專利名稱：一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械領(lǐng)域的振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)方法，特別是一種基于卡爾曼濾波器的
電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
振動(dòng)模擬是環(huán)境模擬與仿真實(shí)驗(yàn)的一種，目前被廣泛應(yīng)用于航空、航天、核工業(yè)等國防工業(yè)領(lǐng)域和汽車、建筑等民用工業(yè)部門。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的目的在于考核產(chǎn)品在振動(dòng)激勵(lì)下保持原有性能的能力，即研究和檢驗(yàn)產(chǎn)品在振動(dòng)條件下的結(jié)構(gòu)可靠性和操縱可靠性。振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)類型角度可分為隨機(jī)振動(dòng)、正弦振動(dòng)和波形再現(xiàn)三種類型。環(huán)境的振動(dòng)條件一般以譜或波形的形式給出，如隨機(jī)振動(dòng)功率譜復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中要求復(fù)現(xiàn)功率譜密度參考信號(hào)，地震波復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中要求復(fù)現(xiàn)參考地震波。 在隨機(jī)振動(dòng)模擬試驗(yàn)中，電液伺服系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮電子與液壓兩方面的優(yōu)勢，功率_重量比大，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，并有很好的靈活性和適應(yīng)能力，常用作大型結(jié)構(gòu)件振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。試件在工作環(huán)境中經(jīng)受的振動(dòng)形式大多為隨機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)不局限在確定的頻率點(diǎn)上，其特征經(jīng)常用形如加速度功率譜密度等統(tǒng)計(jì)特性描述。要模擬這種振動(dòng)形式，就需要在振動(dòng)臺(tái)上復(fù)現(xiàn)出實(shí)測的功率譜密度即功率譜密度參考信號(hào)。但將功率譜密度參考信號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接輸入到電液伺服系統(tǒng)中時(shí)，系統(tǒng)功率譜密度輸出信號(hào)與功率譜密度參考信號(hào)相比往往存在較大偏差，極大影響了對(duì)被測產(chǎn)品在振動(dòng)環(huán)境下可靠性的定量評(píng)定。對(duì)于理想系統(tǒng)，幅頻特性處于0分貝線上，輸出信號(hào)完全再現(xiàn)輸入
信號(hào)。而實(shí)際系統(tǒng)幅頻特性在不同頻段與o分貝線有不同程度的差異，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)
與參考信號(hào)之間出現(xiàn)偏差。這是造成功率譜密度輸出信號(hào)與功率譜密度參考信號(hào)產(chǎn)生較大偏差的原因之一。另一方面，電液伺服系統(tǒng)在外界環(huán)境如油液溫度等變化的情況下，液壓系統(tǒng)本身參數(shù)將發(fā)生較大變化，并帶有隨機(jī)性質(zhì)，也會(huì)降低系統(tǒng)的功率譜密度再現(xiàn)精度。因此，為提高振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的有效性，改善功率譜密度再現(xiàn)的精度是非常必要的。
現(xiàn)有的電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法主要由頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)、阻抗函數(shù)計(jì)算、功率譜密度參考信號(hào)迭代修正和時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成四部分組成。首先通過預(yù)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)電液伺服系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，接著計(jì)算阻抗函數(shù)，然后將功率譜密度參考信號(hào)迭代修正，再將修正后的功率譜密度轉(zhuǎn)化為時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行正式振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有算法的實(shí)質(zhì)是離線迭代算法，當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程中電液伺服系統(tǒng)的參數(shù)或試件特性發(fā)生改變時(shí)，無法保證迭代算法的收斂性，甚至迭代發(fā)散，導(dǎo)致系統(tǒng)功率譜密度輸出信號(hào)與功率譜密度參考信號(hào)相比存在很大偏差，極大降低了功率譜密度再現(xiàn)的精度，影響了對(duì)受試產(chǎn)品在振動(dòng)環(huán)境下可靠性的定量評(píng)定。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種易于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化控制、確保功率譜密度參考信號(hào)迭代收斂性、提高功率譜密度再現(xiàn)精度、增強(qiáng)隨機(jī)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)真實(shí)性的基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法包括以下步驟 A、設(shè)定待再現(xiàn)的加速度功率譜密度信號(hào)為加速度功率譜密度參考信號(hào)； B、將加速度功率譜密度參考信號(hào)轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)； C、將電液伺服系統(tǒng)的加速度輸入信號(hào)作為卡爾曼濾波器I的加速度輸入信號(hào)，并
計(jì)算電液伺服系統(tǒng)的加速度輸出信號(hào)即響應(yīng)信號(hào)與卡爾曼濾波器I的加速度輸出信號(hào)之
差； D、基于電液伺服系統(tǒng)的加速度輸出信號(hào)與卡爾曼濾波器I的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器I的權(quán)值，進(jìn)行電液伺服系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)； E、利用卡爾曼濾波器I頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器IV，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，將濾波器IV的加速度輸出信號(hào)作為卡爾曼濾波器II的加速度輸入信號(hào)； F、將加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)做延時(shí)，并計(jì)算延時(shí)后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)與卡爾曼濾波器II的加速度輸出信號(hào)之差； G、基于延時(shí)后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)與卡爾曼濾波器II的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器II的權(quán)值，進(jìn)行卡爾曼濾波器I的阻抗辨識(shí)； H、利用卡爾曼濾波器II的阻抗辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器III，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，將濾波器III的加速度輸出信號(hào)作為電液伺服系統(tǒng)的加速度輸入信號(hào)。
本發(fā)明步驟B所述的將加速度功率譜密度參考信號(hào)轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)過程可描述為 Bl、將功率譜密度參考信號(hào)經(jīng)Cholesky分解轉(zhuǎn)換為幅值譜
|//(0)| = V^ 式中，|H(") I為幅值譜，R(")為功率譜密度參考信號(hào)
B2、經(jīng)隨機(jī)相位生成將幅值譜轉(zhuǎn)換為頻譜；
雖),0)卜"' 式中，9 ,為高斯分布的隨機(jī)相位，i = 1， . . . ， N， N為系統(tǒng)采樣頻率； B3、將頻譜經(jīng)逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換為一幀時(shí)域信號(hào) d' (t) = IFFT[H(w)] 式中，d'(t)為一幀時(shí)域信號(hào)； B4、將d' (t)經(jīng)時(shí)域隨機(jī)化轉(zhuǎn)換為長時(shí)間時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中，時(shí)域隨機(jī)化過程由隨機(jī)延時(shí)、反向、加窗和疊加四個(gè)步驟組成；設(shè)序列d' (t)長度為n，將d' (t)首尾相聯(lián)；隨機(jī)延時(shí)是指隨機(jī)選取序列d' (t)中的任意一點(diǎn)作為起始點(diǎn)，選取長度為n的新序列；將隨機(jī)延時(shí)所得新序列的所有元素倒序排列的過程即為反向；加窗是指計(jì)算隨機(jī)延時(shí)所得的新序列和反向后得到的新序列與窗函數(shù)的乘積；疊加是指將加窗所得長度為n的兩
個(gè)序列重疊;后相加得到長度為^的序列的過程。
本發(fā)明步驟D或G所述的單步預(yù)測卡爾曼濾波算法可描述為<| = c/(") -
+1) = + e(w)g(M)=尤("-1) - g -1) + gP 式中，u為卡爾曼濾波器的輸入信號(hào)，K為預(yù)測狀態(tài)誤差的相關(guān)矩陣，g為卡爾曼增
益矩陣，6為卡爾曼濾波器的權(quán)值向量，y為卡爾曼濾波器的輸出，e為誤差信號(hào)，d為卡爾
曼濾波器的期望信號(hào)，QM為測量噪聲的相關(guān)矩陣，QP為過程噪聲的相關(guān)矩陣。 本發(fā)明步驟E或H所述的構(gòu)造濾波器IV或?yàn)V波器III的步驟如下首先復(fù)制濾波
器權(quán)值，然后基于復(fù)制的權(quán)值構(gòu)造濾波器，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波，將濾波輸出
作為電液伺服系統(tǒng)或卡爾曼濾波器II的加速度輸入信號(hào)。 本發(fā)明所述的加速度信號(hào)也可以是位置信號(hào)或速度信號(hào)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果 1、本發(fā)明的所有步驟均可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。在CPU為Pentium IV_2. 0G、內(nèi)存為
1G的Advantech工控機(jī)上測試，算法的運(yùn)行周期小于2ms，能夠滿足電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)
振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)性要求，所以本發(fā)明易于采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)。 2、本發(fā)明采用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法進(jìn)行電液伺服系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)及阻抗
函數(shù)的辨識(shí)。單步預(yù)測卡爾曼濾波算法的收斂性確保了在電液伺服系統(tǒng)特性和試件特性發(fā)
生變化時(shí)，系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)及阻抗函數(shù)辨識(shí)的收斂性，因此確保了功率譜密度參考信號(hào)
迭代的收斂性。 3、由于本發(fā)明采用的單步預(yù)測卡爾曼濾波算法可以依據(jù)濾波器輸入信號(hào)、偏差信號(hào)對(duì)濾波器權(quán)值進(jìn)行實(shí)時(shí)在線修正，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤被控系統(tǒng)幅頻特性及電液伺服系統(tǒng)自身參數(shù)的變化，對(duì)功率譜密度參考信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，使得系統(tǒng)的輸出信號(hào)能夠高精度的再現(xiàn)參考信號(hào)，增強(qiáng)了隨機(jī)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。功率譜密度輸出信號(hào)與功率譜密度參考信號(hào)的偏差可以控制在±1分貝之內(nèi)。


本發(fā)明共有附圖4張，其中 圖1是基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法原理 圖2是將功率譜密度參考信號(hào)轉(zhuǎn)化相應(yīng)時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)過程的原理 圖3是時(shí)域隨機(jī)化過程的原理圖； 圖4是基于卡爾曼濾波器的輸出重新構(gòu)造濾波器并進(jìn)行濾波的原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地說明。如圖l-4所示，一種基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法包括以下步驟
A、設(shè)定待再現(xiàn)的加速度功率譜密度信號(hào)為加速度功率譜密度參考信號(hào)1 ;
B、將加速度功率譜密度參考信號(hào)1轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2 ;
C、將電液伺服系統(tǒng)4的加速度輸入信號(hào)作為卡爾曼濾波器16的加速度輸入信號(hào)，并計(jì)算電液伺服系統(tǒng)4的加速度輸出信號(hào)即響應(yīng)信號(hào)5與卡爾曼濾波器16的加速度輸出信號(hào)之差； D、基于電液伺服系統(tǒng)4的加速度輸出信號(hào)5與卡爾曼濾波器16的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器16的權(quán)值，進(jìn)行電液伺服系統(tǒng)4頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)； E、利用卡爾曼濾波器16頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器IV7，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2進(jìn)行濾波，將濾波器IV7的加速度輸出信號(hào)作為卡爾曼濾波器II 8的加速度輸入信號(hào)； F、將加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2做延時(shí)9，并計(jì)算延時(shí)9后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2與卡爾曼濾波器118的加速度輸出信號(hào)之差； G、基于延時(shí)9后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2與卡爾曼濾波器II 8的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器II 8的權(quán)值，進(jìn)行卡爾曼濾波器16的阻抗辨識(shí)； H、利用卡爾曼濾波器II 8的阻抗辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器1113，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2進(jìn)行濾波，將濾波器III3的加速度輸出信號(hào)作為電液伺服系統(tǒng)4的加速度輸入信號(hào)。 本發(fā)明步驟B所述的將加速度功率譜密度參考信號(hào)1轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2過程可描述為 Bl、將功率譜密度參考信號(hào)經(jīng)Cholesky分解10轉(zhuǎn)換為幅值譜
|/f ( )| = V爭) 式中，lH(") |為幅值譜，R(")為功率譜密度參考信號(hào)
B2、經(jīng)隨機(jī)相位生成11將幅值譜轉(zhuǎn)換為頻譜；
雖),0)卜4 式中，9 ,為高斯分布的隨機(jī)相位，i = 1， . . . ， N， N為系統(tǒng)采樣頻率； B3、將頻譜經(jīng)逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換12為一幀時(shí)域信號(hào) d' (t) = IFFT[H(w)] 式中，d'(t)為一幀時(shí)域信號(hào)； B4、將d' (t)經(jīng)時(shí)域隨機(jī)化13轉(zhuǎn)換為長時(shí)間時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2 ;其中，時(shí)域隨
機(jī)化過程由隨機(jī)延遲14、反向15、加窗16和疊加17四個(gè)步驟組成；設(shè)序列d' (t)長度為n，將d' (t)首尾相聯(lián)；所述的隨機(jī)延遲14是指隨機(jī)選取序列d' (t)中的任意一點(diǎn)作為起始點(diǎn)，選取長度為n的新序列；所述的反向15是將隨機(jī)延遲14所得新序列的所有元素倒序排列的過程；所述的加窗16是指計(jì)算隨機(jī)延遲14所得的新序列和反向15后得到
的新序列與窗函數(shù)的乘積；所述的疊加17，是指將加窗16所得長度為n的兩個(gè)序列重疊f后相加得到長度為^的序列的過程。
本發(fā)明步驟D或G所述的單步預(yù)測卡爾曼濾波算法可描述為
<formula>formula see original document page 8</formula> 式中，u為卡爾曼濾波器的輸入信號(hào)，K為預(yù)測狀態(tài)誤差的相關(guān)矩陣，g為卡爾曼增
益矩陣，A為卡爾曼濾波器的權(quán)值向量，y為卡爾曼濾波器的輸出，e為誤差信號(hào)，d為卡爾曼
濾波器的期望信號(hào)，QM為測量噪聲的相關(guān)矩陣，QP為過程噪聲的相關(guān)矩陣。
本發(fā)明步驟E或H所述的構(gòu)造濾波器IV7或?yàn)V波器III3的步驟如下首先復(fù)制濾波器權(quán)值18，然后基于復(fù)制的權(quán)值構(gòu)造濾波器19，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)2進(jìn)行濾波20，濾波輸出作為電液伺服系統(tǒng)4或卡爾曼濾波器II 8的加速度輸入信號(hào)。
將2 本發(fā)明所述的加速度信號(hào)也可以是位置信號(hào)或速度信號(hào)'
權(quán)利要求
一種基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法，其特征在于包括以下步驟A、設(shè)定待再現(xiàn)的加速度功率譜密度信號(hào)為加速度功率譜密度參考信號(hào)(1)；B、將加速度功率譜密度參考信號(hào)(1)轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)；C、將電液伺服系統(tǒng)(4)的加速度輸入信號(hào)作為卡爾曼濾波器I(6)的加速度輸入信號(hào)，并計(jì)算電液伺服系統(tǒng)(4)的加速度輸出信號(hào)即響應(yīng)信號(hào)(5)與卡爾曼濾波器I(6)的加速度輸出信號(hào)之差；D、基于電液伺服系統(tǒng)(4)的加速度輸出信號(hào)(5)與卡爾曼濾波器I(6)的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器I(6)的權(quán)值，進(jìn)行電液伺服系統(tǒng)(4)頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)；E、利用卡爾曼濾波器I(6)頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器IV(7)，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)進(jìn)行濾波，將濾波器IV(7)的加速度輸出信號(hào)作為卡爾曼濾波器II(8)的加速度輸入信號(hào)；F、將加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)做延時(shí)(9)，并計(jì)算延時(shí)(9)后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)與卡爾曼濾波器II(8)的加速度輸出信號(hào)之差；G、基于延時(shí)(9)后的加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)與卡爾曼濾波器II(8)的加速度輸出信號(hào)之差，利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器II(8)的權(quán)值，進(jìn)行卡爾曼濾波器I(6)的阻抗辨識(shí)；H、利用卡爾曼濾波器II(8)的阻抗辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器III(3)，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)進(jìn)行濾波，將濾波器III(3)的加速度輸出信號(hào)作為電液伺服系統(tǒng)(4)的加速度輸入信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)(4)隨機(jī)振動(dòng)控制方法， 其特征在于步驟B所述的將加速度功率譜密度參考信號(hào)(1)轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào) (2)過程可描述為Bl、將功率譜密度參考信號(hào)經(jīng)Cholesky分解(10)轉(zhuǎn)換為幅值譜式中，lH(")l為幅值譜，R(")為功率譜密度參考信號(hào)； B2、經(jīng)隨機(jī)相位生成(11)將幅值譜轉(zhuǎn)換為頻譜；式中，9 i為高斯分布的隨機(jī)相位，i = l，... ，N，N為系統(tǒng)采樣頻率； B3、將頻譜經(jīng)逆傅里葉變換轉(zhuǎn)換(12)為一幀時(shí)域信號(hào) d' (t) = IFFT[H(w)] 式中，d' (t)為一幀時(shí)域信號(hào)；B4、將d' (t)經(jīng)時(shí)域隨機(jī)化(13)轉(zhuǎn)換為長時(shí)間時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2);其中，時(shí)域隨機(jī)化 過程由隨機(jī)延遲(14)、反向(15)、加窗(16)和疊加(17)四個(gè)步驟組成；設(shè)序列d' (t)長 度為n，將d' (t)首尾相聯(lián)；所述的隨機(jī)延遲(14)是指隨機(jī)選取序列d' (t)中的任意一 點(diǎn)作為起始點(diǎn)，選取長度為n的新序列；所述的反向(15)是將隨機(jī)延遲(14)所得新序列的 所有元素倒序排列的過程；所述的加窗(16)是指計(jì)算隨機(jī)延遲(14)所得的新序列和反向(15)后得到的新序列與窗函數(shù)的乘積；所述的疊加(17)，是指將加窗(16)所得長度為n的 兩個(gè)序列重疊i后相加得到長度為*的序列的過程。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)(4)隨機(jī)振動(dòng)控制方法，其 特征在于步驟D或G所述的單步預(yù)測卡爾曼濾波算法可描述為<formula>formula see original document page 3</formula>式中，u為卡爾曼濾波器的輸入信號(hào)，K為預(yù)測狀態(tài)誤差的相關(guān)矩陣，g為卡爾曼增益矩 陣，A為卡爾曼濾波器的權(quán)值向量，y為卡爾曼濾波器的輸出，e為誤差信號(hào)，d為卡爾曼濾 波器的期望信號(hào)，QM為測量噪聲的相關(guān)矩陣，QP為過程噪聲的相關(guān)矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)(4)隨機(jī)振動(dòng)控制方法，其 特征在于步驟E或H所述的構(gòu)造濾波器IV(7)或?yàn)V波器I11(3)的步驟如下首先復(fù)制濾 波器權(quán)值(18)，然后基于復(fù)制的權(quán)值構(gòu)造濾波器(19)，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2)進(jìn)行 濾波(20)，將濾波輸出作為電液伺服系統(tǒng)(4)或卡爾曼濾波器I1(8)的加速度輸入信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于卡爾曼濾波器電液伺服系統(tǒng)(4)隨機(jī)振動(dòng)控制方法，其 特征在于所述的加速度信號(hào)也可以是位置信號(hào)或速度信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于卡爾曼濾波器的電液伺服系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制方法，包括以下步驟將加速度功率譜密度參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將電液伺服系統(tǒng)的加速度輸入信號(hào)作為卡爾曼濾波器I的加速度輸入信號(hào)；利用單步預(yù)測卡爾曼濾波算法實(shí)時(shí)在線調(diào)整卡爾曼濾波器I和卡爾曼濾波器II的權(quán)值，分別進(jìn)行電液伺服系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)和卡爾曼濾波器I阻抗函數(shù)的辨識(shí)；基于卡爾曼濾波器II的阻抗函數(shù)辨識(shí)結(jié)果構(gòu)造濾波器III，并對(duì)加速度時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)濾波，將其輸出信號(hào)作為電液伺服系統(tǒng)的加速度輸入信號(hào)。本發(fā)明采用的單步預(yù)測卡爾曼濾波算法的收斂性確保了在電液伺服系統(tǒng)特性和試件特性發(fā)生變化時(shí)，加速度功率譜密度實(shí)時(shí)在線迭代的收斂性。
文檔編號(hào)G05D19/02GK101702092SQ20091018797
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者關(guān)廣豐, 弓永軍, 熊偉, 王海濤, 王祖溫, 馬文琦 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)