加速度計混合動態(tài)模型參數(shù)頻域辨識方法研究.pdf

1、加速度計作為測量振動和沖擊的慣性傳感器，其動態(tài)特性直接影響著動態(tài)測量的精度，加速度計動態(tài)模型參數(shù)辯識是建立其動態(tài)模型的重要研究內(nèi)容。加速度計在其線性動態(tài)范圍內(nèi)，通常等效為單自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)，其動態(tài)模型為二階線性系統(tǒng)，模型參數(shù)為對應(yīng)二階線性系統(tǒng)參數(shù)，即阻尼比、固有頻率和加速度與輸出參量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。在噪聲和加速度計存在的非線性影響可以忽略時，以二階線性模型為基礎(chǔ)，利用參數(shù)辨識方法，例如:遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或最小二乘算法等，所辨

2、識的加速度計動態(tài)模型參數(shù)具有一定精度，然而，在加速度計的高精度應(yīng)用場合，由于受噪聲和加速度計的非線性特性影響，導(dǎo)致加速度計二階線性動態(tài)模型參數(shù)辯識方法產(chǎn)生較大的參數(shù)估計誤差，因此，研究減小噪聲和非線性影響的加速度計動態(tài)模型參數(shù)辯識方法，提高加速度計動態(tài)模型參數(shù)辯識的精度具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　本文在加速度計二階線性動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，為了準確地表征加速度計存在的非線性，通過引入非線性項，構(gòu)建了包含線性部分和非線性特性的加

3、速度計混合動態(tài)模型，描述其動態(tài)特性;針對頻譜泄漏和測量噪聲對加速度計頻率響應(yīng)函數(shù)估計的影響，研究了加速度計混合動態(tài)模型頻率響應(yīng)函數(shù)估計方法，提出了基于全相位快速傅里葉變換的譜估計方法，有效地解決了頻譜泄漏和測量噪聲對加速度計頻率響應(yīng)函數(shù)估計的影響;結(jié)合沖擊激勵信號的帶寬，提出了一種基于頻域加權(quán)最小二乘(weighted leastsquare，WLS)和支持向量機(support vector machine，SVM)的加速度計混合動態(tài)

4、模型參數(shù)辯識方法，在頻域采用WLS辨識線性部分參數(shù)，利用SVM估計其非線性，實現(xiàn)了加速度計混合動態(tài)模型的參數(shù)辯識;并基于虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)了加速度計動態(tài)模型參數(shù)辯識系統(tǒng)，實現(xiàn)了模型參數(shù)的在線辯識。
　　實驗研究表明，所提出的全相位FFT譜估計方法能夠減小頻譜泄漏和測量噪聲對加速度計頻率響應(yīng)函數(shù)估計的影響;所提出的基于WLS和SVM的加速度計混合動態(tài)模型參數(shù)辯識方法，能夠減小加速度計非線性對模型參數(shù)辨識的影響，有效地提高了加速度計混