CN104615126B - 一种基于控制***的频率响应特性测试***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于控制***的频率响应特性测试***及方法，该***包括：对象模型，反馈通道，激励信号发生模块，虚拟控制器，减法器，控制器，频率响应特性计算模块，所述减法器还包括第一减法器和第二减法器；所述第一减法器、虚拟控制器、第二减法器和对象模型依次相连接，所述控制器连接在所述激励信号发生模块和频率响应特性计算模块之间，所述激励信号发生模块与所述控制器和第二减法器相连接，所述反馈通道连接在所述对象模型和第一减法器之间；本发明有益效果：实现了一次性同时地测试控制***开环频率响应特性和控制***各部分频率响应特性，方便测试，且保证测试过程中***的稳定性并降低影响。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，更具体地说，涉及一种基于控制***的频率响应特性测试***及方法。
背景技术
伺服控制***的参数调整往往需要兼顾***的快速性和稳定性，但是实际上却很少有工具来检测伺服控制***的快速性以及稳定性。频率响应法是经典控制理论里的核心分析方法，从控制***开环频率响应特性可以得到***剪切频率、稳定性、稳定裕度、谐振频率等重要信息，这些重要信息表征了控制***的快速性和稳定性。经典控制理论还提供了一系列根据控制***开环频率响应特性对***进行校正的理论依据，了解控制***各子模块的频率响应特性对于***校正至关重要。
目前，为获得伺服控制***的闭环频率响应特性，通常采用频率特性测试仪或是通过正弦波扫频实验的方式近似测得***闭环频率响应特性。然而，在使用频率特性测试仪进行测试时，需要接口支持，且一般只能测得控制***的闭环频率响应特性；正弦波扫频实验方式则耗时耗力，效率低下，且只能测得***闭环频率响应特性。
如图1所示，是现有的典型闭环控制***的原理图，其可以分为三个子模块：控制器、对象模型、反馈通道。其典型的闭环控制***的结构框图如图2所示，其中，C(s)表示控制器的传递函数，G(s)表示对象模型的传递函数，H(s)表示反馈通道的传递函数。相应的，C(jω)表示控制器的频率响应特性，G(jω)表示对象模型的频率响应特性，H(jω)表示反馈通道的频率响应特性。对于上述典型闭环控制***，其开环传递函数可表示为CGH(s)，相应的，其开环频率响应特性可以表示为CGH(jω)。
频率响应特性由幅频特性和相频特性组成，对应于上述典型控制***，频率响应特性可以分别表示为：
其中，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的频率响应特性测试需接口支持、费时费力，且无法获得开环频率响应特性的问题，提供一种基于控制***的频率响应特性测试***及方法。
本发明解决上述技术问题，提供如下解决的技术方案：一种基于控制***的频率响应特性测试***，包括第一减法器、对象模型、反馈通道，该***还包括虚拟控制器、激励信号发生模块、第二减法器、控制器以及频率响应特性计算模块，其中：
所述激励信号发生模块，用于向第二减法器输出第一激励信号，同时向控制器输出第二激励信号；
所述虚拟控制器，用于根据第一减法器输出的误差信号与虚拟控制器参数结合生成第一控制信号并将该第一控制信号输出到第二减法器；
所述第二减法器，用于根据第一激励信号和第一控制信号生成第二控制信号并传输给对象模型；
所述控制器，用于根据第二激励信号与控制器参数生成第三控制信号，并将第三控制信号输出到频率响应特性计算模块；
所述频率响应特性计算模块，用于根据第二激励信号、第三控制信号、反馈通道的反馈信号、第二减法器的第二控制信号以及对象模型的输出信号，分别计算出控制***各部分频率响应特性以及控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述频率响应特性计算模块包括：
信号采样模块，用于采集第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号；
控制***各部分频率响应特性计算模块，用于根据采集的第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号计算获得所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
控制***开环频率响应特性计算模块，用于根据所述控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性计算获得控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；||表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述控制***开环频率响应特性将控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：
CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述虚拟控制器采用比例控制器，并通过调整比例系数减少测试***在测试过程中对控制***的影响。
本发明还提供一种基于控制***的频率响应特性测试方法，包括如下步骤：
S1、第一减法器根据输入信号产生误差信号，所述输入信号为常量和反馈信号；
S2、虚拟控制器将所述误差信号转换为第一控制信号并输出；
S3、第二减法器根据所述第一控制信号与激励信号发生模块的第一激励信号生成第二控制信号，同时，控制器根据激励信号发生模块的第二激励信号和控制器参数生成第三控制信号；
S4、第二控制信号输出信号所述第二控制信号作用于对象模型得到输出信号；
S5、所述输出信号经由反馈通道转为反馈信号，并将该反馈信号输入到第一减法器之中，形成闭环控制***；
S6、根据所述控制***的第二控制信号、输出信号、第三控制信号、第二激励信号和反馈信号，计算出所述控制***各部分频率响应特性以及控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法中，所述控制***各部分频率响应特性包括所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；||表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换；
所述控制***开环频率响应特性将控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法中，所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定；
所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
实施本发明的基于控制***的频率响应特性测试***及方法，具有以下有益效果：实现了一次性同时地测试得到控制***开环频率响应特性和控制***各部分频率响应特性，尤其是控制器的频率响应特性，为控制***的校正提供了完善的参考依据；其内部集成了测试所需要的激励指令，测试过程不需要额外的仪器参与，方便测试；该***中内部集成了虚拟控制器，能够保证测试过程***的稳定性，可以降低测试过程对控制***的冲击。
附图说明
图1为现有技术的典型的闭环控制***的原理图；
图2为现有技术的典型的闭环控制***的结构框图；
图3为本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法的实施例的流程示意图；
图4为本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的结构图；
图5为本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的频率响应特性计算模块的结构框图；
图6为本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的第一激励信号的波形图；
图7为本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的第二激励信号的波形图；
图8为本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的产生第二激励信号的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图3所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法的实施例的流程示意图，该方法包括：
S1、第一减法器根据输入信号产生误差信号，所述输入信号为常量和反馈信号；
S2、虚拟控制器将所述误差信号转换为第一控制信号并输出；
S3、第二减法器根据所述第一控制信号与激励信号发生模块的第一激励信号生成第二控制信号，同时，控制器根据激励信号发生模块的第二激励信号和控制器参数生成第三控制信号；
S4、第二控制信号输出信号所述第二控制信号作用于对象模型得到输出信号；
S5、所述输出信号经由反馈通道转为反馈信号，并将该反馈信号输入到第一减法器之中，形成闭环控制***；
S6、根据所述控制***的第二控制信号、输出信号、第三控制信号、第二激励信号和反馈信号，计算出所述控制***各部分频率响应特性以及控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法中，所述控制***各部分频率响应特性包括所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；||表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换。
所述控制***开环频率响应特性将控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法中，所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定；
所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
本发明的基于控制***的频率响应特性测试方法，实现了对控制***的各部分频率响应特性进行了同时检测，提高了测试效率。
如图4所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的结构图；该***包括：
一种基于控制***的频率响应特性测试***，包括第一减法器、对象模型、反馈通道，该***还包括虚拟控制器、激励信号发生模块、第二减法器、控制器以及频率响应特性计算模块，其中：
所述激励信号发生模块，用于向第二减法器输出第一激励信号，同时向控制器输出第二激励信号；
所述虚拟控制器，用于根据第一减法器输出的误差信号与虚拟控制器参数结合生成第一控制信号并将该第一控制信号输出到第二减法器；
所述第二减法器，用于根据第一激励信号和第一控制信号生成第二控制信号并传输给对象模型；
所述控制器，用于根据第二激励信号与控制器参数生成第三控制信号，并将第三控制信号输出到频率响应特性计算模块；
所述频率响应特性计算模块，用于根据第二激励信号、第三控制信号、反馈通道的反馈信号、第二减法器的第二控制信号以及对象模型的输出信号，分别计算出所述控制***各部分频率响应特性以及该控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述虚拟控制器采用比例控制器，并通过调整比例系数减少测试***在测试过程中对控制***的影响。
本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的有益效果，实现了***一次性同时测试控制***的开环频率响应特性和该***的各部分频率响应特性，为控制***的校正提供了完善的参考依据，通过虚拟控制器，保证了控制***在测试过程中的稳定性，提高了测试***实用性。
如图5所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的频率响应特性计算模块的结构框图，该频率响应特性计算模块还包括：
信号采样模块，用于采集第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号；
控制***各部分频率响应特性计算模块，用于根据采集的第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号计算获得所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
控制***开环频率响应特性计算模块，用于根据所述控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性计算获得控制***开环频率响应特性。
在本发明的基于控制***的频率响应特性测试***中，所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；||表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换。
所述控制***开环频率响应特性由控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
上述离散加窗傅里叶变换采用基2时间抽取方法计算得到。
如图6所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的第一激励信号的波形图，第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定。
如图7所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的第二激励信号的波形图；所述第二激励信号能够调整频率输出范围。
如图8所示，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***的实施例的产生第二激励信号的原理图，所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整。
与现有技术相比，本发明的基于控制***的频率响应特性测试***及方法的优点在于，实现了一次性同时地测试得到控制***开环频率响应特性和控制***各部分频率响应特性，尤其是控制器的频率响应特性，为控制***的校正提供了完善的参考依据；其内部集成了测试所需要的激励指令，测试过程不需要额外的仪器参与，方便测试；该***中内部集成了虚拟控制器，能够保证测试过程***的稳定性，可以降低测试过程对控制***的冲击。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于控制***的频率响应特性测试***，包括第一减法器、对象模型、反馈通道，其特征在于，该***还包括虚拟控制器、激励信号发生模块、第二减法器、控制器以及频率响应特性计算模块，其中：
所述激励信号发生模块，用于向第二减法器输出第一激励信号，同时向控制器输出第二激励信号；
所述虚拟控制器，用于根据第一减法器输出的误差信号与虚拟控制器参数生成第一控制信号并将该第一控制信号输出到第二减法器；
所述第二减法器，用于根据第一激励信号和第一控制信号生成第二控制信号并传输给对象模型；
所述控制器，用于根据第二激励信号与控制器参数生成第三控制信号，并将第三控制信号输出到频率响应特性计算模块；
所述频率响应特性计算模块，用于根据第二激励信号、第三控制信号、反馈通道的反馈信号、第二减法器的第二控制信号以及对象模型的输出信号，分别计算出控制***各部分频率响应特性以及控制***开环频率响应特性。
2.根据权利要求1所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，所述频率响应特性计算模块包括：
信号采样模块，用于采集第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号；
控制***各部分频率响应特性计算模块，用于根据采集的第二激励信号、第三控制信号、反馈信号、第二控制信号以及输出信号计算获得所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
控制***开环频率响应特性计算模块，用于根据所述控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性计算获得控制***开环频率响应特性。
3.根据权利要求1所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定。
4.根据权利要求1所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
5.根据权利要求1所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，
所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；| |表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换。
6.根据权利要求5所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，所述控制***开环频率响应特性将控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：
CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
7.根据权利要求1所述的基于控制***的频率响应特性测试***，其特征在于，所述虚拟控制器采用比例控制器，并通过调整比例系数减少测试***在测试过程中对控制***的影响。
8.一种基于控制***的频率响应特性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、第一减法器根据输入信号产生误差信号，所述输入信号为常量和反馈信号；
S2、虚拟控制器将所述误差信号转换为第一控制信号并输出；
S3、第二减法器根据所述第一控制信号与激励信号发生模块的第一激励信号生成第二控制信号，同时，控制器根据激励信号发生模块的第二激励信号和控制器参数生成第三控制信号；
S4、所述第二控制信号作用于对象模型得到输出信号；
S5、所述输出信号经由反馈通道转为反馈信号，并将该反馈信号输入到第一减法器之中，形成闭环控制***；
S6、根据所述控制***的第二控制信号、输出信号、第三控制信号、第二激励信号和反馈信号，计算出所述控制***各部分频率响应特性以及控制***开环频率响应特性。
9.根据权利要求8所述的基于控制***的频率响应特性测试方法，其特征在于，所述控制***各部分频率响应特性包括所述控制***的控制器频率响应特性、对象模型频率响应特性、反馈通道频率响应特性；
所述控制器频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述C(jω)表示控制器频率响应特性，AC(ω)表示控制器幅频特性，表示控制器相频特性，B(jω)为第二激励信号B的离散加窗傅里叶变换，D(jω)为输出信号D的离散加窗傅里叶变换；| |表示复数取模运算，arg表示复数取幅角运算；
所述对象模型频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述G(jω)表示对象模型频率响应特性，AG(ω)表示对象模型幅频特性，表示对象模型相频特性，E(jω)为第二控制信号E的离散加窗傅里叶变换，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换；
所述反馈通道频率响应特性通过以下计算式计算得出：
其中，上述H(jω)表示反馈通道频率响应特性，AH(ω)表示反馈通道幅频特性，表示反馈通道相频特性，Y(jω)为输出信号Y的离散加窗傅里叶变换，F(jω)为反馈信号F的离散加窗傅里叶变换；
所述控制***开环频率响应特性将控制器频率响应特性C(jω)，对象模型频率响应特性G(jω)，反馈通道频率响应特性H(jω)通过以下计算式计算获得：CGH(jω)＝C(jω)*G(jω)*H(jω)，ACGH(ω)＝AC(ω)*AG(ω)*AH(ω)，
其中，上述CGH(jω)表示为控制***开环频率响应特性，ACGH(ω)表示***开环幅频特性，表示***开环相频特性。
10.根据权利要求8所述的基于控制***的频率响应特性测试方法，其特征在于，
所述第一激励信号为幅值可调、频率随时间变化的正弦信号，且该第一激励信号的起始频率和终止频率根据所述对象模型提供的被测信号的频率范围设定；
所述第二激励信号为由N级线性反馈移位寄存器产生的周期性序列信号，且该第二激励信号的频率输出范围通过移位时钟和反馈级数N的值调整；所述N为正整数。
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| CN201510043703.7A CN104615126B (zh) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | 一种基于控制***的频率响应特性测试***及方法 |
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 潘良高 等.电液伺服***频率特性测试***的设计.《仪器仪表与检测技术》.2009,第28卷(第3期),第93-95页. * |
| 王帅 等.光电跟踪伺服***的频率特性测试与模型辨识.《光学精密工程》.2009,第17卷(第1期),第78-83页. * |
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