擾動諧波自適應估計與補償電路及其實現方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及自適應前饋控制技術，特別是設及一種擾動諧波自適應估計與補償電 路及其實現方法。
【背景技術】
[0002] 自適應前饋控制（AFC，Adaptive化6壯orwardCancellation)已經廣泛應用于工 業設計中，主要用于消除機電產品中重復性的擾動。通常來說，運種重復性的擾動頻率是已 知的，但擾動的幅度跟相位是未知的。當系統中有兩個或W上頻率的重復性的擾動，最常用 的方法是將n個自適應前饋控制（AFC)器串聯起來消除n個不同頻率的重復性的擾動，如 圖1所示。對擾動頻率為《1的信號7 1_1(*)和71(*)，^71_1(*)做輸入、71(*)做輸出，輸 出yi(t)經同相增益單元石片)和正交增益單元馬(0后分別經同相乘法器M郝正交乘法器MBi與同相載波sin(?1t)和正交載波cos(c〇it)相乘，然后經加法器SUM對同相補償子 支路Ai(由同相增益單元^(0串聯同相乘法器Ml組成）和正交補償子支路Bi(由正交增 益單元兩叫串聯正交乘法器MBi組成）的結果求和得到誤差信號d1 (t)，即，同相補償子支 路Ai、正交補償子支路Bi與加法器SUM1組成自適應前饋控制器AFC1，該誤差信號di(t)再 經減法器SUBi和輸入信號y1 _ 1 (t)相減得到補償后的信號(t)。
[0003] 具體地說，在t時刻，使用如下公式（2)來估算出系數，將估算出來的兩個系數作 為增益單元分別串聯于同相補償子支路Ai和正交補償子單元Bi，然后分別和對應擾動頻率 的載波sin(?it)和cos(?it)相乘，然后將兩路補償子單元的輸出相加得到誤差信號 di(t)，誤差信號di(t)與輸入信號做減法運算得到經過補償的信號yi(t);依次串 聯n個運樣的自適應前饋控制器AFCi和減法器SUB1，最終得到經過補償的信號y。(t)。
[0004] y〇(。里包含n個頻率已知幅度跟相位未知的正弦波信號，良口 陽0化]
…
[0006] 其中《記知，a1和bi未知。通過簡單的自適應算法可W估算出未知參數： 陽007] ^7；(〇二;',,1-,(/)8虹(辭巧
[0008] 哀約="',.(〇。〇8(巧〇，/ = 1，2，,..，巧（2)
[0009] 其中，丫為已知系數。
[0010] 然而上述方法卻存在如下缺點： W11] (1)在信號yi(t)中，第i+1到n的諧波沒有被消減，所W應用公式似來估算曰1 和bi時計算出來的數值會有很大的波動，而不是近似常數；
[0012] (2)估算過程不收斂或收斂很慢。 陽01引 W上缺點很容易在圖2中看出來。在圖2中用了 3級串聯AFC來消除90Hz，180Hz 和270化S個頻率的擾動信號。很明顯，因為180監和270監擾動信號的干擾，曰1和b1的 估計值中有很大的波動；同樣，由于270監擾動信號的干擾，曰2和b2的估計值中也有很大的 波動。同時可W看出在圖2中，曰1和b1W及曰2和b2的估計值是不收斂的。
[0014] 缺點（1)目前通常用另一種并聯結構的AFC來解決，如圖3所示，也就是把n個自 適應前饋控制（AFC)器并聯起來，將n個自適應前饋控制器AF。的誤差信號di(t)在一加 法器SUM中進行求和得到總誤差信號d(t)，然后將總誤差信號d(t)與輸入信號y。(t)在一 減法器SUB進行求差運算得到輸出信號yi(t)。
[0015] 從圖4中可W看出在運用并聯結構之后，圖2中存在的al和bl化及曰2和b2的 估計值不收斂問題得到了有效地解決，但是收斂速度很慢。在本例中參數收斂到一個近似 常量大概要0.05秒W上。
[0016] 由此，可W看出兩種不同結構的AFC具有不同的特點：串聯結構的AFC在處理某一 頻率的重復性擾動時會對周邊頻率范圍產生嚴重影響，從而導致在其他頻率點的參數估計 不收斂；而并聯結構AFC對周圍頻率影響相對較小，但參數估計收斂速度較慢。
【發明內容】
[0017] 為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種擾動諧波自適應估 計與補償電路及其實現方法，其通過采用串并聯混合的AFC實現方法，可W更靈活的處理 不同環境下的諧波擾動，能有效減少不同頻率諧波之間的相互干擾，極大減少自適應估計 的過渡過程時間。
[0018] 為達上述及其它目的，本發明提出一種擾動諧波自適應估計與補償電路，所述電 路包括自適應前饋控制器串聯組與自適應前饋控制器并聯組，所述自適應前饋控制器串聯 組包括m個W串聯形式實現的自適應前饋控制器，所述自適應前饋控制器并聯組包括n-m 個W并聯形式實現的自適應前饋控制器，所述自適應前饋控制器串聯組的輸出信號為所述 自適應前饋控制器并聯組的輸入信號。
[0019] 進一步地，所述自適應前饋控制器串聯組的m個自適應前饋控制器與m個減法器 依次串聯得到所述自適應前饋控制器串聯組的輸出信號。
[0020] 進一步地，所述自適應前饋控制器并聯組的各自適應前饋控制器輸出的誤差信號 利用一加法器進行求和運算得到總誤差信號，將總誤差信號與所述自適應前饋控制器串聯 組的輸出信號利用一減法器進行求差運算得到所述自適應前饋控制器并聯組的輸出信號。
[0021] 進一步地，所述自適應前饋控制器串聯組的m個自適應前饋控制器要處理的擾動 應滿足W下條件：
[0022] (1)各自適應前饋控制器具有較寬的噪聲抑制帶寬W抑制附近其他擾動；
[0023] (2)該擾動相對其它頻率的擾動幅度大。
[0024] 進一步地，所述自適應前饋控制器并聯組的n-m個自適應前饋控制器要處理的擾 動應滿足W下條件：
[00巧](1)各該自適應前饋控制器不需寬的噪聲抑制帶寬；
[00%] (2)該n-m個自適應前饋控制器擾動的幅度差異不明顯，若用串聯結構的話各自 適應前饋控制器之間會有較大的相互干設。
[0027] 為達到上述目的，本發明還提供一種擾動諧波自適應估計與補償電路的實現方 法，包括如下步驟：
[002引步驟一，將m個自適應前饋控制器和m個減法器依次串聯得到輸出信號；
[0029] 步驟二，將n-m個自適應前饋控制器輸出的誤差信號利用一加法器進行求和運算 得到總誤差信號；
[0030] 步驟=，將該總誤差信號與步驟一的輸出信號利用一減法器進行求差運算，得到 最終的輸出信號。
[0031] 進一步地，步驟一中，該m個自適應前饋控制器要處理的擾動應滿足W下條件：
[0032] (1)各自適應前饋控制器具有較寬的噪聲抑制帶寬W抑制附近其他擾動；
[0033] (2)該擾動相對其它頻率的擾動幅度大。
[0034] 進一步地，步驟二中，該n-m個自適應前饋控制器要處理的擾動應滿足W下條件：
[0035] (1)各該自適應前饋控制器不需寬的噪聲抑制帶寬；
[0036] (2)該n-m個自適應前饋控制器擾動的幅度差異不明顯，如果用串聯結構的話各 自適應前饋控制器AFC之間會有較大的相互干設。
[0037]與現有技術相比，本發明本發明一種擾動諧波自適應估計與補償電路及其實現方 法通過采用串并聯混合的AFC結構，可W更靈活的處理不同環境下的諧波擾動，有效地減 少了不同頻率諧波之間的相互干擾，并極大減少了自適應估計的過渡過程時間。
【附圖說明】
[003引圖1為現有技術串聯AFC結構的結構示意圖；
[0039]圖2為應用串聯AFC結構的參數估計示意圖； W40]圖3為現有技術并聯AFC結構的結構示意圖；
[0041] 圖4為應用并聯AFC結構的參數估計示意圖；
[0042]圖5為本發明一種擾動諧波自適應估計與補償電路的電路結構圖；
[0043] 圖6為本發明一種擾動諧波自適應估計與補償電路的實現方法的步驟流程圖；
[0044] 圖7為本發明與現有技術的AFC頻率響應比較示意圖。
【具體實施方式】
[0045]W下通過特定的具體實例并結合【附圖說明】本發明的實施方式，本領域技術人員可 由本說明書所掲示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它不同 的具體實例加W施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不背離 本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0046] 圖5為本發明一種擾動諧波自適應估計與補償電路的電路結構圖。如圖5所示，