电液伺服阀动态性能测试谱分析法的研究.pdfVIP

维普资讯 ⑦ 第l7卷 第 3期 北 京 理 工 大 学 学 报 、 1．17 No．3 1997年6月 Jommlofaeij~ ImfittaeofTedmology Jun．1997 电液伺服阀动态性能测试的谱分析法研究 ．rp2- -r)／2 摘 要 通过对伪随信号谱分析法的讨论，给出了在电液伺服阔动态测试时伪随机信号的 选择原则，并通过实验证明了使用伪随机信号进行电液伺服阔在线动态测试的可行性．与 传坑的频率响应的正弦分析法相比．利用伪随机信号的谱分析法具有一些明显的优势． 美t调 电液伺服阀；伪随机信号；频率特性；谱分析 分类号 =TP∞：●1 ————一 一 ——’ … … 饯嘲簿 王 在液压控制系统中，电液伺服阀是将电信号转换成液压信号的关键元件，其性能会直接 影响液压控制系统的正常工作，而且电液伺服阀本身也是一个机、电、液相结合的复杂控制 系统，其数学模型及特性参数的获得，参数的优化和调整以及在线的故障诊断经常需要通过 动态性能的测试来进行．特别是液压控制元件结构复杂、阶次高，各种软参数的影响大，理 论推导得出的模型往往与实际模型相差很大，而且由于其非线性较明显，用频域法、阶跃法 ～ 也得不到准确的模型，要得到工作点附近的实测数学模型就需要在线测试．本文利用伪随机 揿一 信号研究电液伺服阀的动态性能测试的谱分析法[1】． 1 伺服阀动态性能测试的谱分析法 在时域，一个线性系统响应的基本特性可以由其对单位脉冲函数6∞的响应^∞来描述． 假设系统对任意给定函数x0)的响应为y( 维纳一何甫(Wiener—Hopf)方程 足 ∞= h R —s)ds (1) 表明：如果将一个自相关函数为R (f)的信号x∞加人到系统，那么系统输^xo)与输出y∞ 的互相关函数R (f)将等于系统输^信号为R (f)时的输出．当系统的输人是白噪声信号，即 输^x(0的自相关函数R ∞为K~5国时，系统的输人与输出的互相关函数正比于系统的脉冲 响应，即R =Kh∞．这一结果为解决多种干扰下系统的脉冲响应辨识问题提供了理论基础． 当一个较小的白噪声信号作为试验信号加^到系统时，它仅与系统的输出相关，而与系 统的其它扰动不相关，所以辨识的精度不受噪声干扰的影响．同时，白噪声信号的功率谱均 匀分布在整个频率范围内，并有很低的噪声强度，因此可以不影响系统的正常工作．从而， 理论上为伺服阀动态性能测试的谱分析法提供了可能性． 收稿 日期：1996—09—26 维普资讯 北 京 理 工 大 学 学 报 第 l7卷 但由于理论上白噪声的时间历程具有无穷大的时间域，而实际上系统脉冲函数的辨识估 计只能取有限的采样数据，这样就会引入统计误差．同时实际中白噪声信号也很难产生，因 此实际中常用伪随机信号来进行系统的辨识． 伪随机信号在频率范围0～0．45 (为序列的样本时钟频率)内自功率谱仅下降3dB．因 此，在此频段内伪随机信号可视为白噪声．若此频段比被辨识系统的频带宽得多，即可将该 伪随机信号作为宽带随机信号使用．在这种条件下，选用伪随机信号作为系统的输入信号， 不但可以实现系统的辨识，而且整个辨识可以在伪随机信号的一个周期内完成，辨识结果无 统计误差，实验重复性好． 综上所述，只要选择适当的参数，伪随机信号可以作为试验的输入信号，用于实现系统 脉冲响应函数在线辨识．