【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種傳感器動態模型參數辨識方法，屬于信息技術信號處理及測控領域，尤其涉及一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法。
技術介紹
加速度計是一種被廣泛應用于測量載體(如機械設備或建筑結構等)所受沖擊或振動的傳感器，為振動分析及故障檢測的數據來源。在線性動態范圍內，加速度計通常等效為一個單自由度質量彈簧阻尼系統，質量塊內置于加速度計殼體內被彈簧及阻尼器支撐。質量塊作用在加速度計壓電元件上，壓電元件產生正比于質量塊相對于殼體位移的電荷量輸出。對加速度計輸出加速度的測定，是將該加速度計與電荷放大器相連，加速度計的輸出作為電荷放大器的輸入，測量信號實際為被放大的加速度計的輸出。利用加速度計的輸入輸出信號及離散傅里葉變換(DFT)方法所獲得的加速度計頻率響應非參數模型，具有一定精度，但諧振頻率及對應的諧振幅值受頻率分辨率限制，誤差較大。當采樣頻率和采樣數據長度一定時，采用上述方法無法通過提高頻率分辨率減小諧振頻率及諧振幅值的誤差。
技術實現思路
本專利技術以提高加速度計模型參數辨識精度及計算效率為目的。在直接傅里葉變換求取加速度計頻率響應估計的基礎上，通過細化頻響曲線諧振頻率及頻率為零的頻率點(以下簡稱為零頻)附近區域，僅通過兩個特征點坐標值，經簡單計算，便可得到加速度計動態模型結構參數，實現基于單自由度質量彈簧阻尼系統的加速度計動態模型參數辨識，具有較強抗噪性能，且計算過程快速、穩定。一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，包括以下步驟：步驟一：通過加速度計絕對法沖擊校準實驗獲取加速度計輸入輸出數據及數據截取；步驟二：對步驟一...
【技術保護點】
一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，步驟一：通過加速度計絕對法沖擊校準實驗獲取加速度計輸入輸出數據及數據截取；步驟二：對步驟一所獲得的輸入輸出數據進行離散傅里葉變換，確定加速度計頻率響應估計；對頻率響應估計進行分析，得到諧振頻率一步估計值；步驟三：利用頻譜細化方法對諧振頻率及零頻附近區段細化，得到諧振幅值諧振頻率及零頻幅值二步估計值；步驟四：利用模型參數與特征點坐標二步估計值關系，確定加速度計動態模型結構參數估計，實現基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識。
【技術特征摘要】
1.一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟，步驟一：通過加速度計絕對法沖擊校準實驗獲取加速度計輸入輸出數據及數據截??；步驟二：對步驟一所獲得的輸入輸出數據進行離散傅里葉變換，確定加速度計頻率響應估計；對頻率響應估計進行分析，得到諧振頻率一步估計值；步驟三：利用頻譜細化方法對諧振頻率及零頻附近區段細化，得到諧振幅值諧振頻率及零頻幅值二步估計值；步驟四：利用模型參數與特征點坐標二步估計值關系，確定加速度計動態模型結構參數估計，實現基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識。2.根據權利要求1所述的一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，其特征在于：所述步驟一，具體包括，基于加速度計絕對法沖擊校準實驗，利用數據采集軟硬件采集沖擊激勵加速度及加速度計響應的時間序列；加速度計絕對法沖擊校準實驗的裝置是依據ISO16063-13絕對法沖擊校準標準建立的沖擊激勵系統，要求沖擊激勵加速度信號頻率響應范圍能夠覆蓋加速度計諧振頻率；數據采集系統的采樣頻率為fs；將得到的時間序列進行截取，去掉數據中激勵作用之前的部分與響應結束之后的部分，以保留信噪比較大的數據部分，即保留沖擊激勵有效作用的數據部分，用于后續處理計算。3.根據權利要求1所述的一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，其特征在于：所述步驟二，具體包括：利用步驟一所獲得的輸入加速度時間序列和加速度計輸出時間序列，分別記為u(k)和y(k)，k＝0,1,2,...,N-1，N為時間序列長度，k為離散數據序號；利用公式(1-1)確定輸入加速度離散頻譜U(l)和加速度計輸出離散頻譜Y(l)，l為離散譜線序號，利用公式(1-2)確定加速度計頻率響應估計 U ( l ) = Σ k = 0 N - 1 u ( k ) [ cos ( 2 π N l k ) - j sin ( 2 π N l k ) ] Y ( l ) = Σ k = 0 N - 1 y ( k ) [ cos ( 2 π N l k ) - j sin ( 2 π N l k ) ] - - - ( 1 - 1 ) ]]>其中， G ^ ( jω l ) = Y ( l ) * U ‾ ( l ) U ( l ) * U ‾ ( l ) - - - ( 1 - 2 ) ]]>其中，為U的共軛；利用公式(1-3)確定Δf，確定橫坐標序列確定幅頻特性縱坐標序列確定相頻特性縱坐標序列其中，為頻率響應估計的模，為頻率響應估計的相角，所述相角單位為弧度；繪出加速度計頻率響應估計曲線，確定幅值峰值點橫坐標值，記為則即為加速度計諧振頻率一步估計值； Δ f = f s N - - - ( 1 - 3 ) . ]]>4.根據權利要求1所述的一種基于細化譜分析的加速度計動態模型結構參數辨識的方法，其特征在于：所述步驟三，具體包括：以為中心頻率，確定諧振頻率附近頻率響應特征區域λ為調整因子，取值為2～5；利用公式(1-3)確定Δf；確定細化段數為L，確定細化離散頻率序列 f = [ ( ω ^ x - λ Δ f ) , ( ω ^ x - λ Δ f + 2 λ Δ f L ) , ( ω ^ x - λ Δ f + 2 ×...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王建林，魏青軒，趙利強，于濤，王穎，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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