[发明专利]一种基于调制函数的加速度计测量通道延迟时间估计方法

说明书

本发明公开了一种基于调制函数的加速度计测量通道延迟时间估计方法，属于测量与控制技术领域。本发明针对加速度计绝对法校准过程中测量通道的时间延迟，通过构建调制函数，将表征加速度计动态特性的微分方程转换为一种包含测量通道延迟时间的加速度计连续时间动态模型；通过极小化预测误差准则函数，估计加速度计测量通道延迟时间和动态模型参数。本发明解决了加速度计输入输出数据时序不一致的问题，得到了时序一致的数据，且直接对加速度计连续时间动态模型进行参数辨识，避免了模型离散化引入的误差，提高了加速度计动态模型参数辨识精度。

技术领域

本发明涉及一种加速度计测量通道延迟时间估计方法，属于测量与控制技术领域，尤其涉及一种基于调制函数的加速度计测量通道延迟时间估计方法。

背景技术

加速度计作为一种惯性测量器件，广泛应用于航空航天、车辆工程、机械等领域，加速度计的动态模型对其动态特性的测试与分析有重要的意义和应用价值。

现有的加速度计动态模型参数辨识方法假设信号测量过程中不存在时间延迟，实际上加速度计激励信号采集通道和响应信号采集通道都存在信号时间延迟，测量通道时间延迟受实验条件和环境变化的影响，在一定范围内随机变化，即存在延迟失配。测量通道延迟失配会导致加速度计输入输出数据时序不一致，使得加速度计相频特性超前，难以通过人工调整消除测量通道延迟失配，且较大的测量通道延迟失配对加速度计动态模型参数辨识产生较大的误差。因此在加速度计动态模型参数辨识中对测量通道延迟时间进行迭代估计，结合得到的延迟时间对加速度计输入输出数据时序进行迭代修正，根据辨识结果收敛的最优延迟时间，获得时序一致的输入输出数据，提高加速度计动态模型参数辨识精度。

发明内容

本发明以获取加速度计信号测量通道延迟时间，提高加速度计动态模型参数辨识精度为目的，通过构建调制函数，将表征加速度计动态特性的微分方程转换为一种包含测量通道延迟时间的加速度计连续时间动态模型；利用极小化预测误差准则函数，估计加速度计测量通道延迟时间和动态模型参数。本发明解决了加速度计输入输出数据时序不一致问题，得到了时序一致的数据，且直接对加速度计连续时间动态模型进行参数辨识，避免了模型离散化引入的误差，提高了加速度计动态模型参数辨识精度。

一种基于调制函数的加速度计测量通道延迟时间估计方法，包括以下步骤：

步骤一：构建三角调制函数，利用三角调制函数将表征加速度计动态特性的微分方程转换为代数方程，得到加速度计连续时间动态模型；

步骤二：在加速度计连续时间动态模型中引入测量通道延迟因子项，构建包含未知参数的增广矩阵，利用负梯度算法得到表征测量通道延迟时间及加速度计动态特性的观测向量，建立含有未知延迟时间的加速度计连续时间动态模型；

步骤三：构建预测误差准则函数，对误差准则函数进行极小化求解，迭代计算增广矩阵，得到加速度计测量通道延迟时间，依据增广矩阵中参数与表征加速度计动态特性的参数间关系，确定表征加速度计动态特性的三个参数。

所述步骤一，具体包括：

构建三角调制函数

其中，h(t)表示调制函数，m表示调制函数指数，T为调制函数窗口宽度，

ω₀＝2π/T。三角调制函数的一阶导数和二阶导数为

表征加速度计动态特性的微分方程为

其中，ω_n和δ分别表示加速度计的固有频率和等效阻尼比；ρ＝-κη为简化符号量，κ为前置放大器增益系数，η为加速度计内部转化元件的转换常数；a为加速度计输入加速度，y为加速度计输出电压，和为对应一阶导数和二阶导数。