[發(fā)明專利]一種高精度工業(yè)機(jī)器人機(jī)械振動(dòng)信號(hào)跟蹤方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711112754.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN107831661A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海泉;王堪佑;鐘美婷;柯文德;姚玉環(huán);馬李;呂小娟
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東石油化工學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G06K9/00
• 代理公司: 茂名市穗海專利事務(wù)所44106
• 代理人: 李好琚

1.一種高精度工業(yè)機(jī)器人機(jī)械振動(dòng)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S101：振動(dòng)信號(hào)傳感器對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化為電壓振動(dòng)信號(hào)，ADC對(duì)電壓振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣得到，其中采樣周期為T秒，將繪圖；

步驟S102：確定目標(biāo)振動(dòng)信號(hào)的大致角頻率，以工業(yè)機(jī)器人底座的踝關(guān)節(jié)為例，其振動(dòng)頻率大致為hz，那么對(duì)應(yīng)振動(dòng)信號(hào)的角頻率；

步驟S103：根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的角頻率，設(shè)計(jì)出AFLL算法中的三個(gè)數(shù)字濾波器的參數(shù)；

步驟S104：數(shù)字低通的幅頻特性：

數(shù)字低通濾波器的相頻特性：

由于輸入振動(dòng)信號(hào)的角頻率是，在保證輸入信號(hào)不失真，也就幅值不衰減也就過沖、相位保持線性，另外保證低通濾波器的截止頻率為輸入頻率3到5倍；增益為，可以根據(jù)截止頻率可得：，可計(jì)算；

步驟S105，通過步驟S104可以計(jì)算出帶通和帶阻的相頻特性和幅頻特性；

步驟S106，根據(jù)步驟S105和步驟S104所計(jì)算的參數(shù)構(gòu)建所頻環(huán)（AFLL）算法；

步驟S107，根據(jù)步驟S105和步驟S104所計(jì)算的參數(shù)構(gòu)建頻率自適應(yīng)算法；

步驟S108，把輸入公式（5）和公式（7）進(jìn)行迭代，系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)0.25s，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)輸出帶通，低通，帶阻，振動(dòng)信號(hào)角頻率；

步驟S109，幅值即：；

步驟S201，根據(jù)步驟S108和步驟S109合成正弦振動(dòng)信號(hào)：

；顯然還是未知的；

步驟S202，由于和完全相同；用單位斜坡遞增的方式和能量收斂進(jìn)行迭代；為了保證相位精度和跟蹤時(shí)間快速性，于是定義用s時(shí)間，單位斜坡從0度到360度；由于采樣周期T秒，那么也就是每T秒走度；合成信號(hào)與原始振動(dòng)信號(hào)相似度能量：時(shí)，認(rèn)為與完全一致，其中是精度要求，此時(shí)輸出就是，就是步數(shù)；

步驟S203，輸出原始振動(dòng)信號(hào)：；

其中，，。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度工業(yè)機(jī)器人機(jī)械振動(dòng)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S103具體包括：

其中二階帶通濾波器的傳遞函數(shù)原型為：

其中二階低通濾波器的傳遞函數(shù)原型為：

其中三階帶阻濾波器的傳遞函數(shù)原型為：

用空間狀態(tài)變量對(duì)上述三個(gè)濾波器進(jìn)行描述：

，

其中為輸入信號(hào)，、、為整個(gè)算法的狀態(tài)變量；

使用前向歐拉對(duì)上述濾波器進(jìn)行離散化：

，

其中T為采樣周期，為自適應(yīng)最新更新的系統(tǒng)固有角頻率；

根據(jù)李雅普諾夫的能量收斂所推導(dǎo)的系統(tǒng)角頻率自適應(yīng)跟蹤算法的空間狀態(tài)方程：

；

用前向歐拉對(duì)上述的空間狀態(tài)進(jìn)行離散化：

，

其中是為自適應(yīng)增益因子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度工業(yè)機(jī)器人機(jī)械振動(dòng)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，還包括構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人振動(dòng)信號(hào)機(jī)械硬件測試系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人振動(dòng)信號(hào)機(jī)械硬件測試系統(tǒng)包括機(jī)器人和安裝在機(jī)器人上的振動(dòng)傳感器。