应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法及系统，主要包括判断当前时刻电流有效值与当前时刻之前检测到的电流有效值的最大值的差的绝对值是否大于第一阈值，若是采用模糊推理变步长算法计算下一时刻搜索频率值，否则采用线性变步长算法计算；判断下一时刻搜索频率值是否达到最高搜索频率值，若是则将电流最大值对应的搜索频率值确定为谐振频率值，否则继续迭代直到满足；根据谐振频率值调整当前时刻频率值直到满足超声波换能器处于谐振频率点时电压相位与电流相位同相特性，实现更宽频域内超声波换能器谐振频率的搜索匹配跟踪，提高搜索跟踪时效性和精准性，保证谐振系统一直处于稳定谐振状态。

【技术实现步骤摘要】
应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法及系统
本专利技术涉及超声波电源
，具体涉及一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法及系统。
技术介绍
超声波电源通常称为超声波发生器，现阶段超声波电源广泛应用于超声波清洗、加工、诊断等领域。超声波电源的作用是将电能转换成与超声波换能器匹配的高频交流信号，其中，超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声波换能器是一种容性负载，所以超声波换能器与超声波发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。但是传统的超声波电源因为含有高次谐波会使输出电压出现畸变，且环境温度或者元器件的老化等原因会导致超声波换能器的谐振频率发生飘移，使谐振系统失谐。传统的解决办法是频率跟踪，但是传统的超声波频率跟踪方法往往需要在一定频率范围内搜索超声波电源谐振频率，需要花费大量的计算时间，导致谐振系统的过度周期很长。尤其在宽频超声波电源中，传统的超声波电源的频率搜索匹配和跟踪算法往往难以实现宽频域内的不同谐振频段的超声波换能器的频率跟踪问题，而且在宽频段信号的搜索过程中，对于离谐振点频率较远的信号往往信号较差，所以现有方法对宽频带的频率信号的搜索与检测很不理想。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法及系统。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，所述频率搜索匹配跟踪方法包括：获取当前时刻电流有效值、当前时刻搜索频率值、当前时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值；所述电流最大值为从起始时刻到当前时刻期间所检测到的最大的电流有效值；计算第一绝对值；所述第一绝对值为所述当前时刻电流有效值与所述电流最大值的差值的绝对值；判断所述第一绝对值是否大于设定的第一阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值大于所述第一阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值小于或者等于所述第一阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；根据所述下一时刻步长以及所述当前时刻搜索频率值，计算下一时刻搜索频率值；判断所述下一时刻搜索频率值是否达到设定的最高搜索频率值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值未达到所述最高搜索频率值，则获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值、下一时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值达到所述最高搜索频率值，则将整个搜索过程中的电流最大值对应的搜索频率值确定为谐振频率值；比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位；若所述当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位同相，则实现宽频超声波电源的谐振频率跟踪；若所述当前时刻频率值对应的电流相位超过电压相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，减少步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤；若所述当前时刻频率值对应的电压相位超过电流相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，增加步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤。可选的，在获取当前时刻电流有效值、当前时刻搜索频率值、当前时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值之前，所述频率搜索匹配跟踪方法还包括：对步长、电流最大值和谐振频率值进行初始化；电流最大值的初始值为0；谐振频率值的初始值为20KHz。可选的，所述获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值、下一时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤，具体包括：获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值；判断所述下一时刻电流有效值是否大于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示所述下一时刻电流有效值大于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，则将所述下一时刻电流有效值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值，将所述下一时刻搜索频率值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤；若所述第三判断结果表示所述下一时刻电流有效值小于或者等于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，则将所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值，将所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤。可选的，所述根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，减少步长，得到更新后的当前时刻频率值，具体包括：计算第二绝对值；所述第二绝对值为所述谐振频率值与所述当前时刻频率值的差值的绝对值；判断所述第二绝对值是否大于设定的第二阈值，得到第四判断结果；若所述第四判断结果表示所述第二绝对值小于或者等于所述第二阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第四判断结果表示所述第二绝对值大于所述第二阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；将所述当前时刻频率值与所述下一时刻步长的差值确定为更新后的当前时刻频率值。可选的，所述根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，增加步长，得到更新后的当前时刻频率值，具体包括计算第二绝对值；所述第二绝对值为所述谐振频率值与所述当前时刻频率值的差值的绝对值；判断所述第二绝对值是否大于设定的第二阈值，得到第五判断结果；若所述第五判断结果表示所述第二绝对值小于或者等于所述第二阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第五判断结果表示所述第二绝对值大于所述第二阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；将所述当前时刻频率值与所述下一时刻步长的和确定为更新后的当前时刻频率值。可选的，所述采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长，具体包括：建立模糊推理规则和变步长模糊推理系统；所述变步长模糊推理系统为其中，ik为k时刻电流有效值，ik+1为k+1时刻电流有效值，Δek为k+1时刻电流有效值与k时刻电流有效值的电流差值；Dk为控制器输出的反馈电流误差ej与控制器输出的当前时刻电流有效值ij的相关度函数，其中j＝k-n，n为所选取的所选取控制器阶数；Ffis为模糊推理函数，usk+1为推理得到的k+1时刻基步长，Δuk+1为k+1时刻步长变化量；根据所述当前时刻电流有效值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，确定相关度函数Dk推理级别和电流差值Δek推理级别；结合所述变步长模糊推理系统，根据所述电流差值Δek推理级别、所述相关度函数Dk推理级别分别确定下一时刻基步长推理级别和下一时刻步长变化量推理级别；根据所述下一时刻基步长推理级别和所述下一时刻步长变化量推理级别，结合所述模糊推理规则，确定下一时刻基步长和下一时刻步长变化量；根据所述下一时刻基步长和所述下一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，所述频率搜索匹配跟踪方法包括：获取当前时刻电流有效值、当前时刻搜索频率值、当前时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值；所述电流最大值为从起始时刻到当前时刻期间所检测到的最大的电流有效值；计算第一绝对值；所述第一绝对值为所述当前时刻电流有效值与所述电流最大值的差值的绝对值；判断所述第一绝对值是否大于设定的第一阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值大于所述第一阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值小于或者等于所述第一阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；根据所述下一时刻步长以及所述当前时刻搜索频率值，计算下一时刻搜索频率值；判断所述下一时刻搜索频率值是否达到设定的最高搜索频率值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值未达到所述最高搜索频率值，则获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值、下一时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值达到所述最高搜索频率值，则将整个搜索过程中的电流最大值对应的搜索频率值确定为谐振频率值；比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位；若所述当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位同相，则实现宽频超声波电源的谐振频率跟踪；若所述当前时刻频率值对应的电流相位超过电压相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，减少步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤；若所述当前时刻频率值对应的电压相位超过电流相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，增加步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，所述频率搜索匹配跟踪方法包括：获取当前时刻电流有效值、当前时刻搜索频率值、当前时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值；所述电流最大值为从起始时刻到当前时刻期间所检测到的最大的电流有效值；计算第一绝对值；所述第一绝对值为所述当前时刻电流有效值与所述电流最大值的差值的绝对值；判断所述第一绝对值是否大于设定的第一阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值大于所述第一阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第一判断结果表示所述第一绝对值小于或者等于所述第一阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；根据所述下一时刻步长以及所述当前时刻搜索频率值，计算下一时刻搜索频率值；判断所述下一时刻搜索频率值是否达到设定的最高搜索频率值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值未达到所述最高搜索频率值，则获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值、下一时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤；若所述第二判断结果表示所述下一时刻搜索频率值达到所述最高搜索频率值，则将整个搜索过程中的电流最大值对应的搜索频率值确定为谐振频率值；比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位；若所述当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位同相，则实现宽频超声波电源的谐振频率跟踪；若所述当前时刻频率值对应的电流相位超过电压相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，减少步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤；若所述当前时刻频率值对应的电压相位超过电流相位，则根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，增加步长，得到更新后的当前时刻频率值，并将所述更新后的当前时刻频率值替换所述当前时刻频率值，返回比较当前时刻频率值对应的电压相位与电流相位步骤。2.根据权利要求1所述的应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，在获取当前时刻电流有效值、当前时刻搜索频率值、当前时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值之前，所述频率搜索匹配跟踪方法还包括：对步长、电流最大值和谐振频率值进行初始化；电流最大值的初始值为0；谐振频率值的初始值为20KHz。3.根据权利要求1所述的应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，所述获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值、下一时刻及之前所检测到的电流最大值以及所述下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤，具体包括：获取下一时刻电流有效值、下一时刻搜索频率值；判断所述下一时刻电流有效值是否大于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示所述下一时刻电流有效值大于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，则将所述下一时刻电流有效值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值，将所述下一时刻搜索频率值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤；若所述第三判断结果表示所述下一时刻电流有效值小于或者等于所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值，则将所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值，将所述当前时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值确定为下一时刻及之前所检测到的电流最大值对应的搜索频率值，并返回计算第一绝对值步骤。4.根据权利要求1所述的应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，所述根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，减少步长，得到更新后的当前时刻频率值，具体包括：计算第二绝对值；所述第二绝对值为所述谐振频率值与所述当前时刻频率值的差值的绝对值；判断所述第二绝对值是否大于设定的第二阈值，得到第四判断结果；若所述第四判断结果表示所述第二绝对值小于或者等于所述第二阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第四判断结果表示所述第二绝对值大于所述第二阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；将所述当前时刻频率值与所述下一时刻步长的差值确定为更新后的当前时刻频率值。5.根据权利要求1所述的应用于宽频超声波电源的频率搜索匹配跟踪方法，其特征在于，所述根据所述谐振频率值和所述当前时刻频率值，增加步长，得到更新后的当前时刻频率值，具体包括计算第二绝对值；所述第二绝对值为所述谐振频率值与所述当前时刻频率值的差值的绝对值；判断所述第二绝对值是否大于设定的第二阈值，得到第五判断结果；若所述第五判断结果表示所述第二绝对值小于或者等于所述第二阈值，则采用模糊推理变步长算法计算下一时刻步长；若所述第五判断结果表示所述第二绝对值大于所述第二阈值，则采用线性变步长算法计算下一时刻步长；将所述当前时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华葵，郑松，
申请(专利权)人：杭州国彪超声设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33