[發(fā)明專利]基于內(nèi)置編碼器信息的廣義差分濾波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910270140.3
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109883692B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 趙明;馬志鵬;陳帥;焦金陽;丁傳倉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/025;G01M13/028
• 代理公司: 61215 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務所
• 代理人: 賀建斌

1.基于內(nèi)置編碼器信息的廣義差分濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，利用編碼器數(shù)據(jù)采集卡與工控機硬件，通過Labview平臺對編碼器信號進行高頻采樣和預處理，得到測試軸的角位置信號，記為x；

步驟二，將信號x隨機截取等長N段作為測試樣本，記為[x₁,x₂,...,x_N]，其中為m維空間；

步驟三，構(gòu)建核脊回歸(KRR)模型，并將測試樣本x_i分別輸入到核脊回歸(KRR)模型中，輸出對應測試樣本的平滑結(jié)果，記為

步驟四，計算每個測試樣本x_i與其平滑結(jié)果的均方誤差(MSE)，根據(jù)最小均方誤差優(yōu)化核脊回歸(KRR)模型；

步驟五，結(jié)合優(yōu)化后的核脊回歸(KRR)模型，計算任意l階廣義差分濾波器系數(shù)g_l；

步驟六，將編碼器信號x輸入l階廣義差分濾波器，與濾波器系數(shù)g_l做卷積，從而得出任意l階的數(shù)值差分結(jié)果；

所述的步驟五計算任意l階廣義差分濾波器系數(shù)g_l的具體方法為：

通過公式(5)計算任意l階短時高斯核窗函數(shù)；

g_l＝κ^(l)(K+λI)^-1,κ^(l)＝[k(t,t₁)^(l),k(t,t₂)^(l),...,k(t,t_m)^(l)]. (5)

其中m為窗長參數(shù)，計算得到任意l階廣義差分濾波器系數(shù)g_l。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)置編碼器信息的廣義差分濾波方法，其特征在于：所述的步驟三的具體方法為：

引入“核技巧”，采用高斯核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維空間，公式為：

其中x_s,x_t是多維列向量，σ為高斯核函數(shù)參數(shù)，與濾波帶寬有關(guān)，根據(jù)公式(2)，利用高斯核函數(shù)構(gòu)建核脊回歸(KRR)模型，并將測試樣本x_i分別輸入到該模型中，輸出對應測試樣本的平滑結(jié)果，記為

其中K為核矩陣，該核矩陣中第i行第j列中的元素記為K(i,j)，且K(i,j)＝k(t_i,t_j)，t_i,t_j為觀測樣本時刻，I為單位矩陣，λ為正則化參數(shù)，與數(shù)據(jù)噪聲量有關(guān)，其選取方式如步驟四所示。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)置編碼器信息的廣義差分濾波方法，其特征在于：所述的步驟四的具體方法為：

根據(jù)公式(3)計算行星齒輪每個齒的嚙合時間t，按照嚙合時間選取σ＝1/4t，根據(jù)公式(4)計算測試樣本與其平滑結(jié)果的最小均方誤差(MSE)，選取最小均方誤差下的優(yōu)化核脊回歸(KRR)模型，

其中f_m為齒輪箱嚙合頻率，f_s為太陽輪轉(zhuǎn)頻，z_s為太陽輪齒數(shù)，z_r為內(nèi)齒圈齒數(shù)；

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