[发明专利]一种谐波与间谐波的检测方法

权利要求书

1.一种谐波与间谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对输入的原始信号进行采样得到离散信号序列；

S2、构建谐波与间谐波模型；

S3、对所述离散信号序列进行AR谱估计，得到所述谐波与间谐波模型中的基波角频率、各次谐波与间谐波所对应的角频率，以及谐波与间谐波的个数；

S4、基于所述离散信号序列通过对所述谐波与间谐波模型中幅值与相位参数的最优解进行分层递进求解，获取模型中幅值与相位的值；具体包括以下步骤：

S41、构建残差平方和模型对所述谐波与间谐波模型中的幅值和相位进行初步估计，得到所述谐波与间谐波模型中幅值与相位参数的初步估计值；具体包括以下步骤：

S411、将谐波与间谐波模型变换为矩阵相乘的形式，如下：

其中，n＝1,2,......N，N为谐波与间谐波的个数；

S412、基于所述步骤S1中所得的采样值构建残差平方和模型，计算残差平方和模型中C矩阵的最优解作为谐波与间谐波矩阵模型中的C矩阵值；

S413、根据所述C矩阵求得所述谐波与间谐波模型中的幅值和相位的初步估计值；

S42、以幅值与相位的初步估计值为起点，采用生产者、跟随者和逃逸者三种搜索方式，朝不同的搜索角度以不同的搜索步长进行搜索，得到所述谐波与间谐波模型中幅值与相位参数的最优解；

S5、根据步骤S3和S4所得的谐波与间谐波参数值确定所述谐波与间谐波模型。

2.根据权利要求1所述的谐波与间谐波检测方法，其特征在于，所述谐波与间谐波模型如下：

其中，N为谐波与间谐波的个数，V_n为对应的谐波与间谐波信号波形的幅值，为对应的谐波与间谐波相位，ω为基波的角频率，b_n表示基波角频率的倍数，其中n为1到N之间的整数，N为大于等于1的正整数。

3.根据权利要求1所述的谐波与间谐波检测方法，其特征在于，所述步骤S42中得到所述谐波与间谐波模型中幅值与相位参数的最优解的步骤包括：

S421、初始化群成员变量中的成员个数L，L为区间[300,600]中的整数；初始化最大迭代次数k_max以及收敛条件参数ε和ξ，k_max为区间[40,70]中的整数，1.0×10^-4≤ε≤1.5×10^-4，3×10^-8≤ξ≤5×10^-8；初始化群成员变量其中的每一个成员X都初始化为根据所述步骤S41得到的初步估计值，指定群成员变量中的生产者、跟随者和逃逸者；计算初始群成员变量的适应度值选取适应度值最小的成员作为局部最优解，记为其适应度值为

S422、开始一次迭代，采用生产者搜索策略更新生产者，采用跟随者搜索策略更新跟随者，采用逃逸者搜索策略更新逃逸者，得到当前的群成员变量为计算群成员变量的适应度值为选取适应度值最小的成员作为局部最优解，记为其适应度值为

S423、比较相邻两次迭代中局部最优解所对应的适应度值的大小，若当前迭代中的局部最优解所对应的适应度值较大，则将当前迭代的局部最优设置为上一次迭代中的局部最优解，当前迭代的局部最优解的适应度值设置为上一次迭代中局部最优解的适应度值；否则，保留当前迭代的最优解与其适应度值；

S424、重复执行步骤S422和步骤S423，进行迭代；

S425、当达到最大迭代次数或者满足收敛条件时则寻优结束，当前迭代的局部最优解即为所求的全局最优解X^*，即为谐波与间谐波模型中幅值与相位参数的最优解。

4.根据权利要求3所述的谐波与间谐波检测方法，其特征在于，所述适应度值的求解函数为估计值与实际采样值之差的均方根，适应度值可以反映适应度，适应度代表接近理想值的程度，适应度值越小，则适应度越高，也就越接近理想值，参数辨识也越精确。