一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法与流程

本发明涉及工业控制，尤其是应用于伺服控制器驱动永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制功能。

背景技术：

1、在永磁同步电机的转矩控制模式下，电机需要精确跟踪用户的转矩指令，确保电机输出的转矩与转矩指令一致。然而，由于伺服驱动器电流传感器误差或者机械上减速机的周期性扰动的影响，电机实际输出的转矩往往存在周期性波动，这会影响系统的稳定性和控制精度。针对周期性抖动的抑制，目前有以下几类方法：

2、(1)优化驱动器内部的电流传感器精度，或者优化机械精度，比如优化辊轮的动平衡。这种方法往往针对特定的问题有明显效果，局限性比较明显，只能解决特定因素造成的抖动。

3、(2)陷波滤波器。在控制系统中引入陷波滤波器，针对特定频率的谐波进行抑制。这种方法能够有效地消除控制器带宽加大产生的高频谐振，对于中低频率的扰动，无明显改进。

4、(3)比例积分谐振控制器pirc。pirc结合了比例积分(pi)控制器和谐振控制器的优点，能够对特定频率的谐波进行精确控制。通过调整谐振控制器的参数，可以实现对不同频率谐波的抑制。由于pirc比例谐振控制本身是一个复杂的高阶系统，使得控制器的设计变得复杂。这增加了在实际应用中调试的难度,也增加了控制器振荡的风险。

5、(4)带有比例积分控制的扰动观测器。这种扰动观测器，在高频情况下，为了消除静差，需要加大积分增益，这会导致系统的不稳定，高频抑制效果很差。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，能够在不同频率范围内有效抑制电机运行过程中的周期性抖动，从而使电机稳定运行。

2、本发明采用如下技术方案：一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，包括以下步骤

3、a.获取电机的编码器的位置p，对位置p进行差分，获得电机的转速ω；

4、b.采用均值滤波器将稳态转速提取出来，乘以和机械相关的倍频因子n，乘以系数k，得到带通滤波器的通过频率f，从而动态更新带通滤波器和重复控制器的参数；

5、c.采用由低通滤波器和高通滤波器级联得到带通滤波器检测出抖动速度，得到ωd。

6、d.采用重复控制器对电机抖动进行抑制，重复控制器的给定输入为0，重复控制器的反馈输入为电机抖动速度ωd，重复控制器的输出作为扰动转矩tdpre；

7、e.将重复控制器的输出tdpre输入限幅器，设定抑抖强度tmax，利用抑抖强度tmax对重复控制器的输出tdpre进行限幅，得到抑抖转矩td；

8、f.输入转矩指令tc，将抑抖转矩td与转矩指令tc叠加，得到实际的输出转矩t。

9、优选的，步骤a中，电机转速ω的计算公式为：

10、

11、其中，δt为位置p的采样周期。

12、优选的，步骤b中，采用均值滤波器将稳态转速提取出来，乘以和机械相关的倍频因子n，乘以系数k，得到带通滤波器的通过频率f，从而动态更新带通滤波器和重复控制器的参数。

13、优选的，步骤c中,计算电机抖动转速ωd的计算公式为：

14、g(n+1)＝aω(n+1)+bg(n)

15、ωd(n+1)＝g(n+1)-g(n)+cωd(n)

16、

17、c＝1-2πfδt

18、其中，δt是离散时间。f是检测出的抖振频率。

19、优选的，步骤d中，重复控制器的输出

20、topre(n)＝k1topre(n-n)+k2ωd(n-n+m)(n＝1，2，...)

21、实际应用时，k1取0.9,k2取0.4，n和m随着f的变化而变化。优选的，步骤e中，当topre大于tmax时，td＝tmax；当topre小于-tmax时，td＝-tmax；否则td＝topre。

22、本发明的有益效果：

23、本发明提供的一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，技术通过带通滤波器检测出抖动速度，带通滤波器的通过频率由电机稳态转速计算得到，电机转速越大，带通滤波器的频率越大。采用重复控制器将对抖动速度进行控制，控制目标设置为0，重复控制器的输出作为周期性扰动转矩。该抖动抑制方法，能够消除机械或电气因素带来的周期性扰动转矩。同时，引入倍频因子，用于抑制不同机械减速比造成的周期性抖动，具有很强的通用性。在运动过程中，动态调整扰动频率，使得在不同转速下都具有很强的抑制效果。引入重复控制器对抖动进行抑制，抖动抑制效果明显，增强系统的鲁棒性，使负载侧运行更加平稳。

技术特征：

1.一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于：步骤a中，电机转速ω的计算公式为：

3.根据权利要求1所述一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于：步骤b中，采用均值滤波器将稳态转速提取出来，乘以和机械相关的倍频因子n，乘以系数k，得到带通滤波器的通过频率f，从而动态更新带通滤波器和重复控制器的参数。

4.根据权利要求1所述一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于：步骤c中，计算电机抖动转速ωd的计算公式为：

5.根据权利要求1所述一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于：步骤d中，重复控制器的输出

6.根据权利要求1所述一种采用动态带通滤波器和重复控制器的抖动抑制方法，其特征在于：步骤e中，当topre大于tmax时，td＝tmax；当topre小于-tmax时，td＝-tmax；否则td＝topre。

技术总结本发明涉及工业控制技术领域，尤其是应用于伺服控制器驱动永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制功能，该技术通过带通滤波器检测出抖动速度，带通滤波器的通过频率由电机稳态转速计算得到，电机转速越大，带通滤波器的频率越大。采用重复控制器将对抖动速度进行控制，控制目标设置为0，重复控制器的输出作为周期性扰动转矩。该抖动抑制方法，能够消除机械或电气因素带来的周期性扰动转矩。同时，引入倍频因子，用于抑制不同机械减速比造成的周期性抖动，具有很强的通用性。在运动过程中，动态调整扰动频率，使得在不同转速下都具有很强的抑制效果。引入重复控制器对抖动进行抑制，抖动抑制效果明显，增强系统的鲁棒性，使负载侧运行更加平稳。技术研发人员：蓝希清,冀国文,杨玉香,张凯旋受保护的技术使用者：深圳市威科达科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2