高g值加速度传感器及测试系统动态建模方法

发布时间：2017-06-21 02:01

  本文关键词：高g值加速度传感器及测试系统动态建模方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对高g值加速度传感器及测试系统的动态建模方法进行了研究,提出了适合它的建模方法与步骤,建立了它的动态数学模型。通过对建立的模型进行仿真可以减少动态校准的试验量,同时也可以确定传感器及测试系统真实的动态特性。本文主要进行了以下几个方面的研究：(1)建模方法方面：研究一种适合高g值加速度传感器和测试系统的、能同时辨识系统的阶次和参数的建模新方法,融合了SIM(IV)和SIM(RFF)的算法,通过对已知信号和系统的不同建模方法的比较,验证了此新方法计算速度快,精确度高。对模型阶次准则进行研究,同时用两种准则来同时辨识模型阶次,识别阶次的同时检验了数据的正确性。(2)数据处理方面：研究了消除激光多普勒信号趋势项的方法,基于最小二乘支持向量回归机(LS-SVR)的经验模态分解法(EMD),该方法较原来的EMD抑制了其端点效应,精确度更高。研究了专门针对窄脉宽半正弦波形的低通滤波方法,7阶切比雪夫1滤波器和FRR方法相结合,峰值误差为0.45%,满足工程需要。(3)实验方面：对高g值传感器进行窄脉冲校准试验,建立了其动态数学模型并进行回归验证,得到了最为关心的工作频带和安装谐振频率；对实验室自制的高g值加速度测试系统,基于比较法校准原理进行动态校准,建立其高阶数学模型和二阶数学模型,通过回归检验和误差分析后,得到测试系统的工作频带和谐振频率(4)工程应用方面：对某弹载高加速度测试系统建立数学模型得到工作频带,针对被测信号的频率范围,分析确定测试系统的设计原则。
【关键词】：系统辨识 动态建模 工作频带 谐振频率 高g值加速度
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 系统辨识建模方法及研究现状11-13
• 1.3 加速度传感器及测试系统动态建模研究现状13-15
• 1.4 本文主要完成的工作15-16
• 2 最小二乘辨识理论及其改进算法16-38
• 2.1 最小二乘辨识理论16-21
• 2.1.1 最小二乘辨识方法16-18
• 2.1.2 能同时辨识系统的阶次和参数的辅助变量法(SIM(Ⅳ))18-19
• 2.1.3 基于有理分式等价的同时辨识系统阶次和参数的方法(SIM(RFF))19-21
• 2.2 基于SIM(Ⅳ)与SIM(RFF)的系统阶次辨识的改进算法21-32
• 2.2.1 模型阶次辨识准则21-23
• 2.2.2 基于SIM(Ⅳ)与SIM(RFF)的系统阶次辨识改进算法23-27
• 2.2.3 改进算法的建模与验证27-32
• 2.3 模型参数辨识32-37
• 2.3.1 广义最小二乘法(GLS)33
• 2.3.2 基于特殊白化滤波器的广义最小二乘法(GLS(SF))33-35
• 2.3.3 基于卡尔曼滤波的模型参数辨识法35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 高G值加速度测试基本理论38-47
• 3.1 高G值加速度测试系统原理38-41
• 3.1.1 高g值加速度传感器和测试系统工作原理38-39
• 3.1.2 频域动态性能指标39-41
• 3.2 高G值加速度测试信号处理方法41-44
• 3.2.1 零相移滤波方法41-42
• 3.2.2 低通滤波方法42-44
• 3.3 高G值加速度测试动态建模过程44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 高G值加速度传感器动态校准与建模47-59
• 4.1 高G值加速度传感器校准系统47-48
• 4.2 高G值加速度传感器校准试验数据预处理48-53
• 4.2.1 经验模态分解EMD算法及其端点效应49-50
• 4.2.2 最小二乘支持向量机(LS-SVR)50-52
• 4.2.3 新型EMD算法消除趋势项52-53
• 4.3 高G值加速度传感器动态建模53-58
• 4.3.1 基于窄脉冲校准系统实验的动态建模53-57
• 4.3.2 动态特性参数分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 高G值加速度测试系统动态校准与建模59-73
• 5.1 高G值加速度测试系统动态校准系统59-64
• 5.1.1 比较法冲击校准原理59-61
• 5.1.2 高加速度冲击试验系统61-62
• 5.1.3 高g值加速度测试系统校准实验62-64
• 5.2 高G值加速度测试系统动态建模64-68
• 5.2.1 基于比较法冲击校准实验的动态建模64-66
• 5.2.2 回归效果检验及动态特性参数分析66-68
• 5.3 高G值测试系统动态建模实际应用分析68-71
• 5.3.1 实测数据分析69-70
• 5.3.2 测试系统动态建模70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 6 结论73-75
• 6.1 研究工作总结73
• 6.2 创新点73-74
• 6.3 下一步的工作设想74-75
• 参考文献75-79
• 硕士期间发表的论文及科研工作79-80
• 致谢80

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