[发明专利]一种基于高阶描述函数法的振动参数的计算方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，特别是涉及一种基于高阶描述函数法的振动参数的计算方法与装置。

背景技术

控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。随着控制系统复杂性的不断增大，非线性环节及其导致的非线性振动阻碍着控制系统性能的提高。主要表现是，较大的振动幅度将降低控制精度，振动频率与系统谐振频率相近时易诱发共振。

传统方式中，采用经典的描述函数法对控制系统的振动参数进行估算，但是由于其完全忽略高次谐波，因而振动参数估算误差较大甚至错误。

可见，如何准确的计算控制系统的振动参数，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于高阶描述函数法的振动参数的计算方法与装置，可以准确的计算控制系统的振动参数。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于高阶描述函数法的振动参数的计算方法，包括：

利用预先建立的频域模型，对初始奇次谐波信号进行处理，得到控制系统的目标输出信号和目标奇次谐波信号；

依据所述初始奇次谐波信号和所述目标奇次谐波信号，确定出周期振动的目标条件以及高次谐波与基波的幅值比和相位差；

依据所述幅值比、所述相位差以及所述初始奇次谐波信号，确定出目标相位差与振动角频率的对应关系；

依据所述对应关系和所述目标条件，确定出控制系统的振动角频率；

依据所述角频率和所述目标输出信号，确定出控制系统的振动幅度。

可选的，所述利用预先建立的频域模型，对初始奇次谐波信号进行处理，得到控制系统的目标输出信号和目标奇次谐波信号包括：

利用开关切换函数对初始奇次谐波信号进行处理，得到第一输出信号；

对所述第一输出信号进行采样和被控对象处理，得到控制系统的目标输出信号；

将所述目标输出信号进行反相和控制器处理，得到对应的目标奇次谐波信号。

可选的，所述依据所述对应关系和所述目标条件，确定出控制系统的振动角频率包括：

依据所述对应关系和所述目标条件，确定出振动角频率函数；

利用图解法对所述振动角频率函数进行处理，得到控制系统的振动角频率。

可选的，还包括：

根据振动角频率的稳定条件，判断所述控制系统的振动角频率是否稳定。

本发明实施例还提供了一种基于高阶描述函数法的振动参数的计算装置，包括处理单元和确定单元，

所述处理单元，用于利用预先建立的频域模型，对初始奇次谐波信号进行处理，得到控制系统的目标输出信号和目标奇次谐波信号；

所述确定单元，用于依据所述初始奇次谐波信号和所述目标奇次谐波信号，确定出周期振动的目标条件以及高次谐波与基波的幅值比和相位差；

所述确定单元还用于依据所述幅值比、所述相位差以及所述初始奇次谐波信号，确定出目标相位差与振动角频率的对应关系；

所述确定单元还依据所述对应关系和所述目标条件，确定出控制系统的振动角频率；

所述确定单元还用于依据所述角频率和所述目标输出信号，确定出控制系统的振动幅度。

可选的，所述处理单元包括开关切换子单元、得到子单元和反馈子单元，

所述开关切换子单元，用于利用开关切换函数对初始奇次谐波信号进行处理，得到第一输出信号；

所述得到子单元，用于对所述第一输出信号进行采样和被控对象处理，得到控制系统的目标输出信号；

所述反馈子单元，用于将所述目标输出信号进行反相和控制器处理，得到对应的目标奇次谐波信号。

可选的，所述确定单元具体用于依据所述对应关系和所述目标条件，确定出振动角频率函数；并利用图解法对所述振动角频率函数进行处理，得到控制系统的振动角频率。

可选的，还包括判断单元，

所述判断单元，用于根据振动角频率的稳定条件，判断所述控制系统的振动角频率是否稳定。