1.一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:包括以下步骤:S101:对需要抑制振动的伺服系统的弹性连接装置建模,得到伺服系统模型;所述伺服系统中安装有测量系统振幅的位置传感器;
S102:获取伺服系统中的位置传感器的振幅数据;
S103:根据振幅数据判断系统是否存在残余振动?若是,则到步骤S104;否则,返回步骤S102;
S104:根据伺服系统模型,设计陷波滤波器,并利用设计好的陷波滤波器对伺服系统的残余振动进行抑制;所述伺服系统的残余振动的初始中心频率为ω0,根据所述振幅数据计算获得;
S105:利用位置传感器获取残余振动抑制后的伺服系统的振幅数据;并根据振动抑制后的伺服系统的振幅数据判断当前伺服系统是否存在残余振动?若是,则到步骤S106;否则,返回步骤S102;
S106:根据振动抑制后的伺服系统的振幅数据,计算得到振动抑制后的伺服系统残余振动的第一中心频率ω′0;
S107:根据ω′0和ω0的关系,对所述陷波滤波器在线进行参数更新;
S108:判断伺服系统是否停止?若是,则到步骤S109;否则,利用更新后的陷波滤波器对系统残余振动进行再次抑制,并返回步骤S107;
S109:结束残余振动抑制程序;
步骤S107中,根据第一中心频率ω′0和初始中心频率ω0的关系,对所述陷波滤波器在线进行参数更新的方法为:若ω′0<ω0;则将初始中心频率ω0调整为和第一中心频率ω′0相等,将第一中心频率ω′0调整为 陷波宽度调整为: 陷波深度调整为: 其中,ω′1=2ω′0-ω′2;
若ω′0=ω0;ω0和ω′0均不变,陷波宽度k1调整为原来的陷波宽度的 陷波深度k2调整为调整后的陷波宽度的1/5;
若ω′0>ω0,则将初始中心频率ω0调整为和第一中心频率ω′0相等,将第一中心频率ω′0调整为 陷波宽度k1调整为: 陷波深度k2调整为:ω1和ω2分别为陷波滤波器的起始抑制频率和终止抑制频率。
2.如权利要求1所述的一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:步骤S101中,伺服系统模型的电机的负载转速间的传递函数如公式(1)所示:上式中,J2为负载转动惯量;θ1为电机转轴转角;θ2为负载转角;K为传动轴扭转弹性系数。
3.如权利要求1所述的一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:步骤S103中,根据振幅数据判断系统是否存在残余振动的方法为:获取所述振幅数据中的最大振幅Hmax;判断条件Hmax≥x是否成立?若是,则判断为存在残余振动;否则,判断为不存在残余振动;其中,x大于0,为振动阈值,且为预设值。
4.如权利要求1所述的一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:步骤S104中,设计的陷波滤波器的传递函数如公式(2)所示:上式中, k1为陷波宽度,k2为陷波深度, k1=5k2,
ω0为伺服系统残余振动的初始中心频率,根据所述振幅数据计算获得;ω1和ω2分别为陷波滤波器的起始抑制频率和终止抑制频率,ω1和ω2关于ω0左右对称,其中初始的陷波宽度k1为 初始的陷波深度k2为 初始的ω2和ω1根据初始k1和k2求得。
5.如权利要求4所述的一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:步骤S104中,根据所述振幅数据计算获得伺服系统残余振动的中心频率的方法如下:S201:根据位置传感器的振幅数据,得到伺服系统振动的位移时间关系图;并根据位移时间关系图得到振幅的最大波峰出现时刻t1和次大波峰出现时刻t2;
S202:根据t1和t2,采用频率计算公式,计算得到伺服系统残余振动的初始中心频率ω0;计算公式如公式(3)所示:
6.如权利要求1所述的一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制方法,其特征在于:步骤S105中,根据振动抑制后的伺服系统的振幅数据判断当前伺服系统是否存在残余振动的方法为:获取振动抑制后的伺服系统的振幅数据中的最大振幅Hmax1;判断条件Hmax1≥x是否成立?若是,则判断为存在残余振动;否则,则判断为不存在残余振动;其中,x大于0,为振动阈值,且为预设值。
7.一种基于陷波滤波器的变负载伺服系统振动抑制系统,其特征在于:包括以下模块:模型建立模块,用于对需要抑制振动的伺服系统的弹性连接装置建模,得到伺服系统模型;所述伺服系统中安装有测量系统振幅的位置传感器;
第一数据获取模块,用于获取伺服系统中的位置传感器的振幅数据;
第一判断模块,用于根据振幅数据判断系统是否存在残余振动?若是,则到滤波器设计模块;否则,返回第一数据获取模块;
滤波器设计模块,用于根据伺服系统模型,设计陷波滤波器,并利用设计好的陷波滤波器对伺服系统的残余振动进行抑制;所述伺服系统的残余振动的初始中心频率为ω0,根据所述振幅数据计算获得;
第二判断模块,用于利用位置传感器获取残余振动抑制后的伺服系统的振幅数据;并根据振动抑制后的伺服系统的振幅数据判断当前伺服系统是否存在残余振动?若是,则到计算模块;否则,返回第一数据获取模块;
计算模块,用于根据振动抑制后的伺服系统的振幅数据,计算得到振动抑制后的伺服系统残余振动的第一中心频率ω′0;
参数更新模块,用于根据ω′0和ω0的关系,对所述陷波滤波器在线进行参数更新;
第三判断模块,用于判断系统是否停止?若是,则到终止模块;否则,利用更新后的陷波滤波器对系统残余振动进行再次抑制,并返回参数更新模块;
终止模块,用于结束残余振动抑制程序;
参数更新模块中,根据第一中心频率ω′0和初始中心频率ω0的关系,对所述陷波滤波器在线进行参数更新的方法为:若ω′0<ω0;则将初始中心频率ω0调整为和第一中心频率ω′0相等,将第一中心频率ω′0调整为 陷波宽度k1调整为: 陷波深度k2调整为: 其中,ω′1=2ω′0-ω′2;
若ω′0=ω0;ω0和ω′0均不变,陷波宽度调整为原来的陷波宽度的 陷波深度调整为调整后的陷波宽度的1/5;
若ω′0>ω0,则将初始中心频率ω0调整为和第一中心频率ω′0相等,将第一中心频率ω′0调整为 陷波宽度k1调整为: 陷波深度k2调整为:ω1和ω2分别为陷波滤波器的起始抑制频率和终止抑制频率。