[发明专利]Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法

说明书

本发明涉及触觉感知技术领域，提供一种Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法，该方法包括：设计并输出变幅度Chirp信号；输出所述变幅度Chirp信号激励马达，得到第一输出，并对所述第一输出使用傅里叶变换得到频域响应；根据所述频域响应使用变幅度Chirp信号的逆信号频域解析计算马达系统响应函数H(t)；使用所述马达系统响应函数H(t)通过转换矩阵转换得到函数Kernals；由变幅度Chirp信号与所述核函数Kernals得到模型输出y_est；使用所述模型输出y_est与马达实际输出对比得到差异模型误差。通过本发明提供技术方案，缩短了对马达Hammerstein模型系统的辨识时间，较大地提升了马达模型的辨识效率，进一步提升建模对马达系统的设计，提高了用户触觉反馈的体验效果。

【技术领域】

本发明涉及触觉感知技术领域，尤其涉及一种Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法。

【背景技术】

线性马达作为一种用户体验更好的触觉反馈器件，日渐在手机等移动终端上得到广泛应用。为了实现对线性马达系统更精确的控制，提高马达建模精度十分必要。

现有技术中一般利用恒定幅度Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法。其缺点为，实际非线性系统不同频率最大可承受安全电压(极限电压)不是恒定值。如果使用恒定幅度Chirp信号进行辨识，则只能使用整个辨识频率范围内极限电压最小值以下的电压进行系统辨识。

前期工作已经发现，对于线性马达系统，不同幅度信号具有不同的核函数，某一电压下核函数用于其它电压会引起较大误差。由于起始处f0极限电压小，且大电压时特定频率存在异向打壳现象(打壳现象即马达振子打到马达外壁上，在实际使用中应极力避免这种现象发生)，恒定幅度Chirp信号无法避免在达到较大电压发生打壳现象，这使得恒定幅度Chirp信号可用幅度限制在较小的电压范围，这限制了核函数应用的电压范围，也就限制了对Hammerstein模型系统辨识，进而影响到后续的建模对马达的驱动，这样影响了后续马达系统的设计，影响到用户体验触觉反馈的效果差。

【发明内容】

本发明提供一种Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法，实现和step序列信号一样任意设计序列频率与幅度，step序列信号形式为一段一段的单频连续信号，每段之间频率逐渐变化，像step即阶梯一样；而Chirp信号是频率连续变化的连续信号，利用Chirp信号的优点缩短马达Hammerstein模型系统的辨识时间。

为实现上述目的，本发明提供一种Chirp信号Hammerstein模型系统辨识方法包括：

步骤S10：设计并输出变幅度Chirp信号x(t)；

步骤S20：使用所述变幅度Chirp信号x(t)激励马达，得到第一输出，并对所述第一输出使用傅里叶变换得到频域响应；

步骤S30：根据所述频域响应使用变幅度Chirp信号x(t)的逆信号频域解析计算马达系统响应函数H(t)；

步骤S40：使用所述马达系统响应函数H(t)通过转换矩阵转换得到核函数Kernals；

步骤S50：由变幅度Chirp信号x(t)与所述核函数Kernals得到模型输出y_est；

步骤S60：将所述模型输出y_est与所述第一输出对比得到差异模型误差。

进一步地，所述变幅度Chirp信号x(t)通过以下公式计算得到：

其中，f₁为Chirp的起始频率，a(t)为幅度，t为时间，即a(t)为随时间变化的频率的函数，T为Chirp信号时长，f₂为Chirp信号截止频率。