[发明专利]基于双通道欠采样的非理想多阻尼谐波信号参数测量方法有效

专利信息
申请号: 202110103500.8 申请日: 2021-01-26
公开(公告)号: CN112964931B 公开(公告)日: 2022-07-15
发明(设计)人: 黄国兴;倪安;卢为党;彭宏;张昱 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: G01R23/16 分类号: G01R23/16
代理公司: 杭州斯可睿专利事务所有限公司 33241 代理人: 王利强
地址: 310014 浙江省*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 双通道 采样 理想 阻尼 谐波 信号 参数 测量方法
【权利要求书】:

1.一种基于双通道欠采样的非理想多阻尼谐波信号参数测量方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

步骤一,初始化生成非理想MEDS信号,信号具有如下形式:

其中,t∈(0,T),ck是复振幅,sk=rk+j2πfk是复频率,k=1,2,…K,rk是阻尼因子,fk是极点频率,K为未知的频率分量个数,σ(t)是模型匹配误差信号,由于真实信号与MEDS信号不能完全匹配,在模型中引入了模型匹配误差信号σ(t);

步骤二,控制信号控制开关,从而将MEDS信号进行分流,首先通过控制信号将控制开关拨置主采样通道所在支路,此时,主采样通道对所得分流MEDS信号进行采样,然后再通过控制信号将控制开关拨置副采样通道所在支路,此时,副采样通道对所得分流MEDS信号进行采样;

步骤三,控制信号将开关拨置主采样通道所在支路,主采样通道对所得分流MEDS信号进行采样,采样时钟CLK1对分流信号进行均匀采样,采样率为fs,采样值表示如下:

其中,K为未知的分量个数,ck表示复振幅,sk=rk+j2πfk表示复频率,rk表示阻尼因子,fk表示极点频率,n∈Z+,σ[n]表示σ(t)被时钟CLK1采样后的样本值;

步骤四,建立优化模型,降低模型匹配误差的影响,由于分量个数K未知且模型匹配误差σ(t)≠0,通过最小化σ(t)的能量来找到最优的分量K和最优的参数

步骤五,将采样值x[n]输入到振幅和频率分量个数的最优估计算法,从而得到最优的K及P表示超过阈值的有效估计值的个数,P≤K;

步骤六,将参数估计值输入到反馈采样速率生成器模块,计算副采样通道的采样速率f′s,且f′s满足下式:

其中,a,b∈{0,1,…,K-1},m∈{-(2Q-2),-(2Q-3),…,2Q-2},fs是采样速率,0<fs<fmax,fmax为信号频率上限,当采样值被噪声干扰时,为了提高方法的鲁棒性,反馈采样速率生成器模块产生的采样速率f′s需要满足下式:

其中,rem{(·),1}表示(·)除以1后的余数,ε表示由噪声强度决定的一个阈值;

步骤七,控制信号将开关拨置副采样通道,副采样通道对所得分流信号进行采样,采样时钟CLK2对信号进行均匀采样,采样率为f′s,采样值表示如下:

其中,c′k为复振幅,T′s=1/f′s为采样周期,σ[n′]为模型匹配误差信号的采样值,n′=0,1,…,N′-1,然后运行振幅和频率分量个数的最优估计算法,采样值x′[n′]经过该算法,得到估计值

步骤八,将参数估计值和输入到联合估计参数算法中,复频率和复振幅用和联合估计得到。

2.如权利要求1所述的基于双通道欠采样的非理想多阻尼谐波信号参数测量方法,其特征在于,所述步骤四的过程如下:

步骤4.1,建立的优化模型表示如下:

由于(3)转换为:

步骤4.2,由于输入的非理想MEDS信号x(t)是未知的,即公式(4)无法求解,用公式(2)所得采样值代替x(t),则公式(4)转化为下式:

其中,频率分量个数K和参数均为未知量,则公式(5)用下式描述:

其中,

公式(7)称为优化目标函数。

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