基于Chirp信号的电液伺服系统频率特性测试方法研究

【摘要】在电液伺服系统的性能评价和其控制器的设计过程中,频率特性是最为重要的系统特性之一。由于电液伺服系统存在的间隙、死区非线性,采样量化误差,以及外界电磁干扰等问题,当采用Chirp(调频脉冲扫频)信号作为激励源进行系统频率特性测试时,如果测试数据信噪比小于10dB,则直接采用FFT(快速傅里叶变换)处理往往使得频率特性曲线严重畸变,无法获得满意结果。针对该问题,在分析了这些因素作用下电液伺服系统的频率响应特性的基础上,提出将这些因素对响应信号的影响均视为频谱密度常数各不相同的随机干扰,并采用白噪声模型模拟这些因素对测试过程影响的研究方法。提出采用带通滤波和小波包变换去噪对加入白噪声的系统响应信号进行预处理,并对响应的高频段运用最小二乘法进行分段拟合,再由FFT进行分析和处理,从而获得满意的系统频率特性曲线的方法。将该方法用于加入白噪声的电液伺服系统电模拟实验,以及在实际的倒立单摆负载电液伺服系统的频率特性实验中,结果均表明：对于截止频率以下的频段,在信噪比小于10dB甚至为-20dB时,可以得到测试误差不大于2dB的幅频特性曲线,和误差不大于6°的相频特性曲线,较好的满足系统性能评价和控制器设计的应用要求。
【作者】李旭方；
【导师】魏列江；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】电液伺服系统；频率特性；Chirp信号；非线性；白噪声；

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