[发明专利]一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法

说明书

本发明提供了一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω₁成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：e(t)＝e₀sin(ωt+θ₀)+n(t)；2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)。

技术领域

本发明属于数控惯导测试设备领域，涉及一种用于抑制电动转台运动控制系统中匀速运动时由于周期性扰动引起的速率周期性波动的方法。

背景技术

随着惯性技术的发展，高精度惯性器件得到越来越广泛的应用，这类惯性器件以其高精度、高分辨力为主要特点，这些特点给惯性测试设备如转台提出了非常高的转速精度和转速平稳性要求。针对电动驱动系统的主要驱动元件电机，由于其固有的运行原理，在匀速旋转运动时，由于齿槽效应会引起力矩波动，进而引起速率波动，影响了转台速率平稳性的进一步提高。

传统的伺服控制系统框图如图1所示，其中G_P，G_V分别是位置、速率控制器；D、B分别是轨迹发生器和状态解算器，θ,和θ_C,分别是转角、角速度测量反馈和指令信号，e为角位置跟踪误差，P为控制对象。现有的一般方法是通过提高位置反馈分辨力和系统前向增益两个途径减弱力矩波动造成的速率波动，在一定范围内效果是明显的，但当系统跟踪误差已接近位置反馈分辨力后，这种方法就无能为力了，微小的速率波动通过类似脉宽调制的机制在高精度速率平稳性测试中仍能表现出来，并影响标定结果。

因此如何进一步抑制这种周期性扰动从而进一步提高速率平稳性仍是需要进一步解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种直流电机周期性干扰信号的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取周期性干扰信号产生的角频率ω，角频率ω与直流电机的角速度ω₁成线性关系，测得实时周期性干扰信号产生的跟踪误差e(t)为：

e(t)＝e₀sin(ωt+θ₀)+n(t) (1)

其中e₀-周期性干扰信号产生的跟踪误差的幅值；

θ₀-周期性干扰信号产生的跟踪误差的初始位置；

n(t)-随机噪声信号；

2)根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，去除随机噪声信号n(t)，进行信号调整，计算周期性干扰信号的补偿信号S(t)：

S(t)＝S_s(t)+S_c(t) (4)

其中，S(t)为周期性干扰信号的补偿信号，S_s(t)为周期性干扰信号的补偿信号的正弦项部分，S_c(t)为周期性干扰信号的补偿信号的余弦项部分；K_f为前向增益，取值范围为-10000～+10000；K_s，K_c分别为正弦项增益和余弦项增益，均为可调整参数，可调范围为：1～10000。

本发明利用相关原理提取位置反馈信号中的周期性波动信号，经过适当信号调整，然后叠加到功率放大器的输入端，产生与齿槽力矩相反的驱动力矩，从而提供了一种能够有效地抑制速率信号中周期性波动的方法，该数字处理算法在运动控制器中实现，有效提高了转台的运动速率平稳性。本发明主要由三部分组成，即：周期信号提取模块，信号调整模块和功率放大模块。

附图说明