本發(fā)明屬于信號(hào)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法。

背景技術(shù)：

氣固兩相流流動(dòng)參數(shù)主要包括氣固兩相流固體顆粒的流速、濃度、質(zhì)量流量等，氣固兩相流參數(shù)的準(zhǔn)確測量對(duì)提高氣力輸送相關(guān)行業(yè)以及部門的生產(chǎn)安全性、生產(chǎn)效率，以及降低能耗、節(jié)約能源具有十分積極的意義。

靜電傳感器所檢測到的氣固兩相流信號(hào)是微伏級(jí)別的微弱信號(hào)，復(fù)雜、惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中，微弱信號(hào)極易受噪聲干擾，導(dǎo)致氣固兩相流交流電信號(hào)信噪比偏低，運(yùn)用互相關(guān)測速算法分析計(jì)算出來的氣固兩相流固體顆粒流速精度低，運(yùn)用傳統(tǒng)的濾波方法對(duì)氣固兩相流交流電信號(hào)進(jìn)行處理，效果不太理想，并且靜電傳感器檢測到的氣固兩相流信號(hào)先驗(yàn)知識(shí)未知，噪聲復(fù)雜、多變，針對(duì)這類信號(hào)特征，尋求一種適用于氣固兩相流交流電信號(hào)的濾波方法，對(duì)于氣固兩相流參數(shù)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定測量有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法，以解決目前氣固兩相流參數(shù)測量精度低的問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小

二乘自適應(yīng)濾波方法，包括以下步驟：

步驟1：采集上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)；

步驟2：運(yùn)用遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法對(duì)步驟1采集的上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)進(jìn)行氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波處理，得到濾波后的上、下游信號(hào)y1(k)、y2(k)；

步驟3：對(duì)步驟2濾波后的上、下游信號(hào)y1(k)、y2(k)進(jìn)行互相關(guān)測速運(yùn)算，得出氣固兩相流固相顆粒流速的測量值。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述步驟1利用上、下游靜電傳感器

所檢測到的荷電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊，得到上、

下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，下游氣固兩相流交流電信號(hào)x2(k)的處理與上游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)處理方法相同，以上游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)作為濾波信號(hào)進(jìn)行說明，所述步驟2具體方法為：

步驟2.1：設(shè)置濾波器階數(shù)n、數(shù)據(jù)長度n、遺忘因子λ、初始權(quán)值序列w0(k)、自相關(guān)矩陣逆矩陣sd(0)；

步驟2.2：計(jì)算k時(shí)刻有限長單位沖激響應(yīng)(fir)數(shù)字濾波器輸出信號(hào)y(k)，y(k)＝x1(k)^tw(k)，其中，x1(k)＝[x(k)x(k-1)lx(k-n+1)]^τ為k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)序列的前n個(gè)值，w(k)＝[w0(k)w1(k)lwn-1(k)]^τ是k時(shí)刻濾波器的權(quán)值序列；

步驟2.3：計(jì)算k時(shí)刻的誤差e(k)，即k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)與fir濾波器輸出信號(hào)之差e(k)＝x(k)-y(k)；

步驟2.4：按照權(quán)值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)更新下一時(shí)刻權(quán)值序列；

步驟2.5：根據(jù)自相關(guān)矩陣逆矩陣更新公式

更新k+1時(shí)刻的自相關(guān)矩陣逆矩陣sd(k+1)；

步驟2.6：k＝k+1，若k≤n，返回步驟2.2，否則，完成濾波，

得到濾波后的信號(hào)y1(k)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明應(yīng)用到氣固兩相流交流電信號(hào)處理上，與傳統(tǒng)的濾波方法相比較，遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法對(duì)于氣固兩相流交流電信號(hào)的處理具有較強(qiáng)針對(duì)性，運(yùn)用該方法處理后得到的上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)測速算法運(yùn)算分析，使得所測氣固兩相流參數(shù)更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波器基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法對(duì)氣固兩相流交流電信號(hào)的處理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法，如圖1所示，x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-n+1)是k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)序列x(k)的前n個(gè)值，y(k)是x(k),x(k-1),x(k-2),…,x(k-n+1)經(jīng)過有限長單位沖激響應(yīng)(fir)濾波器得到的輸出信號(hào)，w0(k),w1(k),…,wn-1(k)是k時(shí)刻濾波器權(quán)值，誤差信號(hào)e(k)是k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)x(k)與fir濾波器輸出信號(hào)y(k)之差，根據(jù)遞歸最小二乘的目標(biāo)函數(shù)推導(dǎo)得到下一時(shí)刻權(quán)值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)，通過權(quán)值更新公式來調(diào)節(jié)fir濾波器的權(quán)值序列w0(k),w1(k),…,wn-1(k)，以達(dá)到最佳濾波，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：采集上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)：上、下游靜電傳感器所檢測到的荷電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊，得到上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)；

步驟2：運(yùn)用遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波方法對(duì)步驟1采集的上、下游氣固兩相流交流電信號(hào)x1(k)、x2(k)進(jìn)行氣固兩相流交流電信號(hào)遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波處理，得到濾波后的信號(hào)y1(k)、y2(k)，以上游信號(hào)x1(k)作為濾波信號(hào)進(jìn)行說明，下游信號(hào)x2(k)的處理同上游信號(hào)處理方法一樣，具體流程圖如圖2所示：

步驟2.1：設(shè)置濾波器階數(shù)n、數(shù)據(jù)長度n、遺忘因子λ、初始權(quán)值序列w0(0)、自相關(guān)矩陣逆矩陣sd(0)；

步驟2.2：計(jì)算k時(shí)刻有限長單位沖激響應(yīng)(fir)數(shù)字濾波器輸出信號(hào)y(k)，y(k)＝x1(k)^tw(k)，其中，x1(k)＝[x(k)x(k-1)…x(k-n+1)]^τ為k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)序列的前n個(gè)值，w(k)＝[w0(k)w1(k)…wn-1(k)]^τ是k時(shí)刻濾波器的權(quán)值序列；

步驟2.3：計(jì)算k時(shí)刻的誤差e(k)，即k時(shí)刻氣固兩相流交流電信號(hào)與fir濾波器輸出信號(hào)之差e(k)＝x(k)-y(k)；

步驟2.4：按照權(quán)值序列更新公式w(k+1)＝w(k)+e(k)sd(k)x1(k)更新下一時(shí)刻權(quán)值序列；

步驟2.5：根據(jù)自相關(guān)矩陣逆矩陣更新公式

更新k+1時(shí)刻的自相關(guān)矩陣逆矩陣sd(k+1)；

步驟2.6：k＝k+1，若k≤n，返回步驟2.2，否則，完成濾波，得到濾波后的信號(hào)y1(k)。

自適應(yīng)濾波器具有學(xué)習(xí)和跟蹤的能力，氣固兩相流交流電信號(hào)先驗(yàn)知識(shí)未知，自適應(yīng)濾波器通過自身的學(xué)習(xí)能力，獲得最優(yōu)權(quán)值，實(shí)現(xiàn)最佳濾波，在噪聲隨著周圍的環(huán)境變化而變化時(shí)，自適應(yīng)濾波器通過自身具有的跟蹤能力，調(diào)節(jié)濾波器權(quán)值，最終實(shí)現(xiàn)最佳濾波。

步驟3：對(duì)步驟2濾波后的上、下游信號(hào)y1(k)、y2(k)進(jìn)行互相關(guān)測速運(yùn)算，得出氣固兩相流固相顆粒流速的測量值。

本發(fā)明具有快速的收斂速度和跟蹤的能力，對(duì)氣固兩相流交流電信號(hào)的處理具有很強(qiáng)的針對(duì)性，通過對(duì)氣固兩相流交流電信號(hào)進(jìn)行遞歸最小二乘自適應(yīng)濾波處理，提高信號(hào)的信噪比，使用該方法處理后的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算分析，能夠提高氣固兩相流參數(shù)測量準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性。

以上所述為本發(fā)明較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對(duì)實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。