【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子，特别是涉及基于三环锁相环的级联模态辨识方法。
技术介绍
1、航天器平台的指向控制精度和其对有效载荷的性能与姿控执行机构的性能之间有着十分密切的关系。磁悬浮飞轮作为姿态控制执行机构的一种，在航天领域发挥着重要的作用，相较于传统的惯性执行机构，有着高测量精度、长使用寿命等一系列优势，是现代航天技术研究的重点之一。磁悬浮飞轮的振动是影响其正常工作的重要因素，其中模态引起的振动对磁悬浮飞轮的精度造成很大影响，是一个必须要解决的重要问题。
2、航天器有很多柔性部件，如太阳翼等，构件柔性与内部驱动部件的耦合作用会带来一些低频模态。磁悬浮飞轮整体具有一些高频固有模态，磁悬浮飞轮与航天器的连接多为刚柔耦合结构，不同的安装条件也会激发出某些固有模态，使系统发生振动。以高分辨光学遥感卫星为例，振动经过航天器传递到相机结构，影响相机的成像质量和精度，从而影响采集数据的准确性。为避免航天器在轨运行时，由于磁悬浮飞轮整体的模态而产生的振动带来的影响，需要在地面上实现对模态的准确辨识。磁悬浮飞轮各部件的模态可以通过简单的敲击法得到，但是考虑到安装耦合以及控制器的存在，系统整体的模态无法通过敲击得到。此时就需要一种方法，可以将系统整体的模态准确的辨识出来，在众多频率辨识方法中，部分辨识方法需要加装新的传感器，增加了成本并且提升了系统复杂度；利用快速傅里叶变换进行频率辨识，需要很大的计算量；基于陷波器的频率辨识方法，只能对单个频率进行估计。
3、因此，为实现多个频率的模态整体辨识及准确辨识，亟需三环锁相环的级联模态辨
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于三环锁相环的级联模态辨识方法，实现多个频率的模态整体辨识及准确辨识。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、基于三环锁相环的级联模态辨识方法，包括：
4、获取输入信号；
5、将所述输入信号输入预设的级联锁相环中，辨识所述输入信号中的频率分量，其中，所述级联锁相环包括n级三环锁相环，所述三环锁相环包括幅值估计环、相位估计环、偏移参数环、滤波通道、低通模块，所述幅值估计环、相位估计环、偏移参数环、滤波通道并联，所述低通模块串联在所述幅值估计环和相位估计环之后。
6、进一步地，所述级联锁相环的工作过程包括：
7、s1、将所述输入信号输入当前级三环锁相环中，获取当前级三环锁相环辨识的频率分量和误差信号；
8、s2、将所述当前级三环锁相环的误差信号输入相邻后一级三环锁相环中，所述频率分量引入所述相邻后一级三环锁相环的滤波通道和偏移参数环中，获取所述相邻后一级三环锁相环辨识的频率分量和误差信号，重复s2，直至所述输入信号中的频率分量全部辨识完毕，其中，所述当前级三环锁相环从第一级三环锁相环开始。
9、进一步地，当所述当前级三环锁相环从第一级三环锁相环开始时，所述第一级三环锁相环的工作过程包括：
10、将所述输入信号输入所述第一级三环锁相环中，通过滤波通道滤除所述输入信号中的干扰分量；
11、将滤除干扰分量后的输入信号输入幅值估计环中，输出模态的幅值估计值，并基于低通模块对所述幅值估计值进行平滑处理；
12、计算误差信号，将所述误差信号除以平滑处理后的幅值估计值作为相位估计环和偏移参数环的输入；
13、所述偏移参数环输出偏移参数值，并将所述偏移参数值引入所述相位估计环的pi处理中，所述相位估计环通过pi处理，辨识出模态的初级频率分量，并基于所述低通模块对所述初级频率分量进行平滑处理，获取模态的频率分量。
14、进一步地，所述输入信号为：
15、
16、其中，an为输入信号的幅值，为输入信号的相位，n＝1,2,3,…。
17、进一步地，所述模态的幅值估计值为：
18、
19、其中，为估计出的模态幅值，为估计出的模态相位。
20、进一步地，计算所述误差信号为：
21、
22、其中，e1为误差信号，u为输入信号，y1为幅值估计环输出的模态幅值信号。
23、进一步地，所述相位估计环和偏移参数环的输入为：
24、
25、其中，n1为相位估计环和偏移参数环的输入信号，为平滑处理后的幅值估计值。
26、进一步地，将所述当前级三环锁相环的误差信号输入相邻后一级三环锁相环中，所述相邻后一级三环锁相环的工作过程包括：
27、将所述当前级三环锁相环的误差信号输入所述相邻后一级三环锁相环的幅值估计环中，输出模态的幅值估计值，并基于所述相邻后一级三环锁相环的低通模块对所述幅值估计值进行平滑处理；
28、将所述当前级三环锁相环的频率分量引入所述相邻后一级三环锁相环的滤波通道和偏移参数环中，所述滤波通道滤除所述当前级三环锁相环的频率分量，所述偏移参数环输出偏移参数值；
29、计算所述相邻后一级三环锁相环的误差信号，并将所述误差信号除以经过平滑处理后的幅值估计值作为所述相邻后一级三环锁相环的相位估计环的输入，同时将所述偏移参数值引入所述相位估计环的pi处理中，所述相位估计环通过pi处理，输出所述相邻后一级三环锁相环辨识的初级频率分量，并基于所述相邻后一级三环锁相环的低通模块对所述初级频率分量进行平滑处理，获取所述相邻后一级三环锁相环辨识的频率分量。
30、本专利技术的有益效果为：
31、本专利技术提出基于三环锁相环的级联模态辨识方法，除第一级锁相环外，其余各级锁相环具有相同的结构，能够把多个频率的模态一次性估计出来；且在级联结构中，每个锁相环估计一个频率的模态，先估计频率最低的模态，再依次估计频率更高的模态，可以实现对多个频率模态的准确辨识，并且可以抑制叠加到其输入信号的噪声，具有很好的抗噪能力。
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1.基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述级联锁相环的工作过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，当所述当前级三环锁相环从第一级三环锁相环开始时，所述第一级三环锁相环的工作过程包括：
4.根据权利要求3所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述输入信号为：
5.根据权利要求4所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述模态的幅值估计值为：
6.根据权利要求5所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，计算所述误差信号为：
7.根据权利要求6所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述相位估计环和偏移参数环的输入为：
8.根据权利要求2所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，将所述当前级三环锁相环的误差信号输入相邻后一级三环锁相环中，所述相邻后一级三环锁相环的工作过程包括：
【技术特征摘要】
1.基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述级联锁相环的工作过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，当所述当前级三环锁相环从第一级三环锁相环开始时，所述第一级三环锁相环的工作过程包括：
4.根据权利要求3所述的基于三环锁相环的级联模态辨识方法，其特征在于，所述输入信号为：
5.根据权利要求4所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘希明，闫阳，王坤，郑世强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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