專利名稱：一種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及到一種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法。
背景技術(shù)：
流體質(zhì)量流量的測(cè)量與控制在許多工業(yè)領(lǐng)域有著重要而廣泛的作用。質(zhì)量流量測(cè)量包括直接和間接兩種方式。由于技術(shù)方面的原因，傳統(tǒng)的質(zhì)量流量測(cè)量多采用間接方式。間接測(cè)量質(zhì)量流量需要測(cè)壓力、溫度、體積流量、密度等，這使得流量計(jì)部件增多，從而使流量計(jì)成本高、精度低、故障率高，安裝使用維護(hù)很不方便。目前在工業(yè)計(jì)量中，對(duì)于溫度、壓力、組分不斷變化的氣體介質(zhì)來說，直接方式測(cè)量遠(yuǎn)比間接測(cè)量更具有實(shí)際價(jià)值。因此，直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量比間接測(cè)量質(zhì)量流量有更大的優(yōu)勢(shì)?？评飱W利流量計(jì)已成為目前研究最多、最有前途的直接式質(zhì)量流量?jī)x器，市場(chǎng)需求量也越來越大。對(duì)科里奧利流量計(jì)的信號(hào)進(jìn)行處理，關(guān)鍵在于能夠精確的測(cè)算出來自兩路傳感器輸出信號(hào)的頻率和相位。而對(duì)于測(cè)量管輸入段與輸出段兩路信號(hào)間相位差的精確測(cè)量則首先要求能夠精確測(cè)得這兩路信號(hào)的頻率。因此，需要對(duì)傳感器輸出信號(hào)的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的跟蹤和測(cè)量?，F(xiàn)有的基于自適應(yīng)陷波器方法的頻率測(cè)量可以根據(jù)被處理信號(hào)的特點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)整陷波器自身模型，使其陷波頻率收斂到信號(hào)的基頻處，并可由陷波器的參數(shù)求出基頻，以實(shí)現(xiàn)頻率的實(shí)時(shí)測(cè)量與跟蹤，但存在難以兼顧頻率跟蹤的精度與跟蹤的實(shí)時(shí)性的問題。另有基于格型IIR濾波器的自適應(yīng)陷波器，其計(jì)算較為復(fù)雜，難以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)跟蹤信號(hào)頻率的變化。也有采用的簡(jiǎn)化格型自適應(yīng)陷波器，雖然計(jì)算簡(jiǎn)`單、便于硬件實(shí)現(xiàn)，但其對(duì)于先驗(yàn)知識(shí)未知的信號(hào)，難以兼顧收斂速度和頻率跟蹤精度，在實(shí)際應(yīng)用中一般并不單獨(dú)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出了一種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，能夠?qū)崟r(shí)、精確跟蹤和測(cè)量傳感器輸出信號(hào)頻率。本發(fā)明的技術(shù)方案:—種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特殊之處在于，包括以下步驟:I獲得數(shù)字信號(hào)Y (n)；2對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行預(yù)處理，得到數(shù)字信號(hào)X (η), X (n) =X (I), X (2)…X (η);預(yù)處理優(yōu)選奇異譜分析的方法，具體包括步驟2.1和2.2；2.1對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行分解:構(gòu)建行數(shù)為L(zhǎng)，列數(shù)為K的矩陣I。將Y (η)中的第i個(gè)元素Y (1)，第1+1個(gè)元素Y (i+Ι)，到第L+1-Ι個(gè)元素Y (L+1-Ι)依次賦值給Y1的第i列所對(duì)應(yīng)的L個(gè)元素，i的取值范圍從I到K。
然后對(duì)矩陣Y1進(jìn)行奇異值分解(SVD)，得到特征矩陣U、V。2.2對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行重構(gòu):選取U、V中能夠反映原數(shù)字信號(hào)中待測(cè)量信號(hào)特征的m個(gè)特征向量組生成重構(gòu)矩陣RC ;通過重構(gòu)矩陣RC生成包含Y (η)中待測(cè)量信號(hào)特征的數(shù)字信號(hào)X (η)；3對(duì)數(shù)字信號(hào)X (η)進(jìn)行濾波:3.1構(gòu)建濾波器:構(gòu)建以
權(quán)利要求
1.一種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟: I獲得數(shù)字信號(hào)Y (n); 2對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行預(yù)處理后獲得數(shù)字信號(hào)X (η), X (n) =X (I), X (2) -X(η)； 3對(duì)數(shù)字信號(hào)X (η)進(jìn)行濾波: 3.1構(gòu)建濾波器: 構(gòu)建以
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于:所述信號(hào)預(yù)處理方法是奇異譜分析的方法，具體步驟是: 2.1對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行分解: 構(gòu)建行數(shù)為L(zhǎng),列數(shù)為K的矩陣Y1:將Y (η)中的第i個(gè)元素Y (0,第1+1個(gè)元素￥(i+Ι)，到第L+1-Ι個(gè)元素Y (L+1-1)依次賦值給Y1的第i列所對(duì)應(yīng)的L個(gè)元素，i的取值范圍從I到K ; 然后對(duì)矩陣Y1進(jìn)行奇異值分解，得到特征矩陣U、V ； 2.2對(duì)數(shù)字信號(hào)Y (η)進(jìn)行重構(gòu): 選取U、V中能夠反映原數(shù)字信號(hào)Y (η)中待測(cè)量信號(hào)特征的m個(gè)特征向量組生成重構(gòu)矩陣RC，通過重構(gòu)矩陣RC生成包含Y (η)中待測(cè)量信號(hào)特征的數(shù)字信號(hào)X (η)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，步驟3.2調(diào)整1 時(shí)，根據(jù) Y (n) = Y0Y (n-1) + (1-Y0) Y ^k1 [1-y (n) tarT1 ( Δ f)]進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，所述 曲線擬合的方法是線性最小二乘擬合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于，步驟I的數(shù)字信號(hào)Y (η)由以下方法得到:從科里奧利流量計(jì)的振動(dòng)管傳感器上獲得原始頻率信號(hào)，對(duì)原始頻率信號(hào)進(jìn)行AD采樣，獲得數(shù)字信號(hào)Y (η)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)自適應(yīng)算法的科里奧利流量計(jì)信號(hào)跟蹤方法，解決現(xiàn)有信號(hào)跟蹤方法難以長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤和測(cè)量信號(hào)頻率的問題。本發(fā)明基于奇異譜分析方法和基于優(yōu)化零極點(diǎn)配置濾波算法，通過對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建以為傳遞函數(shù)的濾波器，動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器模型，使極點(diǎn)以變角度的方式趨近于零點(diǎn)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)、精確跟蹤和測(cè)量傳感器輸出信號(hào)頻率。本方法與傳統(tǒng)方法相比在頻率跟蹤方面具有更好的收斂性和實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)科里奧利流量計(jì)傳感器信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、高精度的跟蹤。
文檔編號(hào)G01F1/84GK103162755SQ20131003939
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者任建新, 王鑫鵬, 邊琦, 張鵬 申請(qǐng)人:西安東風(fēng)機(jī)電有限公司