一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法技術

本發明專利技術涉及的是一種諧波辨識方法，特別涉及一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法。（1）建立響應信號狀態空間模型；（2）遞推計算k時刻狀態向量估計值；（3）分解狀態向量估計值，提取出k時刻的諧波值。本發明專利技術所提供的一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法，能夠更快速、實時地得到響應信號諧波成分的更準確的信息，從而直接為諧波消除提供數據依據。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種諧波辨識方法，特別涉及。
技術介紹
正弦振動試驗是力學環境實驗中經常采用的一種實驗手段。正弦振動普遍存在于脈沖和振蕩所產生的振動中，是最基本的振動形式。用正弦信號作為激勵來產生相應的正弦振動來模擬振動環境，可用以驗證產品的結構設計、測試試件疲勞強度、檢驗加工制造的質量、分析共振頻率和共振駐點、研究結構的頻率響應特性。而且正弦振動試驗簡單易行、經濟可靠，在一些情況下被用作隨機振動的代替試驗。電液伺服振動臺是典型的非線性系統，內部受到伺服閥的死區、機械連接的間隙、液壓缸運動中的摩擦、流體的壓縮性等非線性因素的影響；系統外部受到供油壓力、流量和油溫非線性變化等干擾。所以在正弦振動試驗中輸出波形會有高次諧波，表現為響應信號的失真現象。響應信號失真現象降低了試驗的精度和有效性，極大的影響了試驗結果。為此非常有必要對電液伺服振動臺正弦振動試驗的響應信號諧波作辨識，以用作諧波消除的依據。從查到的專利和文獻來看，目前專門針對電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識問題還很少有人研究，辨識方法也主要是通過傅里葉變換、線性最小方差估計、神經網絡等方法，辨識精度和實時性都不高。在“中國知網”(http://www.cnk1.net/)上以“卡爾曼”和“諧波”為檢索關 鍵詞檢索到一些文獻。期刊文章“基于卡爾曼算法的有源濾波器諧波檢測方法”(杜曉華，樊紹勝.基于卡爾曼算法的有源濾波器諧波檢測方法[J].東北電力技術.2007，4.12-14.)和碩士學位論文“基于卡爾曼濾波算法的動態諧波狀態估計技術研究”(祝石厚.基于卡爾曼濾波算法的動態諧波狀態估計技術研究[D].重慶大學.2008)，這兩篇文章是分別針對電力系統和導航系統進行的，而且所要辨識的系統模型也與本專利技術不同，他們的方法都需要在卡爾曼濾波遞推計算后，再進行波形再現步驟來得到諧波值，增加了計算量，實時性差，不能像本專利技術一樣直接辨識得到各次諧波波形。在“中國搜索專利數據庫”(http://www.soopat.com/)和“中國知識產權數據庫”(http://www.cnipr.com/)中檢索到幾篇相關專利。專利“一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統波形再現控制方法”和專利“一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統隨機振動控制方法”都是卡爾曼濾波器在電液伺服系統中的應用，但是并不是用卡爾曼濾波作為辨識算法進行諧波辨識，與本專利技術有本質的區別。在 Scopus (http://www.scopus.com/)上以 “Kalman Filter”和“Harmonic”為檢索關鍵詞檢索到一些相關文獻。“Power system harmonic analysisusing the Kalman filter，，(Karen Kennedy, Gordon Lightbody, Robert Yacamin1.Powersystem harmonic analysis using the Kalman filter.Power Engineering SocietyGeneral Meeting, 2003, IEEE.13_17July2003.Toronto, Canada.)對于響應信號模型的假設是非線性的，所建立的響應信號只能用擴展卡爾曼濾波來進行辨識，與本專利有較大區別。“Self-Tuning of Kalman Filters for Harmonic Computation，，(Jose A.RosendoMacias, Senior Member, IEEE, and Antonio Gomez Exposito, Fellow, IEEE.Self-Tuningof Kalman Filters for Harmonic Computation.1EEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，VOL.21，N0.1, JANUARY2006.501-503.)辨識所得的是各次諧波的幅值和相位值，無法直接得到各次諧波波形，與本專利有較大差異。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種易于實現，能夠快速、實時地得到響應信號諧波成分的信息，并能直接用作諧波消除的電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法。本專利技術的目的是這樣實現的:本專利技術包括以下步驟:( I)建立響應信號狀態空間模型:在正弦振動試驗中，k時刻的響應信號表示為n個頻率為基頻整數倍的諧波成分之和可以表示為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）建立響應信號狀態空間模型：在正弦振動試驗中，k時刻的響應信號表示為n個頻率為基頻整數倍的諧波成分之和可以表示為s(k)=Σi=1nCi(k)sin(iω1k+φi(k))式中k——時刻序列；n——諧波階次；ω1——基波圓頻率ω1=2πf1/fs（rad/s），f1、fs為基波和系統采樣頻率（Hz）；iω1——第i次諧波的圓頻率（rad/s）；φi(k)——k時刻第i次諧波的相角（rad）；Ci(k)——k時刻第i次諧波的幅值（m/s2）。設狀態空間狀態向量x(k)=[x1(k)?x2(k)?...?x2n?1(k)?x2n(k)]T的2n個元素為x1(k)=C1(k)sin(ω1k+φ1(k))，x2(k)=C1(k)cos(ω1k+φ1(k))，……x2n?1(k)=Cn(k)sin(nω1k+φn(k))，x2n(k)=Cn(k)cos(nω1k+φn(k))噪聲影響下包含n次諧波的響應信號狀態方程和測量方程可表示為：x(k+1)=A(k)x(k)+w(k)z(k)=B(k)x(k)+v(k)式中z(k)——測量值，z(k)=s(k)，1×1矩陣；A(k)——狀態轉移矩陣，A(k)=T1...0.........0...Tn,其中Ti=cos(iω1)sin(iω1)-sin(iω1)cos(iω1);B(k)——測量矩陣，B(k)=[1?0?…?1?0]；w(k)——為狀態轉移過程噪聲；v(k)——測量噪聲。（2）遞推計算k時刻狀態向量估計值a)計算k時刻一步預測狀態向量x^-(k)x^-(k)=A(k-1)x^(k-1),b)計算k時刻一步預測均方誤差P?(k)?P?(k)=A(k?1)P(k?1)AT(k?1)+Q(k?1)，c）計算k時刻卡爾曼濾波增益K(k)?K(k)=P?(k)BT(k)[B(k)P?(k)BT(k)+R(k)]?1，d）計算k時刻狀態向量估計值x^(k)x^(k)=x^-(k)+K(k)[z(k)-B(k)x^-(k)],e）計算k時刻估計均方誤差P(k)?P(k)=[I?K(k)B(k)]P?(k)，式中Q(k)——過程噪聲w(k)的相關矩陣；R(k)——測量噪聲v(k)的相關矩陣。（3）分解狀態向量估計值提取出k時刻的諧波值：狀態向量中的x2i?1(k)元素即可表示k時刻i次諧波的值，分解狀態向量估計值后直接得到。FDA00003021289900014.jpg,FDA00003021289900023.jpg,FDA00003021289900024.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)建立響應信號狀態空間模型: 在正弦振動試驗中，k時刻的響應信號表示為n個頻率為基頻整數倍的諧波成分之和可以表示為2.根據權利要求1所述的一種電液伺服振動臺正弦振動試驗諧波辨識方法，其特征在于:所述分解狀態...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚建均，狄多濤，姜貴林，高爽，嚴寒，肖蕊，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：