本發(fā)明涉及飛行器電動舵機系統(tǒng)控制技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用于電動舵機的高頻噪聲主動抑制方法。
背景技術(shù)：
：電動舵機是飛行器飛行控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其作用是根據(jù)控制指令操縱舵面偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生操縱力矩，控制飛行器的飛行軌跡和姿態(tài)。飛行器電動舵機工作環(huán)境非常嚴(yán)酷復(fù)雜，易發(fā)生高頻抖動現(xiàn)象，產(chǎn)生的高頻噪聲信號會通過指令通道和傳感器反饋回路進入控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)中的控制量疊加高頻分量，造成功率驅(qū)動系統(tǒng)飽和輸出，電機會急劇發(fā)熱，從而大大降低電動舵機性能，甚至發(fā)生失效和損毀。為解決高頻噪聲信號對電動舵機控制系統(tǒng)的產(chǎn)生不利影響，目前對控制系統(tǒng)采取的措施都是增加陷波濾波器，對一定頻率和幅值范圍的高頻噪聲進行濾波，由于高頻噪聲具有時變特性，為了提高濾波器的魯棒性，濾波器設(shè)計的濾波頻帶都會較寬，這同時會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的動態(tài)特性降低，尤其是相位延遲顯著提高，犧牲了的電動舵機性能。因此需要提出一種更加有效的方法，精準(zhǔn)對進入控制系統(tǒng)的高頻噪聲進行濾波，同時盡量減少對電動舵機性能的影響；在系統(tǒng)沒有高頻噪聲影響時，濾波器不起作用，不影響電動舵機的性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的是提供一種應(yīng)用于電動舵機的高頻噪聲主動抑制方法，通過準(zhǔn)確獲取進入控制系統(tǒng)的高頻噪聲頻率和幅值，采用陷波濾波器對當(dāng)前的高頻信號進行精確處理，從而達到消除高頻噪聲對電動舵機的影響的目的。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種應(yīng)用于電動舵機的高頻噪聲主動抑制方法，包括以下過程：通過飛行器電動舵機控制系統(tǒng)設(shè)有的振動傳感器實時采集飛行器飛行時所述電動舵機的振動信息。通過飛行器電動舵機控制系統(tǒng)設(shè)有的fft變換模塊對采集的振動信息進行數(shù)字離散傅里葉變換的快速算法(fastfouriertransformation，簡稱fft)處理，對高頻噪聲進行識別，辨識出高頻噪聲的頻率和幅值。所述電動舵機控制系統(tǒng)采用位置環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)控制，將電動舵機位置指令和電動舵機位置反饋計算后生成的偏差信號增加陷波濾波器，對偏差信號進行濾波處理后進入位置環(huán)解算。陷波濾波器的中心頻率和濾波深度根據(jù)高頻噪聲的頻率的幅值進行自適應(yīng)實時修正，以便精準(zhǔn)抑制高頻噪聲。優(yōu)選地，所述陷波濾波器的表達式為：式中：t1、ξ1分別為二階微分環(huán)節(jié)的頻率和阻尼系數(shù)；t2、ξ2分別為二階慣性環(huán)節(jié)的頻率和阻尼系數(shù)。優(yōu)選地，當(dāng)電動舵機控制系統(tǒng)有高頻噪聲時，通過實時調(diào)整t1、ξ1、t2、ξ2四個參數(shù)，針對高頻噪聲的頻率和幅值改變所述陷波濾波器的中心頻率和濾波深度。當(dāng)電動舵機控制系統(tǒng)沒有高頻噪聲時，則陷波濾波器的t1、ξ1、t2、ξ2參數(shù)全部置為0，所述陷波濾波器不影響所述電動舵機控制系統(tǒng)性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：通過飛行器振動傳感器可以準(zhǔn)確獲取當(dāng)前高頻噪聲的頻率，將此頻率設(shè)置為陷波濾波器的中心濾波頻率，從而實現(xiàn)對高頻噪聲的精確抑制。附圖說明圖1為本發(fā)明的電動舵機控制系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的陷波濾波器波德(bode)圖；圖3為本發(fā)明前、后的電動舵機幅相頻特性曲線對比示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。如圖1所示，本發(fā)明一種應(yīng)用于電動舵機的高頻噪聲主動抑制方法，包含以下過程：電動舵機控制系統(tǒng)的回路結(jié)構(gòu)包含：飛行器電動舵機，設(shè)置在所述飛行器電動舵機上的振動傳感器，與所述振動傳感器連接的fft變換模塊；用于實現(xiàn)電流環(huán)控制的電流環(huán)控制器與伺服電機；以及用于實現(xiàn)位置環(huán)控制的位置環(huán)控制器與傳動機構(gòu)。通過所述振動傳感器實時采集所述飛行器飛行時的電動舵機的振動信息。通過所述fft變換模塊對采集的振動信息進行數(shù)字fft變換處理，對高頻噪聲進行識別，辨識出高頻噪聲的頻率和幅值。電動舵機控制系統(tǒng)采用位置環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)控制，將電動舵機位置指令計算后生成的偏差信號輸入至陷波濾波器，陷波濾波器的表達式為：式中：t1、ξ1分別為二階微分環(huán)節(jié)的頻率和阻尼系數(shù)；t2、ξ2分別為二階慣性環(huán)節(jié)的頻率和阻尼系數(shù)；s表示輸入時域變量。通過實時調(diào)整t1、ξ1、t2、ξ2四個參數(shù)，針對高頻噪聲的頻率和幅值改變所述陷波濾波器的中心頻率和濾波深度；對上述偏差信號進行濾波處理后進入位置環(huán)解算；若系統(tǒng)沒有高頻噪聲，則陷波濾波器的t1、ξ1、t2、ξ2參數(shù)全部置為0，陷波濾波器不起作用，使陷波濾波器對控制系統(tǒng)性能不產(chǎn)生影響。陷波濾波器的中心頻率和濾波深度根據(jù)上述高頻噪聲的頻率的幅值進行自適應(yīng)實時修正，以便精準(zhǔn)抑制高頻噪聲。表1列舉了采用以0.5v指令掃頻得出的本發(fā)明前、后舵系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)對比數(shù)據(jù)，圖2為陷波濾波器波德圖。圖3為本發(fā)明前、后電動舵機幅相頻特性對比曲線。表1電動舵機性能指標(biāo)對比指標(biāo)發(fā)明前發(fā)明后諧振峰(db)0.050.15帶寬(hz)20.620.620hz相位滯后(°)64.156.2可以看出，電動舵機本身的動態(tài)性能諧振峰和帶寬基本維持不變，系統(tǒng)的相位滯后顯著減小，20hz相位滯后由64.1°降至56.2°，提高了12.3％。綜上所述，本發(fā)明通過利用飛行器振動傳感器實時采集飛行過程中的振動信息，對其進行fft變換獲得高頻噪聲的頻率和幅值，同時，在電動舵機控制系統(tǒng)中，將電動舵機位置指令和電動舵機電流反饋計算后生成的偏差信號增加陷波濾波器，對偏差信號進行濾波處理，陷波濾波器的中心濾波頻率和濾波深度即為振動傳感器辨識出的高頻噪聲頻率和幅值，并且根據(jù)高頻噪聲頻率和幅值的變化實時自適應(yīng)修正陷波濾波器的中心頻率和幅值。本發(fā)明通過飛行器振動傳感器可以準(zhǔn)確辨識出當(dāng)前高頻噪聲的頻率和幅值，將此頻率設(shè)置為陷波濾波器的中心濾波頻率，并確定濾波深度，從而實現(xiàn)對高頻噪聲的精確抑制；在系統(tǒng)沒有高頻噪聲影響時，濾波器不起作用，不影響電動舵機的性能。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。當(dāng)前第1頁12