一种加速度计两自由度动态模型参数辨识的方法技术

本发明专利技术公开了一种加速度计两自由度动态模型参数辨识方法，首先将加速度计等效为两个单自由度质量‑弹簧‑阻尼系统的串联，利用Laplace变换建立加速度计两自由度动态模型；利用加速度计动态测量数据应用H

A method of parameter identification for two degree of freedom dynamic model of accelerometer

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计两自由度动态模型参数辨识的方法
本专利技术涉及测控
，尤其涉及一种加速度计两自由度动态模型参数辨识的方法。
技术介绍
加速度计作为一种测量物体运动加速度的传感器，广泛应用于需要测量冲击与振动的场合。加速度计动态特性直接影响着加速度计应用装置或系统的动态性能。因此，全面表征加速度计动态特性，准确实现加速度计动态模型参数辨识具有重要的理论意义和实际应用价值。加速度计动态特性十分复杂，现有的加速度计动态模型是将加速度计等效为一个单自由度质量-弹簧-阻尼系统建立的，该模型虽然能够很好的描述加速度计第1谐振频率以内的动态特性，但无法描述加速度计在更高频率范围的动态特性，制约着加速度计动态模型参数辨识精度的提高。现有技术中的加速度计动态模型参数辨识方法，主要分为时域辨识方法和频域辨识方法两类，频域辨识方法建立在傅里叶变换基础上，克服了时域辨识方法所用数据量大、对高频噪声敏感、模型阶次较高等缺点，在加速度计动态模型参数辨识中具有显著优势。然而，现有的频域辨识方法主要针对等效为一个单自由度质量-弹簧-阻尼系统的加速度计动态模型，受耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度计两自由度动态模型参数的辨识方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1、将加速度计等效为两个单自由度质量-弹簧-阻尼系统的串联，分别对两个质量块进行受力分析，利用Laplace变换建立加速度计两自由度动态模型；/n步骤2、利用加速度计动态测量数据应用H

【技术特征摘要】
1.一种加速度计两自由度动态模型参数的辨识方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、将加速度计等效为两个单自由度质量-弹簧-阻尼系统的串联，分别对两个质量块进行受力分析，利用Laplace变换建立加速度计两自由度动态模型；
步骤2、利用加速度计动态测量数据应用Hv方法估计出加速度计频率响应，由幅频响应获得零频幅值估计值，并通过搜索幅值局部极大值，获得第1、第2谐振点坐标的一步估计值；
步骤3、利用离散频谱校正法依次对所获得的第1、第2谐振点坐标附近频率响应进行校正，并通过最小二乘法获得所述第1、第2谐振点坐标的二步估计值；
步骤4、利用步骤2所获得的零频幅值估计值与步骤3所获得的第1、第2谐振点坐标的二步估计值，计算出幅值修正前的两个单自由度质量-弹簧-阻尼系统的阻尼比和固有频率，并利用所述固有频率获得幅值修正前的压电转换常数，构建幅值修正前的加速度计两自由度动态模型；
步骤5、基于所构建的幅值修正前的加速度计两自由度动态模型，获得该动态模型的第1、第2谐振点坐标，再结合步骤3所获得的第1、第2谐振点坐标的二步估计值，获得幅值修正系数，并将该幅值修正系数引入到模型参数计算中，获得加速度计两自由度动态模型参数，实现加速度计两自由度动态模型参数辨识。


2.根据权利要求1所述加速度计两自由度动态模型参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：
首先将加速度计等效为两个单自由度质量-弹簧-阻尼系统的串联，在惯性坐标系下，依据牛顿第二定律依次对两个质量块进行受力分析，获得：



式中，Xk为加速度计壳体相对大地的绝对位移；mi为第i个质量块质量；Xoi为第i个质量块相对于加速度计壳体的相对位移；ci为第i个阻尼器的阻尼系数；ki为第i个弹簧的弹性系数；i＝1,2；
再令表示加速度计输入信号，y(t)＝ρXo1(t)表示加速度计输出信号，ρ为压电转换常数，设初始条件为零，对式(1)两边取Laplace变换，获得：



式中，U(s)、Y(s)分别表示加速度计输入输出Laplace变换；s表示Laplace算子；
以单自由度质量-弹簧-阻尼系统的固有频率和阻尼比表示，式(2)进一步表示为：



式中，δi＝ci/2miωni；ωni2＝ki/mi；ωni、δi分别为第i个质量-弹簧-阻尼系统的固有频率和阻尼比；i＝1,2；
则G(s)即为所建立的加速度计两自由度动态模型。


3.根据权利要求1所述加速度计两自由度动态模型参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤2的过程具体为：
利用加速度计动态测量数据，应用频率响应Hv估计方法由下式(4)估计出加速度计频率响应



式中，ω为角频率；和分别为加速度计输入和输出的自功率谱；为加速度计输入输出的互功率谱；
再由估计出的加速度计频率响应的幅频响应获得零频幅值估计值并搜索幅值局部极大值，获得第1、第2谐振点坐标的一步估计值，记为
其中，为谐振频率一步估计值；为对应的幅值一步估计值；i＝1,2，为谐振点序号，且


4.根据权利要求1所述加速度计两自由度动态模型参数的辨识方法，其特征在于，所述步骤3的过程具体为：
首先设定频谱校正区间其中，Δω＝(2πfs)/N为频谱校正前的频率分辨率，fs为采样频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏青轩，刘建东，王淑鸿，董轶群，李利飞，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11