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工程设计学报 2012年第2期19卷 123-127,137页

作者：韩海涛马红光韩琨郑耿乐第二炮兵工程学院101教研室陕西西安710025 中国兵器工业203研究所陕西西安710065 第二炮兵青州士官学校山东青州262500

为解决非线性系统辨识多音激励信号的设计问题,提出了一种多音激励信号的设计方法.该方法首先研究了多音激励下Volterra核的频域输出特性,推导出了前3阶Volterra核的频域输出的计算公式,进而采用全局搜索法搜索最优频率分量,使非线性系... 详细信息

为解决非线性系统辨识多音激励信号的设计问题,提出了一种多音激励信号的设计方法.该方法首先研究了多音激励下Volterra核的频域输出特性,推导出了前3阶Volterra核的频域输出的计算公式,进而采用全局搜索法搜索最优频率分量,使非线性系统在多音信号激励下,各阶核的频域输出分量互不重合,从而达到系统可辨识的条件.对一非线性电路,采用所设计的激励信号,可辨识出该电路的前3阶Volterra频域核,验证了该方法的有效性.

关键词： Volterra 系统辨识 GFRF 故障诊断激励信号设计

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一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法

一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法

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作者：张国琪李公军郎燕张锦江罗谷清雷拥军郭朝礼刘启海龙也梁鹤 100080 北京市海淀区北京2729信箱

一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法，包括脉冲激励信号设计、喷气激励信号设计、CMG激励信号设计。与现有技术相比，本发明通过采用开环激励的方式，在保证航天器姿态不失稳及结构安全的前提下，提高各阶主要模态被... 详细信息

标准号: CN110209052B

一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法，包括脉冲激励信号设计、喷气激励信号设计、CMG激励信号设计。与现有技术相比，本发明通过采用开环激励的方式，在保证航天器姿态不失稳及结构安全的前提下，提高各阶主要模态被激发的强度，从而有利于对各阶主要模态参数完成高精度辨识并克服了闭环激励所引起的参数辨识偏差问题。

关键词：激励信号设计模态参数辨识闭环脉冲激励信号航天器姿态挠性航天器参数辨识结构安全偏差问题开环模态失稳激发保证

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一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法

一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法

引用

作者：张国琪李公军郎燕张锦江罗谷清雷拥军郭朝礼刘启海龙也梁鹤 100080 北京市海淀区北京2729信箱

标准号: CN110209052A

关键词：激励信号设计模态参数辨识闭环脉冲激励信号航天器姿态挠性航天器参数辨识结构安全偏差问题开环模态失稳激发保证

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一种机床进给系统用于参数辨识的激励信号的设计方法

一种机床进给系统用于参数辨识的激励信号的设计方法

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作者：许光达段继航杨建中黄德海 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号

本发明属于激励信号设计相关技术领域，其公开了一种机床进给系统用于参数辨识的激励信号的设计方法，方法包括：建立机床进给系统的进给模型，确定待辨识参数的类型和取值范围，在取值范围内选取标准参数，并设计不同类型的候选激励信... 详细信息

标准号: CN116700142A

本发明属于激励信号设计相关技术领域，其公开了一种机床进给系统用于参数辨识的激励信号的设计方法，方法包括：建立机床进给系统的进给模型，确定待辨识参数的类型和取值范围，在取值范围内选取标准参数，并设计不同类型的候选激励信号；将标准参数输入进给模型得到标准仿真结果；在取值范围内选取参数初始值，并进行参数扩充生成取值集合；将取值集合中的每个值分别输入进给模型得到对应的仿真结果，计算仿真结果与标准仿真结果的仿真误差；求取参数的灵敏度；选取不同的激励信号依次执行上述步骤，获取对应类型激励信号下不同参数的灵敏度，将灵敏度最高的激励信号作为辨识参数所需的激励信号。本申请可以显著提高参数激励信号的设计精度。

关键词：激励信号仿真结果灵敏度进给标准参数进给系统辨识机床集合激励信号设计参数辨识参数扩充仿真误差计算仿真申请

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基于复合编码激励的超声信号设计及焊缝检测研究

基于复合编码激励的超声信号设计及焊缝检测研究

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作者：张佳莹哈尔滨工业大学

学位级别：博士

焊接结构在生产和服役过程中由于工艺偏差、腐蚀、疲劳载荷等原因易产生焊接缺陷,影响其服役可靠性。精确测量缺陷的位置和尺寸等信息是对焊接结构进行可靠性评价和剩余寿命预测的前提,因此具有高时间分辨率和信噪比的编码激励超声检测... 详细信息

焊接结构在生产和服役过程中由于工艺偏差、腐蚀、疲劳载荷等原因易产生焊接缺陷,影响其服役可靠性。精确测量缺陷的位置和尺寸等信息是对焊接结构进行可靠性评价和剩余寿命预测的前提,因此具有高时间分辨率和信噪比的编码激励超声检测方法在焊缝检测中有很好的应用前景。编码激励方法不但能够解决在常规超声激励检测中检测距离与时间分辨率间的矛盾,还可以提高缺陷位置及尺寸的测量精度。但是激励信号的调频宽度、检测信号的旁瓣峰值水平及探头的频谱响应等在一定程度上限制了编码激励方法的适用性和可靠性。因此还需要深入研究激励参数对检测结果的影响规律、降低编码激励方法对探头频率和带宽的要求及在高衰减、强噪声检测条件下的适用性等方面的问题。针对上述问题,通过数字编码的方法,设计了频率、相位、幅度复合调制的编码信号——基于布莱克曼窗函数幅度加权的线性调频调制的二相Barker码信号,并将该信号作为超声检测的激励信号。开发了基于K空间伪谱法的仿真程序,分析所提出的复合编码激励方法在超声检测中应用的可行性。通过数值仿真的方法模拟了编码信号与探头间的相互作用及超声波在试件中的传播与衰减;设计并开发了能够激励任意编码信号及对接收信号做脉冲压缩处理的焊缝超声检测成像系统。为了评价超声检测结果,给出了检测信号的特征参数:主瓣宽度、旁瓣峰值水平及信噪比。利用所开发的仿真程序和检测系统,通过仿真分析和实验研究,揭示激励参数对复合编码激励的超声检测结果的影响规律,即激励信号的脉冲宽度越小、中心频率越高,则检测结果的时间分辨率越高;旁瓣峰值水平和信噪比受到激励参数的影响较小;激励信号的调频宽度对检测信号特征参数的影响较小。分析了不同激励方式对检测结果的影响,研究发现,与频率或相位编码激励和常规超声激励方法相比,复合编码激励方法可以有效改善检测结果的时间分辨率和信噪比,进而提高了检测的灵敏度和缺陷位置及尺寸的测量精度。当采用中心频率较低的探头进行检测时,复合编码激励的脉冲回波检测方法能够识别并定位出两个相对高度差仅为0.8mm的缺陷;采用该激励方式的TOFD检测方法能够测量尺寸仅为2mm的小缺陷,可将常规超声、频率编码及相位编码三种激励方法的测量误差分别降低35%、30%、20%。研究表明,复合编码激励方法改善了频率编码激励方式在低频率、小带宽检测条件下获得的检测信号的特征参数,进而提高了缺陷的测量精度。由于复合编码激励方法减少了时间分辨率对激励信号调频宽度的依赖,因此其检测结果受到探头的频率、频谱宽度的影响较小,提高了编码激励方法在焊缝超声检测中的适用性。在上述研究的基础上,为了能够进一步提高复合编码激励超声检测的可靠性,需要抑制检测信号的旁瓣峰值水平,提高信噪比,减小缺陷漏检或误判的概率。本文针对脉冲压缩和信号激励过程,分别提出了“幅度加权、延时累加”和“互补序列、两次激励”的两种旁瓣抑制方法。仿真分析和实验结果表明,两种方法均可以使旁瓣峰值水平降低至-57dB以下、信噪比提高58dB以上,且基于互补序列的复合编码激励方法还可以提高检测结果的时间分辨率。将上述复合编码激励及旁瓣抑制方法应用于高衰减、强噪声的大厚度奥氏体不锈钢焊缝成像检测中,实验结果表明,较常规超声激励的检测结果,其信噪比提高了近19dB,时间分辨率提高了约38%,测量误差减小了50%左右。

关键词：超声检测编码激励焊缝检测激励信号设计旁瓣抑制

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基于油纸绝缘介电测试的激励信号生成方法、装置

基于油纸绝缘介电测试的激励信号生成方法、装置

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作者：吕刚邓军夏谷林吕金壮卢世才徐华平唐华东张瑞亮王伟罗宗源王春谢辰昱孙勇李道豫易永亮李毅瞿少君李可陈亮邱志远冯文昕刘浩 550081 贵州省贵阳市观山湖区观山西路137号

本申请涉及一种基于油纸绝缘介电测试的激励信号生成方法、装置、计算机设备、存储介质。所述方法包括：获取预设序列设计信息，根据所述预设序列设计信息生成多个特征信号序列；所述预设序列设计信息用于指示出序列生成方法和相应的序... 详细信息

标准号: CN116559509A

本申请涉及一种基于油纸绝缘介电测试的激励信号生成方法、装置、计算机设备、存储介质。所述方法包括：获取预设序列设计信息，根据所述预设序列设计信息生成多个特征信号序列；所述预设序列设计信息用于指示出序列生成方法和相应的序列生成参数；获取目标频率，将所述多个特征信号序列中满足所述目标频率下分量功率密度条件的特征信号序列，作为目标特征信号序列；基于所述目标特征信号序列得到目标时域信号，作为所述目标频率对应的激励信号；所述激励信号用于在油纸绝缘介电测试时油纸绝缘系统进行辨识。采用本方法能够实现针对油纸绝缘介电测试的快速测量激励信号设计，避免了低频段检测时间过长的问题，提升了频域介电谱法的应用效率。

关键词：激励信号绝缘介电特征信号序列设计油纸预设目标特征信号目标频率序列生成测试激励信号设计油纸绝缘系统计算机设备存储介质分量功率获取目标快速测量密度条件时域信号信息生成应用效率低频段介电谱辨识频域检测申请

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面向控制的迭代辨识与控制设计方法研究

面向控制的迭代辨识与控制设计方法研究

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作者：窦立谦天津大学

学位级别：博士

随着控制理论的发展,许多先进控制方法,如鲁棒控制、自适应控制、模型预测控制等,在实际中得到广泛应用,这些方法往往依赖于被控对象的精确数学模型。系统辨识是系统建模的重要方法,传统的辨识方法重在寻求一个确定的模型来逼近真实模... 详细信息

随着控制理论的发展,许多先进控制方法,如鲁棒控制、自适应控制、模型预测控制等,在实际中得到广泛应用,这些方法往往依赖于被控对象的精确数学模型。系统辨识是系统建模的重要方法,传统的辨识方法重在寻求一个确定的模型来逼近真实模型。然而,传统辨识与控制器设计往往分别依赖各自独立的性能指标进行优化求解,两者表面统一,本质分离。基于辨识模型设计的控制器不一定能够确保对真实对象的高质量控制效果。而面向控制的辨识以控制器设计作为系统辨识的目的,以控制性能的优劣作为评价辨识模型优劣的标准,能够较好地解决辨识与控制的结合问题,达到快速、准确、安全的控制目的。为此,本文研究一种面向控制的迭代辨识与控制设计方法,实现辨识与控制的一体化,达到快速、准确的模型辨识与控制器设计的目的。主要研究内容和创新是: (1)针对闭环条件下激励信号的选择问题,研究激励信号的优化设计方法。首先将激励信号的选择问题转变为一个求解最优激励信号功率谱的优化问题。综合考虑输入和输出的联合逼近,将辨识模型的鲁棒稳定性作为优化求解的约束条件,保证了辨识模型的稳定性。并且将信号能量的约束转化为线性矩阵不等式约束,确保可解性。在此基础上,建立了整个激励信号的最优化模型。最后针对优化求解中,最优激励信号的解依赖真实未知对象模型这个难点问题,进一步提出了自适应迭代的方法,分析了迭代方法的收敛性。仿真实例显示使用该方法得到的激励信号激励闭环系统,从而得到辨识数据,进行模型辨识,能够有效提高辨识模型的准确性。 (2)针对面向控制的辨识与控制设计的联合设计问题,研究了迭代辨识与控制器设计方法。首先,使用预测误差(Prediction Error)不确定模型结构描述不确定被控对象,通过系统辨识建立相应的PE不确定模型。引入Vinnicombe距离描述模型不确定集合的大小,根据最坏情况下的稳定裕度的概念,提出了不确定模型闭环稳定的条件,这样将确保每次迭代设计的控制器均能镇定真实对象。然后,为了保证迭代过程性能的不断提高,提出了确保迭代过程闭环性能改善的条件,这将保证每次迭代设计的控制器使真实对象闭环系统性能得到不断提高;在此基础上,提出了满足闭环系统稳定性和性能改善的迭代控制器设计方法,以及整体设计的算法步骤。该方法改善了传统迭代辨识与控制设计在系统稳定性和收敛性的缺陷,使得每次迭代过程保证了系统的稳定性,同时也保证了闭环性能的收敛性。使用simulink搭建了方法验证的平台仿真结果显示了该方法的有效性。 (3)针对辨识出的模型是否准确的问题,研究面向控制的模型检验方法。将面向控制的模型检验问题分为两个过程,一是模型的结构检验,一是闭环条件下模型准确性检验。首先,针对含有未建模动态不确定的系统,提出了基于残差互相关性测试的模型检验方法,将模型结构的检验问题转换为一个假设检验问题,设计了新的残差估计方法,提出了残差信号和输入信号互相关函数的估计方法,通过它们相关性,实现模型结构的检验。其次,提出了基于模型误差建模的闭环模型检验方法,并且针对控制器存在非最小相位零点的情况进行分析,提出了合理的模型检验方法和实现步骤,并且以概率的形式给出模型检验的结果;最后通过仿真实例说明方法的有效性。

关键词：面向控制的辨识激励信号设计迭代辨识迭代控制设计残差分析模型检验

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基于PE模型的迭代辨识与控制设计方法研究

基于PE模型的迭代辨识与控制设计方法研究

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作者：杨聪巧兰州交通大学

学位级别：硕士

系统辨识是现代控制理论中非常重要的环节,它是系统建模的重要方法。这种方法通过寻求一个确定的模型来逼近真实模型,控制器的控制效果通常依赖于被控对象精确的数学模型。一般而言,模型辨识与控制器设计是相互独立的,它们依赖各自的性... 详细信息

系统辨识是现代控制理论中非常重要的环节,它是系统建模的重要方法。这种方法通过寻求一个确定的模型来逼近真实模型,控制器的控制效果通常依赖于被控对象精确的数学模型。一般而言,模型辨识与控制器设计是相互独立的,它们依赖各自的性能指标进行寻优。而迭代辨识能将系统模型辨识与控制器设计相结合,辨识模型的优劣通过控制性能的优劣来评价,实现了闭环辨识和控制器设计的迭代过程,较好地解决了模型辨识与控制设计的结合问题。本文在研究迭代辨识和控制设计方法的基础上,对闭环条件下激励信号的优化设计方法和迭代控制器设计方法做出了改进研究,最后设计了柔性传输系统的低阶控制器,论文的主要内容如下：针对闭环条件下激励信号选择时只考虑输入或者输出的情况,研究了闭环激励信号的优化设计方法。在考虑输入和输出联合逼近的情况下,选择激励信号的优化目标函数,再将求解优化目标函数转化成求解激励信号功率谱的最优问题。将辨识模型的鲁棒稳定性条件及信号能量的约束条件作为激励信号功率谱优化求解的约束条件,这样既保证了辨识模型的稳定性也确保了它的可解性。以此为基础,建立了激励信号功率谱的优化模型,在优化模型求解过程中,采用迭代的方法解决了激励信号功率谱的解依赖于真实对象模型未知的问题,最后,分析了此方法的收敛性。仿真实例显示用此优化激励信号激励闭环系统,能提高辨识模型的精确性。针对迭代辨识与控制器设计的结合问题,研究了迭代控制器的设计方法。首先,采用预测误差(Prediction Error)辨识方法建立了系统的PE不确定模型结构。再应用v-gap距离描述不确定模型大小,最后根据稳定裕度的概念,提出不确定模型闭环稳定性条件及性能改善条件,这样保证了每次迭代设计的控制器既能镇定真实对象又能使闭环系统的性能不断提高。在此基础上,提出了满足上述条件的迭代控制器设计方法及整个过程的算法步骤。此方法有效的改善了迭代控制器设计时在系统稳定性和收敛性方面的缺陷,最后通过仿真验证该方法的有效性。利用上述迭代控制器的设计方法及低阶模型和高阶模型的知识,设计了柔性传输系统的低阶迭代控制器,通过仿真说明此方法能提高系统的鲁棒稳定性,并使系统的收敛性得到改善,从而改进了系统的控制性能。

关键词：迭代辨识激励信号设计迭代控制器设计 PE模型

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微纳技术应用中的快速频率响应测量方法

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常熟理工学院学报 2013年第4期27卷 39-45页

作者： Tomi Roinila 刘凯席文明雷李辉俞骁张惠国 Matti Vilkko 坦佩雷理工大学自动化科学技术系芬兰坦佩雷33101 厦门大学机电系福建厦门361005 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室上海200050 常熟理工学院物理与电子工程学院江苏常熟215500

频率响应测试技术作为一种有效的系统辨识技术,可用于开发新型全自动系统,如微注射等.由于缺乏快速、高效的测量方法,频率响应测试技术仍未得到广泛应用.典型的频率响应测试是采用传统的正弦扫描法,一次测量往往需要几分钟.本文提出一... 详细信息

频率响应测试技术作为一种有效的系统辨识技术,可用于开发新型全自动系统,如微注射等.由于缺乏快速、高效的测量方法,频率响应测试技术仍未得到广泛应用.典型的频率响应测试是采用传统的正弦扫描法,一次测量往往需要几分钟.本文提出一种快速测量方法,以最大长度的伪随机二进制序列作为激励信号,利用互相关技术处理输出信号,得到系统的特征频率响应.采用这种方法只需几秒钟就能获得频率响应的测试结果.对三种不同系统的实际测试结果证实了该方法的有效性.

关键词：微纳米技术频率响应激励信号设计快速分析

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基于GFRF的弱非线性模拟电路特征提取

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现代电子技术 2009年第19期32卷 201-204页

作者：张倩刘光斌第二炮兵工程学院陕西西安710025

介绍一种基于GFRF分析的非线性模拟电路故障诊断方法,着重阐述这种故障诊断技术中电路特征的提取方案,重点解决了激励信号的设计,Volterra频域核测量等关键技术问题。利用Volterra频域核辨识非线性系统,确定电路的最高显著阶,设计合适... 详细信息

介绍一种基于GFRF分析的非线性模拟电路故障诊断方法,着重阐述这种故障诊断技术中电路特征的提取方案,重点解决了激励信号的设计,Volterra频域核测量等关键技术问题。利用Volterra频域核辨识非线性系统,确定电路的最高显著阶,设计合适的激励信号,用范德蒙特方法分离出电路的各阶响应,利用公式计算出Volterra频域核。

关键词：非线性模拟电路 Volterra级数 GFRF Volterra频域核测量激励信号设计

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