《梯形卷積最佳化窗與改進頻率回響函式估計方法研究》是依託湖南大學，由溫和擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：梯形卷積最佳化窗與改進頻率回響函式估計方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：溫和
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
頻率回響函式（FRF）估計是目前套用最廣泛的線性系統動態性能測試方法。然而，激勵畸變、頻譜泄漏、假頻、混頻、柵欄效應等非線性干擾是影響FRF估計準確度的主要瓶頸。本項目採用理論分析與實驗測試相結合的方法，研究如何減少FRF估計中非線性干擾、提高FRF估計的準確度和自適應性，具體包括：1、研究梯形卷積最佳化窗及參數最佳化設計方法，建立離散頻譜自適應處理算法，以降低頻譜泄漏、假頻、混頻、柵欄效應的影響；2、研究非線性誤差等效折算關係，確定改進FRF估計的誤差界及魯棒收斂條件，闡明複雜激勵下FRF估計準確度與穩定性的內在關係；3、以電流互感器動態傳遞特性測試為對象，對改進FRF估計方法進行嵌入式移植，利用電流互感器動態傳遞性能測試平台檢驗理論研究成果的準確性和有效性，最終建立梯形卷積最佳化窗與高準確度自適應改進FRF估計方法。項目研究成果可套用於複雜信號分析、數位訊號處理、模式識別和故障診斷等領域。
結題摘要
激勵畸變、噪聲、頻譜泄漏、柵欄效應等非線性干擾是制約頻率回響函式（FRF）估計準確度和實用性的主要因素。加窗傅立葉變換與離散頻譜校正技術為減少FRF估計中的非線性干擾提供了解決方案，但傳統的窗函式與頻譜處理算法存在抗干擾能力差、自適應性不足等問題。為此，本項目開展了梯形卷積最佳化窗函式與改進FRF估計方法的研究，具體內容如下：1、梯形卷積最佳化窗函式的設計與參數最佳化方法研究。針對複雜激勵下FRF估計的頻譜泄漏問題，建立了具有較窄主瓣、且具有快速旁瓣衰減的梯形卷積最佳化窗，提出了梯形卷積最佳化窗及其參數最佳化設計方法，確定了複雜激勵下各頻率成分的長、短頻程泄漏量，為複雜激勵下FRF估計的頻譜泄漏抑制提供直接依據。2、FRF估計中的離散頻譜自適應分割與校正算法研究。本項目利用梯形卷積最佳化窗頻譜泄漏抑制能力，建立了以梯形卷積最佳化窗加權後的信號頻譜最佳探索函式模型；通過峰值搜尋確定離散頻譜中的幅度值為最大、次大和第3的譜線，利用峰值譜線計算峰值譜線左右兩側的泄漏權值和頻率分量偏移值，實現頻譜泄漏的對消抑制，提高了複雜激勵下FRF估計中的離散頻譜參數檢測的跟隨性能。3、FRF估計中等效綜合非線性誤差界與魯棒收斂性研究。本項目以基於梯形卷積最佳化窗的FRF估計頻譜泄漏模型為基礎，根據測量不確定度傳播法則，研究了FRF估計中白噪聲等非線性誤差量的等效折算關係，針對FRF估計時輸出噪聲的統計變化特性，建立了以梯形卷積最佳化窗的主要參數為自變數的頻率回響函式估計非線性誤差界函式，確定改進FRF估計方法的魯棒收斂條件，為以後全面深入研究FRF估計的誤差模型及補償方法、提高FRF估計的準確性和實用性提供新的思路。4、開展了仿真分析、算法的嵌入式移植與測試檢驗，設計了電壓互感器頻率回響函式估計的硬體裝置。本項目MATLAB數位訊號處理工具箱和VC.NET軟體系統平台進行理論仿真驗證和探索，設計了電壓互感器頻率回響函式估計的硬體裝置，進一步提高了算法和處理方案的可靠性和實用性。本項目建立了梯形卷積最佳化窗和適合於嵌入式系統實現的高準確度自適應改進FRF估計方法，為改進FRF估計方法在感測器測試與評價、機械振動與故障診斷等領域的套用和研究奠定了理論和技術基礎。
