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专利号: 2025109789158
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤一,通过预先构建的信号获取模型,基于永磁同步电机的频率噪声产生特征,采集音频信号;

步骤二,利用预先构建的幅值动态处理模型,对音频信号进行自适应压缩处理,在保留音频主体特征的前提下降低音频信号的幅值,得到能够降低电机噪音的宽频谱高频注入信号;

步骤三,采用预先构建的信号频域处理模型,基于希尔伯特变换机制,对宽频谱高频注入信号进行频域变换,得到混频信号;

步骤四,使用预先构建的转子位置计算模型,对混频信号进行处理,获得转子位置信息,实现基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制。

2.如权利要求1所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤一,通过预先构建的信号获取模型,基于永磁同步电机的频率噪声产生特征,采集音频信号的方法如下:根据永磁同步电机的频率噪声产生特征,计算注入信号的所需频谱;

基于所需频谱,生成符合频谱要求的音频特征标准信息;

根据音频特征标准信息,采集自然界中的关于流水或雨声的音频信号。

3.如权利要求1所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤二,利用预先构建的幅值动态处理模型,对音频信号进行自适应压缩处理,在保留音频主体特征的前提下降低音频信号的幅值,得到能够降低电机噪音的宽频谱高频注入信号的方法如下:步骤21,提取音频信号中的有限长信号,得到初始信号序列;

步骤22,对初始信号序列进行自适应压缩处理,在保留音频主体特征的前提下初步降低初始信号序列的幅值,得到压缩后的预注入序列;

步骤23,基于信号的本征时变特性,对预注入序列做经验模态分解,获取其第一阶本征模态函数,用于保留信号主体听觉感受,又能使上下包络线相对于时间轴局部对称,以保证响应电流均值稳定在零附近;

步骤24,对保留的本征模态函数按电流环频率重采样,以获得注入次序信号序列;并基于饱和限幅函数,对注入次序信号序列作饱和限幅处理,以去除信号无效尖峰脉冲,以此得到宽频谱高频注入信号。

4.如权利要求3所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤21,提取音频信号中的有限长信号,得到初始信号序列的方法如下:设置上截止频率和下截止频率;上截止频率用于防止采样混叠,其值为小于电流环频率;下截止频率用于使得提取出的信号远离电机运行基频,其值大于额定频率;

根据上截止频率和下截止频率,提取音频信号中的有限长信号;

对有限长信号进行带通滤波处理,去除无效频段,得到滤波信号;

根据滤波信号以及带通滤波器的冲激响应,计算得到初始信号序列。

5.如权利要求3所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤22,对初始信号序列进行自适应压缩处理,在保留音频主体特征的前提下初步降低初始信号序列的幅值,得到压缩后的预注入序列的方法如下:获取初始信号序列,并实时监测初始信号序列的幅值;

根据初始信号序列、压缩阈值和压缩倍率,计算瞬时目标增益减少量,用以抑制超过阈值的信号;

根据幅值、压缩器启动时间常数和释放时间常数,计算得到平滑系数;

基于瞬时目标增益减少量以及平滑系数,计算自适应控制的增益减少量,以抑制信号幅值;

根据初始信号序列和增益减少量,在保留音频主体特征的前提下,得到压缩后的预注入序列。

6.如权利要求1所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤三,采用预先构建的信号频域处理模型,基于希尔伯特变换机制,对宽频谱高频注入信号进行频域变换,得到混频信号的方法如下:将宽频谱高频注入信号分解成若干余弦函数之和的形式,得到信号函数表达式;

基于信号函数表达式,对注入信号进行傅里叶变换,得到信号频域表示式;

根据信号频域表示式,利用希尔伯特变换机制,对正频率分量引入‑90度相移,对负频率分量引入90度相移,得到算子表达式;

对算子表达式进行希尔伯特变换,得到频域变换后的信号变换表达式;

用逆傅里叶变换对信号变换表达式进行时域信号恢复,得到相干信号;

结合信号变换表达式以及相干信号,得到响应电流计算公式;

根据响应电流计算公式,得到混频信号。

7.如权利要求1所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:步骤四,使用预先构建的转子位置计算模型,对混频信号进行处理,获得转子位置信息的方法如下:将混频信号投影到坐标系下,得到第一信号投影表达式;

对信号投影表达式进行绝对值和低通滤波操作,得到信号转换表达式;

再将信号转换表达式反投影到坐标系下,得到第二信号投影表达式;

基于第二信号投影表达式,构造正交锁相环,通过比例积分控制器和积分器获得转子位置信息。

8.如权利要求7所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:构造正交锁相环的方法如下:

将第二信号投影表达式中的正交分量,分别与锁相环前一周期的估计角度的正余弦值进行乘法运算,得到乘法运算结果;

对乘法运算结果执行差值计算,生成转子估计位置误差信号;

将转子估计位置误差信号输入比例积分控制器中进行动态调节,当所述转子估计位置误差信号收敛至零时,得到转子估计电角速度;

通过积分器对转子估计电角速度进行积分运算,得到转子估计位置;

将转子估计电角速度经单位换算与电机极对数增益,得到机械转速的估计值;再根据机械转速的估计值,得到三相驱动电压,以此完成正交锁相环的构造。

9.如权利要求1所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法,其特征在于:还包括,步骤五,利用预先构建的位置精度分析模型,对转子位置信息进行评估,得到评估结果,其包括以下步骤:建立响应电流计算公式,并添加系统随机噪声干扰项,得到交轴高频响应电流,所述交轴高频响应电流为有效信号与噪声的叠加;

根据交轴高频响应电流,得到输入信噪比计算公式;

通过同步乘法器将交轴高频响应电流与经过希尔伯特变换后的高频载波相乘,并进行低通滤波,得到输出信号;

根据噪声项功率,计算得到输出噪声功率,并使得输出信号的功率不变;

基于输出噪声功率,对输入信噪比计算公式进行转换,得到输出信噪比计算公式;

根据输出信噪比计算公式,得到输出信噪比;

基于输出信噪比,对转子位置信息进行精度分析,得到评估结果。

10.基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制系统,其特征在于:其包括:

一个或多个处理器;

存储装置,用于存储一个或多个程序;

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1‑9任一所述的基于宽频谱高频注入的永磁同步电机降噪控制方法。