加速度计动态特性的频域直接估计方法研究

发布时间：2017-04-27 18:00

  本文关键词：加速度计动态特性的频域直接估计方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：加速度计广泛应用于航空航天、军事、工业控制等领域。在实际应用过程中,加速度计不仅要能完成对加速度信号幅值大小的精确测量,而且准确地复现加速度信号随时间变化的规律,给出完整的幅度和相位响应,因此加速度计应具有良好的动态特性。频域直接估计方法采用脉冲信号或正弦信号作为激励,运用快速傅里叶变换可直接计算出加速度计的频率响应函数,对加速度计动态特性进行表征,减少噪声干扰,并且计算量小,收敛速度快,适合求解加速度计动态特性研究过程中的频率响应估计问题。因此,研究加速度计动态特性的频域直接估计方法具有重要的理论意义和应用价值。本文分析了加速度计信号处理对频率响应函数的影响,提出一种基于加窗插值FFT的加速度计信号处理方法,通过对信号加汉宁窗和三次样条插值处理减小由快速傅里叶变换带来的频谱泄漏和栅栏效应的问题；结合加速度计激励信号和响应信号的特点,给出基于过采样技术的加速度计系统盲辨识方法,对加速度计系统进行盲辨识获得高精度的加速度计输出信号；通过经验的传递函数估计方法得到精度较高的加速度计频率响应估计,并通过实验分析验证所提方法的有效性和优越性。实验研究表明,基于加窗插值FFT的加速度计信号处理方法有效地减小了频谱泄漏等带来的影响,在不增加算法复杂度的前提下提高加速度计频率响应函数过程中快速傅里叶变换的运算精度。基于过采样技术的加速度计输出信号盲辨识方法能较好地分离加速度计输出信号和传输信道,减少信道的干扰和噪声的影响。加速度计动态特性频域直接估计方法能够有效地求解加速度计的频率响应函数,获得精确的幅度响应曲线和相位响应曲线。
【关键词】：加速度计 信号处理 动态特性 盲辨识算法 频域估计
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 加速度计动态特性研究综述13-15
• 1.3 加速度计动态特性估计方法研究现状15-18
• 1.3.1 时域动态特性估计方法15-16
• 1.3.2 频域动态特性估计方法16-18
• 1.4 课题的研究意义和主要研究内容18-21
• 1.4.1 课题的研究意义18
• 1.4.2 课题的主要研究内容18-21
• 第二章 基于加窗插值FFT的加速度计信号处理方法研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 加速度计信号处理对动态特性的影响21-25
• 2.2.1 快速傅里叶变换及其存在的问题21-22
• 2.2.2 加速度计信号处理对频率响应函数的影响分析22-25
• 2.3 基于加窗插值FFT的加速度计信号处理方法25-34
• 2.3.1 窗函数和加窗原理25-29
• 2.3.2 三次样条插值29-30
• 2.3.3 基于加窗插值FFT的加速度计信号处理30-33
• 2.3.4 算法实现及复杂度分析33-34
• 2.4 小结34-35
• 第三章 加速度计频率响应函数辨识方法研究35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 加速度计输出信号问题分析35-36
• 3.3 基于过采样技术的加速度计输出信号盲辨识算法36-43
• 3.3.1 过采样的数学模型描述36-38
• 3.3.2 加速度计输出信号模型参数估计38-41
• 3.3.3 加速度计输出信号反卷积恢复41-42
• 3.3.4 算法实现42-43
• 3.4 加速度计频率响应函数的频域估计方法43-46
• 3.4.1 基于经验传递函数的加速度计频率响应函数估计方法44-45
• 3.4.2 加速度计频率响应函数估计方法实现45-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 实验与分析47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 加速度计绝对法冲击校准实验47-51
• 4.2.1 加速度计绝对法冲击校准激励系统47-48
• 4.2.2 加速度计输入和输出实验数据获取48-51
• 4.3 加速度计动态特性的频域直接估计方法测试与分析51-61
• 4.3.1 加速度计信号加窗实验与分析51-52
• 4.3.2 基于三次样条插值的对比实验与分析52-54
• 4.3.3 加速度计频率响应函数估计方法实验及分析54-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-67
• 研究成果及发表的学术论文67-69
• 作者简介69-70
• 论文答辩委员会决议书70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 许珉;刘凌波;;基于三次样条函数的加Blackman-harris窗插值FFT算法[J];电力自动化设备;2009年02期

2 刘一江;孟立凡;张志杰;;基于遗传算法的传感器动态特性改善方法[J];传感技术学报;2013年09期

3 张媛媛;徐科军;许耀华;;改进PSO算法结合FLANN在传感器动态建模中的应用[J];振动与冲击;2009年01期

4 伍宗伟;姚敏立;马红光;马帮立;田方浩;;基于奇异谱分解的微机械加速度计振动噪声抑制方法[J];振动与冲击;2014年05期

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本文编号：331108