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基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510366719.1

申請日:

2015.06.26

公開號:

CN104990616A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01F 25/00申請日:20150626|||公開
IPC分類號: G01F25/00 主分類號: G01F25/00
申請人: 廣州能源檢測研究院
發明人: 萬勇; 潘云飛; 楊茹; 盧嘉敏; 馮良鋒; 謝小芳
地址: 511447廣東省廣州市番禺區石樓珠江路1-2號
優先權:
專利代理機構: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340 代理人: 李振文
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510366719.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.19|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,所述方法包括:在前端固定一自適應因子為0的Liu型自適應陷波器LANF,然后將LANF輸出作為Mohsen型自適應陷波器MANF的輸入,再利用MANF估計頻率實時調整LANF并采用級聯形式固定構成級聯自適應陷波器SANF,最后將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,可求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位和相應補償計數值。本發明解決了LANF僅能處理正弦信號,MANF處理周期脈沖輸入信號狀態變量時偏離周期軌道、暫態響應受輸入信號幅值影響、頻率估計穩態誤差大等問題,不僅能處理非正弦周期信號并進行多路不同步脈沖計數補償,同時也有效提高計數精度。

權利要求書

權利要求書
1.  基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述方法包括:
A在前端固定一自適應因子為0的Liu型自適應陷波器LANF;
B將LANF輸出作為Mohsen型自適應陷波器MANF的輸入;
C利用MANF估計頻率實時調整LANF并采用級聯形式固定構成級聯自適應陷波器SANF;
D將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位和相應補償計數值。

2.  根據權利要求1所述的基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述步驟A中,LANF的構建步驟為:
設二階系統狀態變量為x3,x4,阻尼比為ξ,自適應增益為γ,初相位為角頻率為ω;將作為輸入,則可設計LANF為:
x·3=x4,x·4=-2ξθx4-θ2x3+θ2y---(1)]]>
θ·=-γx3(θ2y-2ζθx4).---(2)]]>

3.  根據權利要求1所述的基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述步驟B中,MANF的構建步驟為:
設周期脈沖幅值為A,初相位為角頻率為ω,則根據傅立葉級數展開式可得信號在任意t時刻測量值f為:

設二階系統狀態變量為x1,x2,阻尼比為ξ,自適應增益為γ,角頻率ω瞬態估計值為θ,那么將式(3)作為輸入設計MANF為:
x·1=x2,x·2=-2ξθx2-θ2x1+2ξθf---(4)]]>
θ·=-γx1θ(f-x2)---(5)]]>
令基波信號幅值k=2A/π,理論上,對于周期輸入信號,動態系統(4)、(5)具有唯一周期軌道:

若不考慮式(5)自適應律,式(4)傳遞函數為:
H1(s)=2ξθs2+2ξθs+θ2.---(7)]]>

4.  根據權利要求1、2或3所述的基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述步驟C中,SANF的構建步驟為:
根據LANF原理,狀態變量x3,x4穩態周期軌道為:

由穩態周期軌道Γ2可看出,x4與輸入基波信號同頻、同相;按緩慢積分流形原理設置γ=0,LANF寫成:
H2(s)=θ2s2+2ξθs+θ2.---(9)]]>

5.  根據權利要求1所述的基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述步驟D中,將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償方法為:
將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,則根據穩態周期軌道Γ2求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位:

令第i路脈沖信號在計數起始時刻t0相位為計數停止時刻t1相位為上升沿檢測法脈沖計數值為Ni,則補償計數值為:

說明書

說明書基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法
技術領域
本發明涉及流量計脈沖計數補償領域,尤其涉及一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法。
背景技術
隨著現代工業發展,流量計需求不斷增加,尤其是脈沖輸出式流量計(在流場穩定情況下,脈沖輸出式流量計瞬時流量正比于脈沖頻率)得到空前應用,對其快速、準確檢定意義重大。通用的檢定裝置,工控機根據流量計脈沖信號的鎖相信號驅動換向器,可對流量計的脈沖信號實現整周期截取。然而,在臺位裝置中,并不能保證多臺位中各臺位流量計脈沖計數的測量精度要求。
專利CN 103176045A提出了一種基于重合脈沖計數的異頻雙相位重合檢測方法。該專利構建了異頻信號相位重合預檢測及相位重合脈沖群產生電路、雙相位重合檢測相位偏差修正電路和門時產生電路,聲稱解決了傳統相位重合檢測易受相位噪聲和觸發誤差的影響,存在相位重合檢測相位偏差的缺點。事實上,該專利給出的相位修正公式(其中,N2、N1對應兩路脈沖的計數值,T2、T1對應兩路脈沖的周期),不適合多臺位流量計檢定裝置脈沖變頻率、變脈寬的應用需求。
其它相位重合檢測法,例如CN 102680808A、CN 102323739 B、CN103472299 A等,用于多臺位流量計檢定裝置都存在檢定時間不確定、需 額外配套復雜的硬件裝置、不利于基于工控機的檢測系統集成等問題。
發明內容
為解決上述存在的問題與缺陷,本發明提供一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,該方法解決了LANF僅能處理正弦信號,MANF處理周期脈沖輸入信號狀態變量時偏離周期軌道、暫態響應受輸入信號幅值影響、頻率估計穩態誤差大等問題,不僅能處理非正弦周期信號并進行多路不同步脈沖計數補償,同時也有效提高計數精度。
本發明的目的通過以下的技術方案來實現:
一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法,其特征在于,所述方法包括:
A在前端固定一自適應因子為0的Liu型自適應陷波器LANF;
B將LANF輸出作為Mohsen型自適應陷波器MANF的輸入;
C利用MANF估計頻率實時調整LANF并采用級聯形式固定構成級聯自適應陷波器SANF;
D將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,可求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位和相應補償計數值。
本發明有益效果是:
本發明解決了LANF僅能處理正弦信號,MANF處理周期脈沖輸入信號狀態變量時偏離周期軌道、暫態響應受輸入信號幅值影響、頻率估計穩態誤差大等問題,不僅能處理非正弦周期信號并進行多路不同步脈沖計數補償,同時也有效提高計數精度。
附圖說明
圖1是本發明所述的一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法流程圖;
圖2是本發明所述的級聯自適應陷波器SANF原理框圖;
圖3是脈沖計數補償原理圖;
圖4是MANF狀態變量穩態曲線圖;
圖5是MANF角頻率估計曲線圖;
圖6是SANF狀態變量x1,x210Hz脈沖響應曲線;
圖7是SANF角頻率估計曲線圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述。
下面結合實施例及附圖1對本發明作進一步詳細的描述:
一種基于級聯自適應陷波器的多路不同步脈沖計數補償方法具體步驟包括:
步驟10、在前端固定一自適應因子為0的Liu型自適應陷波器LANF;其中,LANF的構建步驟為:
設二階系統狀態變量為x3,x4,阻尼比為ξ,自適應增益為γ。將作為輸入,則可設計LANF為:
x·3=x4,x·4=-2ξθx4-θ2x3+θ2y]]>
θ·=-γx3(θ2y-2ζθx4)]]>
其中,參數設定阻尼比ξ=0.7,自適應增益γ=1。
步驟20、將LANF輸出作為Mohsen型自適應陷波器MANF的輸入;其中,MANF的構建步驟為:
設周期脈沖幅值為A,初相位為角頻率為ω,則根據傅立葉級數展 開式可得信號在任意t時刻測量值f為:

設二階系統狀態變量為x1,x2,阻尼比為ξ,自適應增益為γ,角頻率ω瞬態估計值為θ,那么將上式作為輸入可設計MANF為:
x·1=x2,x·2=-2ξθx2-θ2x1+2ξθf]]>
θ·=-γx1θ(f-x2)]]>
令基波信號幅值k=2A/π,理論上,對于周期輸入信號,動態系統具有唯一周期軌道:

若不考慮式自適應律,則傳遞函數為:
H1(s)=2ξθs2+2ξθs+θ2]]>
以上參數設定中,幅值A=10V,頻率f=10Hz,初相阻尼比ξ=0.7,自適應增益γ=1,θ0=100。
如圖4和圖5分別是MANF狀態變量穩態曲線圖和MANF角頻率估計曲線圖。
步驟30、利用MANF估計頻率實時調整LANF并采用級聯形式固定構成級聯自適應陷波器SANF;其中,SANF的構建步驟為:
根據LANF原理,狀態變量x3,x4穩態周期軌道為:

由穩態周期軌道Γ2可看出,x4與輸入基波信號同頻、同相。按緩慢積分流形原理設置γ=0,LANF可寫成:
H2(s)=θ2s2+2ξθs+θ2]]>
上式實質為一共振器,如果采用級聯形式固定θ于MANF頻率估計值,則對于θ同頻輸入周期脈沖信號,動態系統可濾除θ的高次諧波。將x3作為MANF輸入,可循序減弱周期方波信號所帶來的強諧波干擾,提升MANF信號處理能力。圖2為根據以上原理設計的SANF原理框圖。
如圖6和圖7分別為SANF狀態變量x1,x210Hz脈沖響應曲線圖和SANF角頻率估計曲線圖。
步驟40、將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,可求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位和相應補償計數值;具體實施方法為:
將SANF應用于多路不同步脈沖計數補償,則可根據穩態周期軌道Γ2求得周期脈沖信號任一穩態時刻相位:

令第i路脈沖信號在計數起始時刻t0相位為計數停止時刻t1相位為上升沿檢測法脈沖計數值為Ni,則補償計數值為:

圖3為計數補償原理示意圖。
雖然本發明所揭露的實施方式如上,但所述的內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式,并非用以限定本發明。任何本發明所屬技術領域內的技術人員,在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下,可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化,但本發明的專利保護范圍,仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。

關 鍵 詞:
基于 級聯 自適應 陷波 不同步 脈沖 計數 補償 方法
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