本发明专利技术提供的是一种低频展宽的非线性反馈控制装置及方法。接收模块接收输入信号，并将所述输入信号传递至非线性控制模块；非线性控制模块，对接收模块输入的信号进行非线性调制，并将调制后的信号传递至参考输出模块，非线性控制模块结合反馈控制模块输出的反馈信号进行非线性调制，并将调制后的信号传递至参考输出模块；参考输出模块，将调制后的信号与参考信号作差，判断调制后的信号是否满足期望要求，如果满足，则将调制后的信号作为输出信号输出，如果不满足，则将调制后的信号传递至反馈控制模块。输入信号通过非线性控制模块、反馈控制模块，输出多种频率成分的各阶谐波，幅值受到调制、线谱展宽，在合适参数的作用下可实现输入线谱能量的降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种闭环控制装置，尤其涉及一种低频展宽的非线性反馈控制装置。本专利技术也涉及一种低频展宽的非线性反馈控制方法。
技术介绍
控制理论中两种最基本的控制形式是开环控制和闭环控制。每种控制形式都有自身的特点，开环控制器与被控对象之间只有正向控制的作用，是无记忆系统，抗干扰能力差。闭环控制系统需要不断地测量反馈信号，并把输入和反馈信号做差，判断系统输出是否满足期望要求，如不满足则把差值反馈到控制器，继续观测系统输出，获得有关过程的状态信息，根据设计要求不断调节控制输入使得系统输出按期望变化，进而获得期望的结果，闭环系统又称反馈控制系统，在各种生物系统、物理系统及经济和商业等诸多领域常常存在这种现象，由此设计闭环控制系统更接近于实际应用的物理模型。设计接近系统结构、控制过程相对简单，相对准确的数学模型，是设计控制系统中很关键的一步。当确定了被控制的数学模型和输出的控制指标后，需要通过模拟和实验检验其性能指标，并不断的调节可控参数，获得符合性能标准的反馈控制器。反馈控制系统通过引入反馈来改善系统性能，同时也增加了系统的复杂性和元器件的个数，但它独到的优点是控制过程中会导致系统存在一定程度的不稳定性、这种系统结构的不稳定性，可能使系统的工作性能大大转变。线谱是现代被动声呐在水声对抗中检测、跟踪和识别目标的主要特征，是潜艇声隐身性能的主要危害。为了提高舰船的隐蔽性，必须降低低频线谱。近年来，各国都积极进行减振降噪的研究，并取得了巨大的发展。通过采用吸隔振、多功能覆盖层、低噪声推进器等技术，大大降低了舰船的辐射噪声。若能把线谱转换成连续谱，可以改变辐射噪声的频谱结构，并将原来集中的低频能量分布到较宽的频带上，减小线谱峰值，降低可探测性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现低频展宽，使得输入线谱能量降低的低频展宽的非线性反馈控制装置。本专利技术的目的还在于提供一种低频展宽的非线性反馈控制方法。本专利技术的目的是这样实现的、本专利技术的低频展宽的非线性反馈控制装置包括接收模块、非线性控制模块、参考输出模块和反馈控制模块；接收模块接收输入信号，并将所述输入信号传递至非线性控制模块；非线性控制模块，对接收模块输入的信号进行非线性调制，并将调制后的信号传递至参考输出模块，非线性控制模块结合反馈控制模块输出的反馈信号进行非线性调制，并将调制后的信号传递至参考输出模块；参考输出模块，将调制后的信号与参考信号作差，判断调制后的信号是否满足期望要求，如果满足，则将调制后的信号作为输出信号输出，如果不满足，则将调制后的信号传递至反馈控制模块。本专利技术的低频展宽的非线性反馈控制装置还可以包括1、还包括外激励注入模块，所述激励注入模块将外激励注入到控制系统中。2、还包括特征判断模块，所述特征判断模块判断输出信号是否处于混沌运动状态，若处于混沌运动状态则输出，若不满足则将系统输出信号传递至反馈控制模块。3、所述接收模块，接收单频输入信号。4、所述非线性控制模块，对接收模块输入的信号进行非线性调制，产生波幅受到调制的高阶谐波信号，或者结合反馈控制模块输出的反馈信号进行非线性调制，产生波幅受到调制的高阶谐波信号。本专利技术的低频展宽的非线性反馈控制方法为步骤(1)接收输入信号；步骤⑵对接收的信号进行非线性调制，并输出调制后的信号；步骤(3)将调制后的信号与参考信号作差，判断调制后的信号是否满足期望要求，如果满足，则将调制后的信号作为输出信号输出，流程结束；如果不满足，则转至步骤 ⑷；步骤(4)对不满足期望要求的调制信号进行闭环反馈处理获得反馈信号，返回执行步骤O)。本专利技术的低频展宽的非线性反馈控制方法还可以包括1、在步骤( 和步骤C3)之间注入外激励，并将外激励与调制信号的混合信号作为新的调制信号。2、所述判断调制后的信号是否满足期望要求是判断输出信号是否处于混沌运动状态，若处于混沌运动状态则输出，若不满足则，转至步骤(4)。3、所述接收的采样信号为单频采样信号。4、所述对接收的信号进行非线性调制为产生波幅受到调制的高阶谐波信号。输入信号通过非线性控制模块，输出增加了很多频率成分，这些频率成分的谐波经反馈再次经过非线性控制模块的调制，输出很有更多的频率成分，如此往复，系统输出为多种频率成分的各阶谐波，幅值受到调制、线谱展宽，在合适参数的作用下可实现输入线谱能量的降低。附图说明图1是低频展宽的非线性反馈控制系统的结构示意图；图2是低频展宽的非线性反馈控制方法的流程图；图3(a)-图3(b)是信号经过非线性控制器后的系统输出示意图，其中，图3 (a)为输出幅值随时间变化曲线图，图3(b)为输出功率随频率变化曲线图；图4(a)-图4(d)是实施例1的功率谱曲线图，其中，图4(a)为输入信号自身功率谱曲线图，图4(b)为二阶非线性谐波的功率谱曲线图，图4(c)为三阶非线性谐波的功率谱曲线图，图4(d)为非线性控制模块2输出的功率谱曲线图；图5(a)-图5(d)是实施例1中非线性控制模块2输出的相图，其中，图5 (a)为延迟时间为IOs时的相图，图5(b)为延迟时间为IOs时的相图，图5(c)为延迟时间为15s时的相图，图5(d)为延迟时间为20s时的相图6(a)-图6(d)是实施例2的无外激励时反馈后的系统输出动态图，其中，图 6(a)为时程图，图6(b)为功率谱图，图6(c)为相图，图6(d)为Lyapimov指数获得点数i 与系统输出的曲线图；图7(a)-图7(d)是实施例3的存在外激励时反馈后的系统输出动态图，图7 (a) 为时程图，图7(b)为功率谱图，图7(c)为相图，图7(d)为Lyapimov指数获得点数i与系统输出的曲线图；图8(a)-图8(d)是实施例4的存在外激励时反馈后的系统输出动态图，图8 (a) 为时程图，图8(b)为功率谱图，图8(c)为相图，图8(d)为Lyapimov指数获得点数i与系统输出的曲线图；图9(a)-图9(d)是实施例5存在外激励时反馈后的系统输出动态图，图9 (a)为时程图，图9(b)为功率谱图，图9(c)为相图，图9(d)为Lyapimov指数获得点数i与系统输出的曲线图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。低频展宽的非线性反馈控制系统，包括接收模块1、非线性控制模块2、参考输出模块3、反馈控制模块4和外激励注入模块5，接收模块1，用于接收输入信号x(t)，并将所述输入信号x(t)传递至非线性控制模块2 ；非线性控制模块2，用于对接收模块1输入的信号χ (t)进行非线性调制，并将调制后的信号ν (t)传递至参考输出模块3 ；还用于结合反馈控制模块4输出的反馈信号进行非线性调制，并将调制后的信号ζ (t)传递至参考输出模块3 ；参考输出模块3，用于将调制后的信号ν (t)或者z(t)与参考信号e(t)作差，判断调制后的信号是否满足期望要求，如果满足，则将调制后的信号作为系统输出信号y(t)输出，如果不满足，则将调制后的信号传递至反馈控制模块4 ；反馈控制模块4，用于对不满足期望要求的调制信号进行……，并将反馈信号f(t) 传递至非线性控制模块2。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨德森，兰朝凤，时胜国，李思纯，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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