一种基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103162755A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103162755103162755A(43)申请公布日2013.06.19(21)申请号201310039394.7(22)申请日2013.01.31(71)申请人西安东风机电有限公司地址710077陕西省西安市高新区锦业路69号创业研发园A区8号雷信科技园2楼(72)发明人任建新王鑫鹏边琦张鹏(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人倪金荣(51)Int.Cl.G01F1/84(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法(57)摘要本发明涉及一种基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，解决现有信号跟踪方法难以长时间实时准确跟踪和测量信号频率的问题。本发明基于奇异谱分析方法和基于优化零极点配置滤波算法，通过对输入信号进行预处理，构建以为传递函数的滤波器，动态调整滤波器模型，使极点以变角度的方式趋近于零点。本发明能够实时、精确跟踪和测量传感器输出信号频率。本方法与传统方法相比在频率跟踪方面具有更好的收敛性和实时性，实现了在工业现场中对科里奥利流量计传感器信号进行长时间、高精度的跟踪。CN103162755ACN1036275ACN103162755A权利要求书1/2页1.一种基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：1】获得数字信号Y（n）；2】对数字信号Y（n）进行预处理后获得数字信号X（n），X（n）=X（1），X（2）…X（n）；3】对数字信号X（n）进行滤波：3.1】构建滤波器：构建以为传递函数的滤波器，给k0、k1、ρ赋初值，使输入滤波器的信号的频率落在滤波器的陷阱带宽内；3.2】自适应调整滤波器模型，解算得到跟踪信号：-1滤波器零点到原点与X轴的夹角α为cos（-k0），滤波器极点到原点与X轴的夹角β-1为cos（-k1）；每次进行迭代运算时，固定滤波器零点，使滤波器极点以变角度的方式趋近于滤波器零点：当输入第一个信号X（1），求得滤波器的系数k1，k0=k1，根据公式f＝arccos（-k0）解算得到第一个跟踪信号f1，，当输入第二个信号X（2），求得滤波器的系数k1′，当k1＞＞k1，调整k0使k0<k1′，当k1＜＜k1，调整k0使得k0>k1′，根据公式f＝arccos（-k0）解算得到第二个跟踪信号f2，当输入第三个信号X（3），求得滤波器的系数k1″，当k1″>k1′，调整k0使k0<k1″，当k1″<k1′，调整k0使得k0>k1″，根据公式f＝arccos（-k0）解算得到第三个跟踪信号f3，……，(n-1)(n-1)（n-2)当输入第n个信号X(n)时，求得滤波器的系数k1′，当k1′>k1′，调整k0（n-1)（n-1)（n-2)（n-1)使k0<k1′；当k1′<k1′，调整k0使k0>k1′，根据公式f＝arccos（-k0）解算得到第n个跟踪信号fn，……；4】曲线拟合：将步骤3.2】中一定时间内解算的所有跟踪信号进行曲线拟合获得最终跟踪信号；5】依次输出或显示最终跟踪信号。2.根据权利要求1所述的基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，其特征在于：所述信号预处理方法是奇异谱分析的方法，具体步骤是：2.1】对数字信号Y（n）进行分解：构建行数为L，列数为K的矩阵Y1：将Y（n）中的第i个元素Y（i），第i+1个元素Y（i+1），到第L+i-1个元素Y（L+i-1）依次赋值给Y1的第i列所对应的L个元素，i的取值范围从1到K；然后对矩阵Y1进行奇异值分解，得到特征矩阵U、V；2.2】对数字信号Y（n）进行重构：选取U、V中能够反映原数字信号Y（n）中待测量信号特征的m个特征向量组生成重构矩阵RC，通过重构矩阵RC生成包含Y（n）中待测量信号特征的数字信号X（n）。2CN103162755A权利要求书2/2页3.根据权利要求1所述的基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，其特征在于，步骤3.2】调整k0时，根据-1γ（n）＝γ0γ（n-1）+（1-γ0）γ∞，k0=k1[1-γ（n）tan（Δf）]进行调整。4.根据权利要求1所述的基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，其特征在于，所述曲线拟合的方法是线性最小二乘拟合。5.根据权利要求1所述的基于改进自适应算法的科里奥利流量计信号跟踪方法，其特征在于，步骤1】的数字信号Y（n）由以下方法得到：从科里奥利流量计的振动管传感器上获得原始频率信号，对原始频率信号进行AD采样，获得数字信号Y（n）。3CN103162755A说明书1/6页