加速度計(jì)作為測(cè)量振動(dòng)和沖擊的慣性傳感器,其動(dòng)態(tài)特性直接影響著動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度,加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)是建立其動(dòng)態(tài)模型的重要研究?jī)?nèi)容。加速度計(jì)在其線性動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),通常等效為單自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng),其動(dòng)態(tài)模型為二階線性系統(tǒng),模型參數(shù)為對(duì)應(yīng)二階線性系統(tǒng)參數(shù),即阻尼比、固有頻率和加速度與輸出參量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。在噪聲和加速度計(jì)存在的非線性影響可以忽略時(shí),以二階線性模型為基礎(chǔ),利用參數(shù)辨識(shí)方法,例如:遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或最小二乘算法等,所辨識(shí)的加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)具有一定精度,然而,在加速度計(jì)的高精度應(yīng)用場(chǎng)合,由于受噪聲和加速度計(jì)的非線性特性影響,導(dǎo)致加速度計(jì)二階線性動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)方法產(chǎn)生較大的參數(shù)估計(jì)誤差,因此,研究減小噪聲和非線性影響的加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)方法,提高加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)的精度具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文在加速度計(jì)二階線性動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上,為了準(zhǔn)確地表征加速度計(jì)存在的非線性,通過引入非線性項(xiàng),構(gòu)建了包含線性部分和非線性特性的加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型,描述其動(dòng)態(tài)特性;針對(duì)頻譜泄漏和測(cè)量噪聲對(duì)加速度計(jì)頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)的影響,研究了加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)方法,提出了基于全相位快速傅里葉變換的譜估計(jì)方法,有效地解決了頻譜泄漏和測(cè)量噪聲對(duì)加速度計(jì)頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)的影響;結(jié)合沖擊激勵(lì)信號(hào)的帶寬,提出了一種基于頻域加權(quán)最小二乘(weighted least square,WLS)和支持向量機(jī)(support vector machine,SVM)的加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)方法,在頻域采用WLS辨識(shí)線性部分參數(shù),利用SVM估計(jì)其非線性,實(shí)現(xiàn)了加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型的參數(shù)辯識(shí);并基于虛擬儀器技術(shù),開發(fā)了加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)的在線辯識(shí)。實(shí)驗(yàn)研究表明,所提出的全相位FFT譜估計(jì)方法能夠減小頻譜泄漏和測(cè)量噪聲對(duì)加速度計(jì)頻率響應(yīng)函數(shù)估計(jì)的影響;所提出的基于WLS和SVM的加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)方法,能夠減小加速度計(jì)非線性對(duì)模型參數(shù)辨識(shí)的影響,有效地提高了加速度計(jì)混合動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辨識(shí)精度;所開發(fā)的基于虛擬儀器技術(shù)的加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)辯識(shí)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了加速度計(jì)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)的在線辨識(shí)。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH824.4
【部分圖文】：

振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)［２６］主要是由油膜軸承低頻振動(dòng)臺(tái)、零差正交干涉儀、光電接收器、信號(hào)??發(fā)生器、放大器、ＰＸＩ數(shù)據(jù)采集卡以及軟件系統(tǒng)等部分組成，軟件系統(tǒng)信號(hào)處理部分??采用正弦逼近法解算，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)低頻正弦振動(dòng)激勵(lì)校準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖１－２。??中高頻振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)與低頻振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成不同部分主要在于空氣軸承電磁臺(tái)??以及外差激光干涉儀，同時(shí)為了能夠提高系統(tǒng)測(cè)量效率，采用微珠反射紙取代反射平??面鏡能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器一次安裝多次測(cè)量

振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)［２６］主要是由油膜軸承低頻振動(dòng)臺(tái)、零差正交干涉儀、光電接收器、信號(hào)??發(fā)生器、放大器、ＰＸＩ數(shù)據(jù)采集卡以及軟件系統(tǒng)等部分組成，軟件系統(tǒng)信號(hào)處理部分??采用正弦逼近法解算，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)低頻正弦振動(dòng)激勵(lì)校準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖１－２。??中高頻振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)與低頻振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)構(gòu)成不同部分主要在于空氣軸承電磁臺(tái)??以及外差激光干涉儀，同時(shí)為了能夠提高系統(tǒng)測(cè)量效率，采用微珠反射紙取代反射平??面鏡能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器一次安裝多次測(cè)量

２．２．１加速度計(jì)二階線性模型??加速度計(jì)可以等效為一個(gè)單自由度的有阻尼系統(tǒng)，由質(zhì)量塊、阻尼器和彈簧構(gòu)成，??如圖２－１所示。??質(zhì)量塊?Ｔ??—－ｒ－Ｊ—?ｍ??Ｊ?阻尼器??＾—??慣性坐標(biāo)系??圖２－１單自由度的有阻尼系統(tǒng)??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ｏｎｅ?ｄｅｇｒｅｅ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ?ｄａｍｐｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??質(zhì)量塊與彈簧和阻尼器相連并固定在加速度計(jì)底座上，當(dāng)加速度計(jì)隨運(yùn)動(dòng)體發(fā)生??位移時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)于加速度計(jì)底座移動(dòng)，對(duì)質(zhì)量塊受力分析后可得運(yùn)動(dòng)方程為??ｃ（Ｓ（ｔ）－Ｒ（ｔ））?＋?ｋ（Ｓ（ｔ）－Ｒ（ｔ））?＝?ｍＲ（ｔ）?（２－１）??式中，ｍ為質(zhì)量塊的等效質(zhì)量；Ａ為等效彈簧剛度；ｃ為等效阻尼系數(shù)；為質(zhì)量塊??９??
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本文編號(hào)：2877289