_di和相位