[發明專利]一種基于系統辨識與頻響校正的傳感器動態補償方法

有效

• 申請號: 201810564896.4
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108759875B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 楊雙龍;楊睿;查富圓;邵春莉;劉厚德;谷恒;徐科軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01D3/036
• 分類號: G01D3/036
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 彭超

1.一種基于系統辨識與頻響校正的傳感器動態補償方法，用于根據傳感器的動態標定實驗數據設計傳感器的動態補償器，對傳感器的實際測量輸出進行動態補償，以提高其動態測量的時域跟隨性能和頻域測量帶寬，技術流程包括：動態階躍響應實驗、一次補償器辨識、二次補償器循環構造、傳感器時域動態補償，其特征在于：

先由動態階躍響應實驗獲取傳感器的動態標定實驗數據；再采用系統辨識法辨識傳感器的一次補償器；然后，根據傳感器經一次補償后的頻響特性進行誤差超限模態分析和二次補償器的循環構造，獲得傳感器的二次補償器；在實際測量應用中，采用一次補償器和二次補償器依次對傳感器的測量輸出進行動態補償。

2.如權利要求1所述的一種基于系統辨識與頻響校正的傳感器動態補償方法，其特征在于：二次補償器循環構造，即為根據傳感器經一次補償后的頻響特性分析制約其測量帶寬的誤差超限模態，并進行二次補償器的循環構造和二次補償后誤差超限模態的循環分析，直至在傳感器期望測量帶寬內無誤差超限模態；二次補償器循環構造的循環步驟為：前補償頻響計算→誤差超限模態判斷→低階誤差超限模態分析→二次補償器構造，循環結束條件為誤差超限模態判斷的結果為無誤差超限模態；

所述前補償頻響計算，為計算傳感器依次經前面設計的一次補償器和循環構造的二次補償器補償之后的頻響函數，計算分為一次前補償頻響計算和二次循環前補償頻響計算兩種情況；一次前補償頻響計算，即為進入二次補償器循環構造流程后的首次循環時的前補償頻響計算，先分別計算出傳感器的頻響函數G₀(jω)和一次補償器的頻響函數G₁(jω)，然后將兩者相乘得到傳感器經一次補償后的前補償頻響M₁(jω)及其幅頻特性|M₁(jω)|＝|G₀(jω)G₁(jω)|；二次循環前補償頻響計算，即為進入二次補償器循環構造流程后第2次循環之后的前補償頻響計算，在第i次循環中先計算第i-1次循環構造的二次補償器G_2,i-1(s)的頻響函數G₂,_i-1(jω)，然后將第i-1次循環計算的前補償頻響M_i-1(jω)與G_2,i-1(jω)相乘得傳感器在第i次循環中的前補償頻響M_i(jω)及其幅頻特性|M_i(jω)|＝|M_i-1(jω)G_2,i-1(jω)|；

所述誤差超限模態判斷，即為在傳感器的期望測量帶寬[0,ω_bd]內分析M_i(jω)是否存在幅值超出允許誤差帶e_tol的誤差超限模態m_i；若M_i(jω)中有誤差超限模態，則進行后續低階誤差超限模態分析和二次補償器構造，并循環；若M_i(jω)中無誤差超限模態，則二次補償器循環構造流程結束；

所述低階誤差超限模態分析，即為在所述誤差超限模態判斷步驟中判斷有誤差超限模態的情況下，分析二次補償器循環構造流程在第i次循環內的前補償頻響M_i(jω)在傳感器的期望測量帶寬[0,ω_bd]內的最低階誤差超限模態m_i的類型、誤差超限頻帶和極值點頻率；

所述二次補償器構造，即為針對M_i(jω)在期望測量帶寬[0,ω_bd]內的最低階誤差超限模態m_i，構造出與其對應的二次補償器G_2,i(s)，用于對誤差超限模態m_i進行頻響校正。