[发明专利]一种采用多时间尺度不完全S变换估计谐波参数的方法

权利要求书

1.一种采用多时间尺度不完全S变换估计谐波参数的方法，该方法使用时间尺度确定模块(1)、不完全S变换计算模块(2)、谐波参数估计模块(3)共3个依次连接的功能模块，其特征在于，时间尺度确定模块(1)用于确定各关注频率点计算的数据抽样比例，并将抽样的数据分别存入分配给每个频率点的统一长度的缓冲区，一旦某个频率点的缓冲区被抽样数据填满，便输出至不完全S变换计算模块(2)进行不完全S变换计算，若有两个以上频率点的缓冲区同时被填满，则根据关注频率点序号从大到小排队将缓冲区的数据送入不完全S变换计算模块(2)进行计算，谐波参数估计模块(3)根据不完全S变换计算模块(2)得到的复数向量估计谐波的瞬时幅值、相位和频率参数。

2.根据权利要求1所述的一种采用多时间尺度不完全S变换估计谐波参数的方法，其时间尺度确定模块(1)根据频率比值规则确定各关注频率点计算的数据抽样比例，其特征在于，所述频率比值规则采用如下计算步骤：

A1：采集10个基频周期数据做FFT运算，根据FFT频谱的功率谱包络动态测度识别数据的关注频率点，关注频率点的个数记为M，M个关注频率点的序号从小到大依次为n₁，n₂，…，n_M，进入步骤A2；

A2：根据下式计算各关注频率点对应的频率：

f_i＝n_i/(NT),i＝1,2,…,M

式中N为数据的总点数，T为采样周期，NT为数据的总时长，进入步骤A3；

A3：给每个关注频率点分配1个长度为L＝W×V的缓冲区，W为抽取系数，V为数据f_i频率分量的分析周波数，计算时W取5～10之间的整数，V取大于3的整数，进入步骤A4；

A4：计算采样频率f_s与关注频率点对应频率f_i的比值并取整：

I_i＝int[f_s/(W×f_i)],i＝1,2,…,M

式中int[]表示四舍五入取整运算，进入步骤A5；

A5：按I_i间隔抽取数据分别存入对应的缓冲区，一旦某个频率点的缓冲区被抽样数据填满，便输出至不完全S变换计算模块(2)进行不完全S变换计算，若有两个以上频率点的缓冲区同时被填满，则根据其对应频率f_i从高到低排队将缓冲区的数据送入不完全S变换计算模块(2)进行计算。

3.根据权利要求1所述的一种采用多时间尺度不完全S变换估计谐波参数的方法，所述谐波参数估计模块(3)根据不完全S变换计算模块(2)的计算结果实现谐波参数估计，其特征在于，估计谐波参数采用如下计算步骤：

B1：根据不完全S变换计算模块(2)对频率点n_i的计算结果，即复数向量v，提取v的中部数据段记为v_c，v_c点数为L₁＝L－2W，即丢弃v两端各W点数据，进入步骤B2；

B2：对复数向量v_c求幅值，得到数据对应频率f_i分量的谐波瞬时幅值向量的估计值，即：

进入步骤B3；

B3：计算v_c的动态辐角Φ向量，Φ＝actan[imag(v_c)/real(v_c)]，式中actan[]表示求反正切，imag()表示求虚部，real()表示求实部，进入步骤B4；

B4：利用下式求瞬时频率向量的估计值：

式中T_s表示抽样后的采样周期，进入步骤B5；

B5：利用下式求得瞬时相位向量的估计值：

式中％表示求模运算，Φ₀为Φ向量的初始值，由下式得到：

式中k₀表示Φ向量的中点序号，进入步骤B6；

B6：输出该频率点对应的谐波分量瞬时幅值向量、频率向量和相位向量的估计值完成该数据的参数估计。

4.根据权利要求1所述的一种采用多时间尺度不完全S变换估计谐波参数的方法，其时间尺度确定模块(1)采用权利要求2所述频率比值规则的计算步骤中，步骤A3给每个关注频率点分配1个长度为L缓冲区，数据填满缓冲区后输出至不完全S变换计算模块(2)，其特征在于，在循环计算过程中，缓冲区中的数据采用如下步骤进行更新：

C1：缓冲区数据左移(L－2W)位，进入步骤C2；

C2：新抽取的数据从缓冲区右侧(L－2W－1)位开始填充，缓冲区填满后按照权利要求项2步骤A5进行处理，返回步骤C1，如此周而复始更新缓冲区中数据。