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专利号: 2017100532327
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用PSO优化陷波器参数进行伺服共振抑制的方法,其特征在于,通过检测伺服系统的共振频率,采用PSO算法设计并优化陷波滤波器参数,达到抑制共振的目的,具体按以下步骤实施:步骤1,初始化PSO算法及陷波滤波器相关参数:

陷波器相关参数为:采样频率f,陷波频率fnotch,带宽BW,其范围在0~10K,品质因数Q、幅值衰减Apass;

步骤2,对需要进行抑制共振的伺服系统进行MATLAB建模,通过程序FFT分析转速信号得到谐振点共振频率fnotch,检测伺服共振谐振点,然后,根据采样频率f=10*fnotch和上述参数设计陷波滤波器;

步骤3,根据不同的谐振点和伺服系统对于滤波性能的要求,检测步骤2设计的陷波滤波器运用于伺服系统共振抑制是否满足静、动态性能指标,如不能满足性能指标,则通过PSO算法对陷波滤波器设计参数进行实时优化;

所述静、动态性能指标为: Trise=twmax<0.1s,Tset=twstable<

0.2s,Ess=|wstable-w*|<0.1r/min,Δδ<0.1rad;

其中,wMAX为电机转速超调的峰值,w*为给定伺服电机的转速值,wstable为伺服电机的稳态值转速,twmax为到达超调峰值wMAX时对应的时间,twstable为进入稳态值wstable时的对应时间,Δδ为稳态时位置定位误差值;

所述通过PSO算法对陷波滤波器设计参数进行实时优化的目标为带宽BW,具体为:

1)初始化整个粒子群体,即使得μ∈(0,1);

2)根据静、动态的性能指标参数,当μ在(0,1)之内,采用最小均方算法,并将性能指标误差值作为粒子的适应度,得到基于PSO的陷波滤波器设计问题的评价函数为:其中,μ表示带宽变量,文中的μ1和μ2为μ的两个特殊值,分别指理想带宽和实际带宽;z、z1、z2表示z平面上的零极点;

3)按照下式更新所有粒子的速度和位置:

Vi(t+1)=wVi(t)+c1r1(Pi-Xi)+c2r2(Pg-Xi)Xi(t+1)=Xi(t)+Vi(t+1),-Vmin≤Vi≤Vmax;

其中,Pi是第i个粒子达到的最好位置,Pg是所有粒子达到的最好位置,Vmin表示粒子速度的最小变化,Vmax是粒子速度的最大变化,r1和r2是[0,1]范围内呈均匀分布的随机数;Vi(t+1)表示估计的最优速度值、Vi(t)表示当前的最优速度值、Xi(t+1)表示估计的最优位置值、Xi(t)表示当前的最优位置值、c1、c2是优化速度和位置的可调系数;

4)不断优化确定r1、r2、c1、c2系数;

步骤4,根据优化结果设计陷波滤波器,并将其运用于相应的伺服系统中。

2.根据权利要求1所述的一种利用PSO优化陷波器参数进行伺服共振抑制的方法,其特征在于,所述步骤4中陷波滤波器设计需满足以下规律:仅改变Apass参数由小变大,调节时间依次减小,但是对应的滤波范围变宽,“点”阻效果变差。

3.根据权利要求1所述的一种利用PSO优化陷波器参数进行伺服共振抑制的方法,其特征在于,所述步骤4中陷波滤波器设计需满足以下规律:带宽越大,抑制越快,但窄带会变宽。