CN104990616B - 基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法 - Google Patents
基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法，所述方法包括：在前端固定一自适应因子为0的Liu型自适应陷波器LANF，然后将LANF输出作为Mohsen型自适应陷波器MANF的输入，再利用MANF估计频率实时调整LANF并采用级联形式固定构成级联自适应陷波器SANF，最后将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，可求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位和相应补偿计数值。本发明解决了LANF仅能处理正弦信号，MANF处理周期脉冲输入信号状态变量时偏离周期轨道、暂态响应受输入信号幅值影响、频率估计稳态误差大等问题，不仅能处理非正弦周期信号并进行多路不同步脉冲计数补偿，同时也有效提高计数精度。
Description
技术领域
本发明涉及流量计脉冲计数补偿领域，尤其涉及一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法。
背景技术
随着现代工业发展，流量计需求不断增加，尤其是脉冲输出式流量计(在流场稳定情况下，脉冲输出式流量计瞬时流量正比于脉冲频率)得到空前应用，对其快速、准确检定意义重大。通用的检定装置，工控机根据流量计脉冲信号的锁相信号驱动换向器，可对流量计的脉冲信号实现整周期截取。然而，在台位装置中，并不能保证多台位中各台位流量计脉冲计数的测量精度要求。
专利CN 103176045A提出了一种基于重合脉冲计数的异频双相位重合检测方法。该专利构建了异频信号相位重合预检测及相位重合脉冲群产生电路、双相位重合检测相位偏差修正电路和门时产生电路，声称解决了传统相位重合检测易受相位噪声和触发误差的影响，存在相位重合检测相位偏差的缺点。事实上，该专利给出的相位修正公式(其中，N2、N1对应两路脉冲的计数值，T2、T1对应两路脉冲的周期)，不适合多台位流量计检定装置脉冲变频率、变脉宽的应用需求。
其它相位重合检测法，例如CN 102680808A、CN 102323739 B、CN103472299 A等，用于多台位流量计检定装置都存在检定时间不确定、需额外配套复杂的硬件装置、不利于基于工控机的检测系统集成等问题。
发明内容
为解决上述存在的问题与缺陷，本发明提供一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法，该方法解决了LANF仅能处理正弦信号，MANF处理周期脉冲输入信号状态变量时偏离周期轨道、暂态响应受输入信号幅值影响、频率估计稳态误差大等问题，不仅能处理非正弦周期信号并进行多路不同步脉冲计数补偿，同时也有效提高计数精度。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
A在前端固定一自适应因子为0的Liu型自适应陷波器LANF；
B将LANF输出作为Mohsen型自适应陷波器MANF的输入；
C利用MANF估计频率实时调整LANF并采用级联形式固定构成级联自适应陷波器SANF；
D将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，可求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位和相应补偿计数值。
本发明有益效果是：
本发明解决了LANF仅能处理正弦信号，MANF处理周期脉冲输入信号状态变量时偏离周期轨道、暂态响应受输入信号幅值影响、频率估计稳态误差大等问题，不仅能处理非正弦周期信号并进行多路不同步脉冲计数补偿，同时也有效提高计数精度。
附图说明
图1是本发明所述的一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法流程图；
图2是本发明所述的级联自适应陷波器SANF原理框图；
图3是脉冲计数补偿原理图；
图4是MANF状态变量稳态曲线图；
图5是MANF角频率估计曲线图；
图6是SANF状态变量x1,x210Hz脉冲响应曲线；
图7是SANF角频率估计曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
下面结合实施例及附图1对本发明作进一步详细的描述：
一种基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法具体步骤包括：
步骤10、在前端固定一自适应因子为0的Liu型自适应陷波器LANF；其中，LANF的构建步骤为：
设二阶系统状态变量为x3,x4，阻尼比为ξ，自适应增益为γ。将作为输入，则可设计LANF为：
其中，参数设定阻尼比ξ＝0.7，自适应增益γ＝1。
步骤20、将LANF输出作为Mohsen型自适应陷波器MANF的输入；其中，MANF的构建步骤为：
设周期脉冲幅值为A，初相位为角频率为ω，则根据傅立叶级数展开式可得信号在任意t时刻测量值f为：
设二阶系统状态变量为x1,x2，阻尼比为ξ，自适应增益为γ，角频率ω瞬态估计值为θ，那么将上式作为输入可设计MANF为：
令基波信号幅值k＝2A/π，理论上，对于周期输入信号，动态系统具有唯一周期轨道：
若不考虑式自适应律，则传递函数为：
以上参数设定中，幅值A＝10V，频率f＝10Hz，初相阻尼比ξ＝0.7，自适应增益γ＝1，θ0＝100。
如图4和图5分别是MANF状态变量稳态曲线图和MANF角频率估计曲线图。
步骤30、利用MANF估计频率实时调整LANF并采用级联形式固定构成级联自适应陷波器SANF；其中，SANF的构建步骤为：
根据LANF原理，状态变量x3,x4稳态周期轨道为：
由稳态周期轨道Γ2可看出，x4与输入基波信号同频、同相。按缓慢积分流形原理设置γ＝0，LANF可写成：
上式实质为一共振器，如果采用级联形式固定θ于MANF频率估计值，则对于θ同频输入周期脉冲信号，动态系统可滤除θ的高次谐波。将x3作为MANF输入，可循序减弱周期方波信号所带来的强谐波干扰，提升MANF信号处理能力。图2为根据以上原理设计的SANF原理框图。
如图6和图7分别为SANF状态变量x1,x210Hz脉冲响应曲线图和SANF角频率估计曲线图。
步骤40、将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，可求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位和相应补偿计数值；具体实施方法为：
将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，则可根据稳态周期轨道Γ2求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位：
令第i路脉冲信号在计数起始时刻t0相位为计数停止时刻t1相位为上升沿检测法脉冲计数值为Ni，则补偿计数值为：
图3为计数补偿原理示意图。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (2)
1.基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
A在前端固定一自适应因子为0的Liu型自适应陷波器LANF；
B将LANF输出作为Mohsen型自适应陷波器MANF的输入；
C利用MANF估计频率实时调整LANF并采用级联形式固定构成级联自适应陷波器SANF；
D将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位和相应补偿计数值；
所述LANF的构建步骤为：
设二阶系统状态变量为x3,x4，阻尼比为ξ，自适应增益为γ，初相位为角频率为ω；将作为输入，则可设计LANF为：
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其中，参数设定阻尼比ξ＝0.7，自适应增益γ＝1；
所述MANF的构建步骤为：
设周期脉冲幅值为A，初相位为角频率为ω，则根据傅立叶级数展开式可得信号在任意t时刻测量值f为：
设二阶系统状态变量为x1,x2，阻尼比为ξ，自适应增益为γ，角频率ω瞬态估计值为θ，那么将上式(3)作为输入可设计MANF为：
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令基波信号幅值k＝2A/π，理论上，对于周期输入信号，动态系统(4)、(5)具有唯一周期轨道：
若不考虑式(5)自适应律，公式(4)传递函数为：
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以上参数设定中，幅值A＝10V，频率f＝10Hz，初相阻尼比ξ＝0.7，自适应增益γ＝1，θ0＝100；
所述SANF的构建步骤为：
根据LANF原理，状态变量x3,x4稳态周期轨道为：
由稳态周期轨道Γ2可看出，x4与输入基波信号同频、同相；按缓慢积分流形原理设置γ＝0，LANF可写成：
<mrow>
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其中，ω为角频率、θ为瞬态估计值、ξ为阻尼比。
2.根据权利要求1所述的基于级联自适应陷波器的多路不同步脉冲计数补偿方法，其特征在于，所述步骤D中，将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿方法为：
将SANF应用于多路不同步脉冲计数补偿，则根据稳态周期轨道Γ2求得周期脉冲信号任一稳态时刻相位：
令第i路脉冲信号在计数起始时刻t0相位为计数停止时刻t1相位为上升沿检测法脉冲计数值为Ni，则补偿计数值为：
其中，x3,x4为二阶系统状态变量，Nci为周期脉冲信号任一稳态时刻相应补偿计数值。
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