Levy系统传递函数辨识算法的硬件实现

发布时间：2024-11-25 18:20

　　传递函数作为数学模型的一种,对于各种设备系统控制器的设计具有指导性作用。当前随着现代电子信息技术的高速发展,伺服控制技术进入全数字化时代。不论是工业设备,还是各式各样出现在我们生活中的实用机器,要实现更高的控制性能和更好的智能化,都对系统自动控制器提出了更高的要求。而获得系统传递函数的前提是进行系统传递函数的辨识。所谓传递函数的辨识就是通过实际测量的采样数据,运用一系列数学方法确定系统传递函数模型参数的过程Levy辨识算法是由Eykhoff针对频率响应提出的辨识高阶系统的传递函数的一种辨识算法,是一种根据数据序列的频率特性来直接拟合系统传递函数参数的解析算法。其算法的原理是通过实际测试数据和极小化模型之间的误差准则函数来确定系统模型的传递参数。本文介绍了伺服控制技术的相关背景知识,结合Levy辨识算法的原理及数学模型推导,详细阐述了 Levy传递函数辨识算法的硬件设计与实现,完成了矩阵元素生成、矩阵扩展、矩阵LU分解、LU矩阵存储、三角矩阵求逆、矩阵转置、矩阵乘和矩阵向量乘八个模块的设计,实现传递函数的辨识,最后得到系统传递函数的系数向量。采用Matlab和Vivado联合仿真证明了本设...

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【部分图文】：

图２－１单位脉冲响应??

接下来我们需要通过实验的方法获得采样数据。我们收集多组脉冲响应观测??数据（ｔ／ｃ，ｙ（ｔｆｃ）），ｋ＝ｌ，２，…，Ｌ。选择／＾和＾两个时亥ＩＪ的观测数据（ｔｈｙＣｔｉ））和??（ｔ２，ｙ（ｔ２））来确定参数Ｋ和Ｔ，见图２－１。??将这两个时刻的采样数据代入式（１）可以得到两个方....

图２－２?Ｌｅｖｙ算法流程图??（１）矩阵元素生成：是整个Ｌｅｖｙ算法硬件实现计算流程的第一步，目的在于生??１３??

文?Ｌｅｖｙ系统传递函Ｎ?Ｎ??５／?＝?Ｚ?？?＂ｙ?＝?Ｚ?〇；２?＋?仏２）??ｉ＝ｌ?ｉ＝ｌ??，传递函数的系数就可以通过以下公式求解Ｎ?＝?Ｍ＂１?＊?Ｖ程图??推导的Ｌｅｖｙ算法原理，在硬件上实现Ｌｅｖｙ骤包括：??

图３－１?Ｌｅｖｙ算法硬件实现总体架构图??

３．１顶层模块设计??３．１．１?Ｌｅｖｙ算法总体架构设计??Ｌｅｖｙ算法硬件实现的总体架构如图３－１所示。其主体包括总控制器，可重构??计算阵列，存储单元。??丨，存储单元丨丨！?，漏ｙｎ?！?「聰册算阵列］??！?ｂａｎｋＱ?｜?＇????Ｉ?丨?除綠?１１??｜?ｂａｎＫ１....

图３－２主控制器状态机??

?＾?？独ＩＰ矩阵??图３－２主控制器状态机??如图３－２所示是Ｌｅｖｙ算法硬件实现的主控制器状态机，各状态所表示的意??义简介如下：??ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ＩＤＬＥ?：?ｉｄｌｅ状态，遇到ｓｔａｒｔ信号拉高后，跳转到ｓｔａｒｔ??状态??ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ＳＴＡＲＴ?：第一‘....

本文编号：4012580