CN102789192A - 一种反馈控制系统及其频率响应测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反馈控制系统的频率响应测量装置，该反馈控制系统优选为伺服驱动系统，该装置包括：序列发生单元，用于产生并输出序列信号；第二比较单元，用于将序列信号与反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；频率响应计算单元，用于采集反馈信号、序列信号以及输出值，并计算第二偏差值，之后根据第二偏差值和反馈信号计算开环频率响应。由于该反馈控制系统在内部集成设计有一反馈控制系统的频率响应测量装置，其通过向现有技术提供的反馈控制系统注入序列信号，并在系统内部采集信号以计算系统开环频率响应，避免了采用伺服分析仪从系统外部对系统进行测试时，由于接口参数难以获取，因而无法完成对系统开环频率响应进行测量的问题。

Description

一种反馈控制系统及其频率响应测量装置

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种反馈控制系统及其频率响应测量装置。

背景技术

反馈控制系统是指基于反馈原理而建立的自动控制系统，包括自动调节系统和伺服驱动系统。其中的伺服驱动系统是指能够精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统。随着交流电机控制理论的日臻成熟，交流伺服电机在微电子、计算机和电力电子等技术领域的发展，矢量控制及一些复杂的控制算法在工程应用上得以实现，从而使得交流伺服驱动系统在数控机床、机器人等领域得到了广泛的应用。

对于伺服驱动系统而言，闭环频率响应可以得到反映系统对给定值跟踪性能的系统带宽、反映系统相对稳定性的闭环幅频特性峰值、以及机械传动机构的谐振频率等反映系统性能的特征信息；在对伺服驱动系统进行调试和控制参数调整时，可以通过系统带宽和闭环幅频特性峰值来评价调整后效果。而开环频率响应可以得到剪切频率、稳定裕度等系统内部信息，便于分析限制系统性能提升的原因，对伺服驱动系统的开发及校正参数调整具有指导意义。因此，在伺服驱动系统中，得到系统的闭环频率响应与开环频率响应对于了解系统性能、确定系统控制策略均具有重要意义。

现有技术提供的伺服驱动系统的频率响应测量装置是利用频率分析仪或伺服分析仪实现对伺服驱动系统闭环频率响应的测量。然而，频率分析仪不具备对伺服驱动系统开环频率响应进行测量的功能，而伺服分析仪由于伺服驱动系统的接口参数难以获取，因而无法实现对反馈信号的测量，从而无法完成对伺服驱动系统开环频率响应的测量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种反馈控制系统的频率响应测量装置，以解决现有技术提供的伺服驱动系统的频率响应测量装置利用频率分析仪或伺服分析仪实现对伺服驱动系统闭环频率响应的测量，无法测量系统开环频率响应的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种反馈控制系统，所述系统包括一反馈控制系统的频率响应测量装置，所述装置包括：

序列发生单元，用于在所述反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

连接在所述反馈控制系统的第一比较单元和所述反馈控制系统的反馈检测单元之间的第二比较单元，用于将所述序列发生单元输出的所述序列信号与所述反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元，用于采集所述反馈信号、序列信号以及所述反馈控制系统的输出值，并根据采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值，之后根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

所述频率响应计算单元根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应具体可以包括以下步骤：

所述频率响应计算单元将计算得到的所述第二偏差值和反馈信号分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为所述序列信号的一个循环周期；

对每一段所述第二偏差值和反馈信号分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段所述第二偏差值的自功率谱估计和每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段所述第二偏差值的自功率谱估计，计算N段所述第二偏差值的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计，计算N段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值；

根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应，即为所述反馈控制系统的开环频率响应。

所述根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应的步骤可以表示为：

$G_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)=\frac{{\hat{S}}_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)}{{\hat{S}}_A\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，

为所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，

为所述第二偏差值的自功率谱均值，G_AB(jω)为所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应。

所述频率响应计算单元还可以用于根据所述序列信号和采集的输出值，计算得到所述反馈控制系统的闭环频率响应。

所述反馈控制系统可以是伺服驱动系统，所述频率响应计算单元可以包括：

信号采集模块，用于采集反馈信号、序列信号以及输出值；

计算模块，用于根据所述信号采集模块采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值；

开环频率响应计算模块，用于根据所述计算模块计算得到的所述第二偏差值和所述信号采集模块采集的所述反馈信号，计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

本发明还提供了一种反馈控制系统的频率响应测量装置，所述装置包括：

序列发生单元，用于在反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

连接在反馈控制系统的第一比较单元和反馈控制系统的反馈检测单元之间的第二比较单元，用于将所述序列发生单元输出的所述序列信号与所述反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元，用于采集所述反馈信号、序列信号以及所述反馈控制系统的输出值，并根据采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值，之后根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

本发明还提供了一种如上所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，所述方法包括以下步骤：

序列发生单元生成预设时钟周期和循环周期的序列信号，并在反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

第二比较单元将序列发生单元输出的所述序列信号与反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元采集反馈信号、序列信号以及输出值，并根据采集的反馈信号和序列信号计算第二偏差值，之后根据计算得到的第二偏差值和反馈信号计算得到反馈控制系统的开环频率响应。

所述频率响应计算单元根据计算得到的第二偏差值和反馈信号计算得到反馈控制系统的开环频率响应的步骤可以包括以下步骤：

所述频率响应计算单元将计算得到的所述第二偏差值和反馈信号分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为所述序列信号的一个循环周期；

对每一段所述第二偏差值和反馈信号分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段所述第二偏差值的自功率谱估计和每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段所述第二偏差值的自功率谱估计，计算N段所述第二偏差值的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计，计算N段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值；

根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应，即为所述反馈控制系统的开环频率响应。

所述根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应的步骤可以表示为：

$G_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)=\frac{{\hat{S}}_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)}{{\hat{S}}_A\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，

为所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，为所述第二偏差值的自功率谱均值，G_AB(jω)为所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应。

所述方法在所述根据采集的反馈信号和序列信号计算第二偏差值的步骤之前或之后，还可以包括以下步骤：

频率响应计算单元将序列信号和采集的输出值分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为序列信号的一个循环周期；

对每一段序列信号和输出值分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段序列信号的自功率谱估计和每一段序列信号和输出值的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段序列信号的自功率谱估计，计算N段序列信号的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段序列信号和输出值的互功率谱估计，计算N段序列信号和输出值的互功率谱均值；

根据计算得到的序列信号的自功率谱均值以及序列信号和输出值的互功率谱均值，计算得到序列信号和输出值之间的频率响应，即为反馈控制系统的闭环频率响应。

由于本发明提供的反馈控制系统在内部集成设计有一反馈控制系统的频率响应测量装置，其通过向现有技术提供的反馈控制系统注入序列信号Z，并在系统内部采集信号以计算系统开环频率响应，避免了现有技术采用伺服分析仪从系统外部对系统进行测试时，由于系统的接口参数难以获取，因而无法实现对反馈信号的测量，从而无法完成对系统开环频率响应进行测量的问题。

附图说明

图1是现有技术提供的典型反馈控制系统的原理图；

图2是图1的结构图；

图3是本发明提供的反馈控制系统的原理图；

图4是图3中的一种序列信号Z的波形图；

图5是图3的结构图；

图6是图3中频率响应计算单元的结构原理图；

图7是本发明提供的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法的流程图。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了现有技术提供的典型反馈控制系统的原理，图2示出了图1的结构。本发明中，该反馈控制系统优选为伺服驱动系统。

如图1所示，典型的反馈控制系统包括：控制对象；将控制对象输出的输出值Y转换为标准信号后，输出反馈信号的反馈检测单元；将给定值U与反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第一偏差值的第一比较单元；根据第一比较单元输出的偏差值生成控制值并输出的驱动控制单元；以及接收驱动控制单元输出的控制值，并根据该控制值，通过驱动调节机构，作用于控制对象的执行单元。

如图2所示，假设该反馈控制系统前置通道的传递函数为G(s)，该反馈控制系统反馈通道的传递函数为H(s)，则该反馈控制系统的闭环传递函数为：

相应地，该反馈控制系统的闭环频率响应为：

该反馈控制系统的开环传递函数为：G(s)H(s)，相应地，该反馈控制系统的开环频率响应为：G(jω)H(jω)。

为了实现对该反馈控制系统的频率响应的测量，本发明提供的反馈控制系统在现有反馈控制系统的基础上，增加了一反馈控制系统的频率响应测量装置，如图3示出了本发明提供的反馈控制系统的原理。

本发明提供的反馈控制系统的频率响应测量装置包括：序列发生单元2，用于在给定值U为固定值时，产生并输出序列信号Z；连接在第一比较单元和反馈检测单元之间的第二比较单元1，用于将序列发生单元2输出的序列信号Z与反馈检测单元输出的反馈信号B进行比较，并输出第二偏差值A；频率响应计算单元3，用于采集反馈信号B、序列信号Z以及输出值Y，并根据采集的反馈信号B和序列信号Z计算第二偏差值A，之后根据计算得到的第二偏差值A和反馈信号B计算得到该反馈控制系统的开环频率响应，以解决现有技术利用频率分析仪或伺服分析仪实现对伺服驱动系统闭环频率响应的测量时，无法测量系统开环频率响应的问题。

由于本发明提供的反馈控制系统在内部集成设计有一反馈控制系统的频率响应测量装置，其通过向现有技术提供的反馈控制系统注入序列信号Z，并在系统内部采集信号以计算系统开环频率响应，避免了现有技术采用伺服分析仪从系统外部对系统进行测试时，由于系统的接口参数难以获取，因而无法实现对反馈信号的测量，从而无法完成对系统开环频率响应进行测量的问题。当然，该反馈控制系统的频率响应测量装置中，频率响应计算单元3还可以用于根据序列信号Z和采集的输出值Y，计算得到该反馈控制系统的闭环频率响应。

其中的序列信号Z包含了测试的信号频率，序列信号Z的时钟周期和循环周期根据测试信号频率范围的不同而不同。如图4示出了一种序列信号Z的波形，其中脉冲X1的上升沿至脉冲X2的下降沿为一个循环周期。在实际测量过程中，可以通过延长该序列信号Z的循环周期数，来提高测量的信噪比，进而提高测量的准确性。

其中的序列发生单元2可以由移位寄存器级联组成，通过设定时钟周期和移位寄存器的级数，可以设定测试信号的频率，测试信号频率的上限的三倍频率为移位寄存器的时钟频率，测试信号频率的下限频率决定了移位寄存器的级数。

图5示出了图3的结构。

同样地，假设该反馈控制系统前置通道的传递函数为G(s)，该反馈控制系统反馈通道的传递函数为H(s)，则第二偏差值A到反馈信号B处的传递函数为G(s)H(s)，序列信号Z与输出值Y之间的传递函数为结合上述图2可知，此时，第二偏差值A与反馈信号B之间的频率响应相当于反馈控制系统的开环频率响应，序列信号Z与输出值Y之间的频率响应相当于反馈控制系统的闭环频率响应，本发明中的反馈控制系统的频率响应测量装置通过计算第二偏差值A与反馈信号B之间的频率响应，以及序列信号Z与输出值Y之间的频率响应即可获知该反馈控制系统的开环频率响应和闭环频率响应。

具体地，频率响应计算单元3根据计算得到的第二偏差值A和反馈信号B计算得到该反馈控制系统的开环频率响应的步骤具体为：频率响应计算单元3将计算得到的第二偏差值A和反馈信号B分别均分为N(N为自然数，且N≥2)段，每一段均为序列信号的一个循环周期；对每一段第二偏差值A和反馈信号B分别进行加窗傅里叶变换；分别计算每一段第二偏差值A的自功率谱估计和每一段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱估计；根据计算得到的每一段第二偏差值A的自功率谱估计，计算N段第二偏差值A的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱估计，计算N段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱均值；根据计算得到的第二偏差值A的自功率谱均值和第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱均值，计算得到第二偏差值A与反馈信号B之间的频率响应，即为该反馈控制系统的开环频率响应。

为了便于理解上述步骤，现假设每一段的数据为L个，A_i(jω)(i为正整数)为每一段第二偏差值A的加窗傅里叶变换，B_i(jω)为每一段反馈信号B的加窗傅里叶变换，为A_i(jω)的共轭值，为B_i(jω)的共轭值，则每一段第二偏差值A的自功率谱估计

可由公式求得；每一段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱估计可由公式

求得；N段第二偏差值A的自功率谱均值可由公式

求得；N段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱均值

可由公式

求得；第二偏差值A与反馈信号B之间的开环频率响应

同样地，频率响应计算单元3根据序列信号Z和采集的输出值Y，计算得到该反馈控制系统的闭环频率响应的步骤具体为：频率响应计算单元3将序列信号Z和采集的输出值Y分别均分为N(N为自然数，且N≥2)段，每一段均为序列信号的一个循环周期；对每一段序列信号Z和输出值Y分别进行加窗傅里叶变换；分别计算每一段序列信号Z的自功率谱估计和每一段序列信号Z和输出值Y的互功率谱估计；根据计算得到的每一段序列信号Z的自功率谱估计，计算N段序列信号Z的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段序列信号Z和输出值Y的互功率谱估计，计算N段序列信号Z和输出值Y的互功率谱均值；根据计算得到的序列信号Z的自功率谱均值以及序列信号Z和输出值Y的互功率谱均值，计算得到序列信号Z和输出值Y之间的频率响应，即为该反馈控制系统的闭环频率响应。

为了便于理解，现假设每一段的数据为L个，Z_i(jω)(i为正整数)为每一段序列信号Z的加窗傅里叶变换，Y_i(jω)为每一段输出值Y的加窗傅里叶变换，为Z_i(jω)的共轭值，

为Y_i(jω)的共轭值，则每一段序列信号Z的自功率谱估计

可由公式

求得；每一段序列信号Z和输出值Y的互功率谱估计

可由公式

求得；N段序列信号Z的自功率谱均值

可由公式

求得；N段序列信号Z和输出值Y的互功率谱均值

可由公式

求得；序列信号Z与输出值Y之间的开环频率响应

图6示出了图3中频率响应计算单元3的结构原理。

频率响应计算单元3包括：信号采集模块31，用于采集反馈信号B、序列信号Z以及输出值Y；计算模块32，用于根据信号采集模块31采集的反馈信号B和序列信号Z计算第二偏差值A；开环频率响应计算模块33，用于根据计算模块32计算得到的第二偏差值A和信号采集模块31采集的反馈信号B计算得到该反馈控制系统的开环频率响应。

当频率响应计算单元3还用于计算该反馈控制系统的闭环频率响应时，频率响应计算单元3还可以包括：闭环频率响应计算模块34，用于根据信号采集模块31采集的序列信号Z和输出值Y。

本发明还提供了一种反馈控制系统的频率响应测量装置，其各部分及各部分的连接方式、功能如上所述，在此不再赘述。

本发明还提供了一种如上所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，如图7示出了该方法的流程，该方法包括以下步骤：

在步骤S101中，序列发生单元2生成预设时钟周期和循环周期的序列信号，并在给定值U为固定值时，产生并输出序列信号；其中，序列信号的时钟周期和循环周期根据测试频率范围的不同而不同。

在步骤S102中，第二比较单元1将序列发生单元2输出的序列信号Z与反馈检测单元输出的反馈信号B进行比较，并输出第二偏差值A。

在步骤S103中，频率响应计算单元3采集反馈信号B、序列信号Z以及输出值Y，并根据采集的反馈信号B和序列信号Z计算第二偏差值A，之后根据计算得到的第二偏差值A和反馈信号B计算得到该反馈控制系统的开环频率响应。

其中，频率响应计算单元3根据计算得到的第二偏差值A和反馈信号B计算得到该反馈控制系统的开环频率响应的步骤还可以进一步包括以下步骤：频率响应计算单元3将计算得到的第二偏差值A和反馈信号B分别均分为N(N为自然数，且N≥2)段，每一段均为序列信号的一个循环周期；对每一段第二偏差值A和反馈信号B分别进行加窗傅里叶变换；分别计算每一段第二偏差值A的自功率谱估计和每一段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱估计；根据计算得到的每一段第二偏差值A的自功率谱估计，计算N段第二偏差值A的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱估计，计算N段第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱均值；根据计算得到的第二偏差值A的自功率谱均值和第二偏差值A和反馈信号B的互功率谱均值，计算得到第二偏差值A与反馈信号B之间的频率响应，即为该反馈控制系统的开环频率响应。

本发明在根据采集的反馈信号B和序列信号Z计算第二偏差值A的步骤之前或之后，还可以包括以下步骤：频率响应计算单元3将序列信号Z和采集的输出值Y分别均分为N(N为自然数，且N≥2)段，每一段均为序列信号的一个循环周期；对每一段序列信号Z和输出值Y分别进行加窗傅里叶变换；分别计算每一段序列信号Z的自功率谱估计和每一段序列信号Z和输出值Y的互功率谱估计；根据计算得到的每一段序列信号Z的自功率谱估计，计算N段序列信号Z的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段序列信号Z和输出值Y的互功率谱估计，计算N段序列信号Z和输出值Y的互功率谱均值；根据计算得到的序列信号Z的自功率谱均值以及序列信号Z和输出值Y的互功率谱均值，计算得到序列信号Z和输出值Y之间的频率响应，即为该反馈控制系统的闭环频率响应。

由于本发明提供的反馈控制系统在内部集成设计有一反馈控制系统的频率响应测量装置，其通过向现有技术提供的反馈控制系统注入序列信号Z，并在系统内部采集信号以计算系统开环频率响应，避免了现有技术采用伺服分析仪从系统外部对系统进行测试时，由于系统的接口参数难以获取，因而无法实现对反馈信号的测量，从而无法完成对系统开环频率响应进行测量的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反馈控制系统，其特征在于，所述系统包括一反馈控制系统的频率响应测量装置，所述装置包括：

序列发生单元，用于在所述反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

连接在所述反馈控制系统的第一比较单元和所述反馈控制系统的反馈检测单元之间的第二比较单元，用于将所述序列发生单元输出的所述序列信号与所述反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元，用于采集所述反馈信号、序列信号以及所述反馈控制系统的输出值，并根据采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值，之后根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

2.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，所述频率响应计算单元根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应包括以下步骤：

所述频率响应计算单元将计算得到的所述第二偏差值和反馈信号分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为所述序列信号的一个循环周期；

对每一段所述第二偏差值和反馈信号分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段所述第二偏差值的自功率谱估计和每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段所述第二偏差值的自功率谱估计，计算N段所述第二偏差值的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计，计算N段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值；

根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应，即为所述反馈控制系统的开环频率响应。

3.如权利要求2所述的反馈控制系统，其特征在于，所述根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应的步骤表示为：

$G_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)=\frac{{\hat{S}}_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)}{{\hat{S}}_A\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，

为所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，

为所述第二偏差值的自功率谱均值，G_AB(jω)为所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应。

4.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，所述频率响应计算单元还用于根据所述序列信号和采集的输出值，计算得到所述反馈控制系统的闭环频率响应。

5.如权利要求1至3任一项所述的反馈控制系统，其特征在于，所述反馈控制系统是伺服驱动系统，所述频率响应计算单元包括：

信号采集模块，用于采集反馈信号、序列信号以及输出值；

计算模块，用于根据所述信号采集模块采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值；

开环频率响应计算模块，用于根据所述计算模块计算得到的所述第二偏差值和所述信号采集模块采集的所述反馈信号，计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

6.一种反馈控制系统的频率响应测量装置，其特征在于，所述装置包括：

序列发生单元，用于在反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

连接在反馈控制系统的第一比较单元和反馈控制系统的反馈检测单元之间的第二比较单元，用于将所述序列发生单元输出的所述序列信号与所述反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元，用于采集所述反馈信号、序列信号以及所述反馈控制系统的输出值，并根据采集的所述反馈信号和序列信号计算所述第二偏差值，之后根据计算得到的所述第二偏差值和反馈信号计算得到所述反馈控制系统的开环频率响应。

7.一种如权利要求6所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

序列发生单元生成预设时钟周期和循环周期的序列信号，并在反馈控制系统的给定值为固定值时，产生并输出序列信号；

第二比较单元将序列发生单元输出的所述序列信号与反馈检测单元输出的反馈信号进行比较，并输出第二偏差值；

频率响应计算单元采集反馈信号、序列信号以及输出值，并根据采集的反馈信号和序列信号计算第二偏差值，之后根据计算得到的第二偏差值和反馈信号计算得到反馈控制系统的开环频率响应。

8.如权利要求7所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，其特征在于，所述频率响应计算单元根据计算得到的第二偏差值和反馈信号计算得到反馈控制系统的开环频率响应的步骤包括以下步骤：

所述频率响应计算单元将计算得到的所述第二偏差值和反馈信号分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为所述序列信号的一个循环周期；

对每一段所述第二偏差值和反馈信号分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段所述第二偏差值的自功率谱估计和每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段所述第二偏差值的自功率谱估计，计算N段所述第二偏差值的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱估计，计算N段所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值；

根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应，即为所述反馈控制系统的开环频率响应。

9.如权利要求8所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，其特征在于，所述根据计算得到的所述第二偏差值的自功率谱均值和所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，计算得到所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应的步骤表示为：

$G_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)=\frac{{\hat{S}}_{\mathrm{AB}}\left(\mathrm{j\ω}\right)}{{\hat{S}}_A\left(\mathrm{\ω}\right)}$

其中，

为所述第二偏差值和反馈信号的互功率谱均值，

为所述第二偏差值的自功率谱均值，G_AB(jω)为所述第二偏差值与反馈信号之间的频率响应。

10.如权利要求7所述的反馈控制系统的频率响应测量装置的测量方法，其特征在于，所述方法在所述根据采集的反馈信号和序列信号计算第二偏差值的步骤之前或之后，还包括以下步骤：

频率响应计算单元将序列信号和采集的输出值分别均分为N段，N为自然数，且N≥2，每一段均为序列信号的一个循环周期；

对每一段序列信号和输出值分别进行加窗傅里叶变换；

分别计算每一段序列信号的自功率谱估计和每一段序列信号和输出值的互功率谱估计；

根据计算得到的每一段序列信号的自功率谱估计，计算N段序列信号的自功率谱均值，并根据计算得到的每一段序列信号和输出值的互功率谱估计，计算N段序列信号和输出值的互功率谱均值；

根据计算得到的序列信号的自功率谱均值以及序列信号和输出值的互功率谱均值，计算得到序列信号和输出值之间的频率响应，即为反馈控制系统的闭环频率响应。

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