[發明專利]頻率響應測定裝置

有效

• 申請號: 201380076906.5
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN105247432B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 長岡弘太朗;藤田智哉;小澤正啟
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張天舒

技術領域

本發明涉及一種在工作機械等裝置中對頻率響應進行測定的頻率響應測定裝置。

背景技術

在以工作機械為代表的工業用途的機械中，為了對機械系統的狀態進行診斷、或掌握振動特性，對作為控制對象的機械系統的頻率響應進行測定。另外，在進行伺服系統的調整時，也對速度環(loop)、位置環等控制環的頻率響應進行測定。頻率響應是相對于賦予了特定頻率的輸入信號的情況下的輸出信號，輸入信號與輸出信號之間的振幅之比和相位差，利用頻率和振幅比(增益)之間以及頻率和相位之間的關系進行表示。

在對頻率響應進行測定時，當前是賦予正弦波狀的輸入信號，對要輸入的正弦波的頻率依次進行變更，對每個頻率下的增益及相位進行測定，但該方法是使輸入信號的頻率不斷逐漸地改變而不斷對輸出信號進行測定的方法，存在下述問題，即，頻率響應的測定需要大量時間。

因此，例如如專利文獻1所示，公開了下述方法，即，通過將白噪聲作為輸入信號，將作為速度指令而賦予白噪聲時所產生的速度作為輸出數據進行采樣，對得到的速度指令和速度數據進行傅立葉變換，從而求出從速度指令至產生速度為止的頻率響應特性。由于理想的白噪聲是包含所有頻率成分在內的信號，因此能夠以較短的測定時間，對所有頻率區域中的頻率響應進行測定。作為實用的白噪聲，使用稱為M系列信號的偽隨機信號等。

專利文獻1：日本特開2000－278990號公報

發明內容

但是，在專利文獻1中，對施加白噪聲而實施機械系統的激振時的機械系統的響應波形(例如速度反饋數據)進行測定，但在機械系統中存在摩擦等干擾因素的情況下，存在下述問題，即，即使賦予白噪聲，機械系統也不充分地進行激振，不能正確地求出頻率響應。特別地，由于機械系統的摩擦，低頻區域的響應性變差，不能正確地求出低頻區域的頻率響應。

具體地說，在對從扭矩至速度反饋為止的頻率響應進行測定的情況下，如果是機械系統能夠近似為剛性系統的情況，則在低頻區域的頻率響應中，增益線圖應該成為－20dB/dec的直線狀，相位線圖應該恒定為大致－90°。與此相對，在由于摩擦的影響，低頻區域未能充分地進行激振的情況下，由于視為輸出相對于輸入未充分地進行響應，因此在該區域中，增益變得小于原本的值，相位成為接近于0°的值。

如上所述，如果不能正確地求出頻率響應測定結果，則例如在對低頻區域的增益的值進行讀取而對機械系統的慣量進行推定的情況下會產生較大的推定誤差，或者在對增益線圖的峰值或相位線圖的變化進行讀取而對機械系統的共振頻率或衰減比進行推定等情況下會推定出錯誤的值。并且，在為了控制系統的調整而對頻率響應進行測定的情況下，如果低頻區域的增益測定出的是比原本的值小的值，則產生下述問題，即，不能正確地求出控制系統的頻帶，不能實現控制系統的增益調諧的適當調整。

本發明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種頻率響應測定裝置，該頻率響應測定裝置在對受到摩擦等干擾的機械系統進行反饋控制的伺服系統中，能夠準確且短時間地對控制對象或控制系統的頻率響應進行測定。

為了解決上述課題，實現目的，本發明的頻率響應測定裝置測定對機械系統進行反饋控制的伺服系統的頻率響應，該頻率響應測定裝置的特征在于，具有：激振條件設定部，其對多個不同的激振條件進行設定；激振執行部，其利用所述不同的激振條件的激振信號，對所述伺服系統執行多次激振；以及頻率響應運算部，其從進行了所述多次激振的所述伺服系統的控制系統中，針對所述多次激振中的每一次激振，獲取識別輸入信號和識別輸出信號的組，基于所述多次激振中的每一次激振的所述激振條件以及所述識別輸入信號和所述識別輸出信號的組，對所述頻率響應進行運算。

發明的效果

根據本發明所涉及的頻率響應測定裝置，具有下述效果，即，通過使用以多個激振振幅進行了激振時的激振數據，對頻率響應進行運算，從而即使存在摩擦等干擾，也能夠測定準確的頻率響應。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式所涉及的頻率響應測定裝置的結構的框圖。

圖2是表示本發明的實施方式中的伺服系統的結構的框圖。

圖3是表示本發明的實施方式中的機械系統的結構的圖。

圖4是對本發明的實施方式中的頻率響應測定的動作進行說明的流程圖。

圖5－1是表示本發明的實施方式1中的增益線圖的圖。

圖5－2是表示本發明的實施方式1中的相位線圖的圖。

圖6－1是表示本發明的實施方式2中的增益線圖的圖。