一种基于点频滤波器的微分信号提取方法

针对经典微分方法存在显著的干扰放大效应和非线性微分方法的不足,提出了一种新型线性微分方法.文中分析了对象阶跃激励响应和正弦激励响应的内在关联.指出了在一定的条件下,可通过对象的正弦激励响应获取对象阶跃激励响应的微分信号.并给出了一种点频滤波器能够实现阶跃激励到正弦激励的转换方法.进而由点频滤波器和一种新型正弦跟踪滤波器等构建了一种新型微分信号提取的逻辑回路结构.文中提出的方法具有良好的抗噪声干扰特性,是线性滤波技术的发展与延伸,并具有良好的理论意义和实际应用前景,可作为经典控制理论的有益补充.数学分析、仿真实验和实际应用的结果进一步证实了文中所述方法的正确性和有效性.     

一种新型线性二阶滤波器的研究与应用

针对线性二阶滤波器时间滞后的问题,提出了一种LCR正弦跟踪的变形结构和新型正弦跟踪的新方法.通过对变形结构深入的理论研究和分析后得出,LCR正弦跟踪器特性的不理想,是造成二阶滤波器滞后问题的内在原因.通过正交调幅和正交解调等技术构造出一种新型的正弦跟踪器,采用新型正弦跟踪器构造出的新型二阶滤波器,具有滞后时间较小和抗噪声干扰特性较强等优良的线性滤波特性.文中提出的方法属于一种线性滤波技术,能够应用在控制理论的信号滤波等方面.通过数学分析、仿真实验和实际应用等分析了所提出方法的有效性.     

基于反双曲正弦函数的跟踪微分器

反双曲正弦函数是光滑连续函数,具有快速并消除速度高频震颤的作用.利用反双曲正弦函数构造加速度函数,设计二阶跟踪微分器,证明了跟踪微分器的收敛性,并分析了跟踪微分器频域特性.仿真实验表明,该跟踪微分器能对输入信号进行低通滤波,且跟踪精度高,响应速度快;同时,它较好地抑制了微分信号的噪声放大效应,可以得到输入函数理想的微分信号.     

一种二阶内反馈控制器SO-IFC的研究与应用

现代控制论与控制实际之间存在一些"鸿沟"，根据PID（Proportional-integral-derivative）控制器具有良好抗扰性的事实，提出了一种基于PID的二阶内反馈控制器（Second order of internal feedback controller，SO-IFC）.基于在新型"高效"滤波方法上的一些进展，将一种新型正弦跟踪滤波方法（New sinusoid tracking filter，NSTF）运用于SO-IFC控制回路的噪声干扰滤波.针对被控对象的准确数学模型难以获取的问题，将一种根据过程增益（Process gain，PG）和过程总滞后（Process all lag，PAL）的工程参数整定方法（Engineering parameter tuning method，EPTM）运用于SO-IFC参数的整定，降低了SO-IFC参数整定的难度.将SO-IFC运用于大滞后过程的控制，具有良好的控制性能包括良好的扰动抑制性能.数学分析、仿真实验和实际应用的结果验证了文中所提出观点和方法的正确性和有效性.     

基于FIR/IIR型数字滤波器提取数字微分信号

为从噪声干扰中 ,提取出较纯净的数字微分信号满足实际控制系统的需要 ,采用FIR型和IIR型数字滤波器对数字微分信号进行滤波 ,并结合死区、惯性等非线性环节 ,改善数字微分信号品质的方法 ,为验证所设计方法的准确性 ,在MATLAB平台下对所设计的系统进行了数字仿真 ,并给出了仿真结果。该方法原理简单、便于工程应用。     

一种基于边界特征线且特征点可变的二阶非线性离散跟踪微分器及在测速定位系统中的应用

利用状态反推方法确定最速离散二阶系统的线性区域的边界特征线及控制特征线,以相平面上的点及边界曲线、控制线的相对位置按线性规则确定控制量的大小,区分可达区与线性区,并依此构造最速分段线性函数形式的跟踪微分器（Tracking-differentiator,TD）,这种算法可以方便地修改特征点,适应能力强,而且运算中不包含任何根号运算,使得控制综合函数的形式极大简化,有利于工程实现.对正弦信号及方波信号的仿真结果表明了上述结论的合理性.验证了特征点分段线性算法在适当修改特征点后得到的TD,与经典TD以及它的线性近似进行比较,跟踪能力和微分提取能力都得到了较大的提高.应用移动平均算法构成的跟踪微分器组,具有相位补偿功能,适当选取TD参数后,得到了滤波能力强、相位特性良好的滤波器,并应用于基于长定子齿槽检测的永磁电动磁悬浮列车的测速定位系统中.实验结果表明,本文提出的简化TD按相位补偿确定的方案能有效滤除脉冲和扰动等噪声,对过轨道接缝时的畸变信号进行修复,边界容易修改,算法简单有效,实时性强,易于工程实现.     

基于FIR／ⅡR型数字滤波器提取数字微分信号

为从噪声干扰中，提取出较纯净的数字微分信号实际控制系统的需要，采用FIR型和ⅡR型数字滤波器对数字微分信号进行滤波，并结合死区，惯性等非线性坏死，改善数字微分信号品质的方法，为验证所设计方法的准确性，在MATLAB平台下对所设计的系统进行了数字仿真，并给出了仿真结果。该方法原理简单，便于工程应用。     

Levant微分器参数整定算法及在高空台系统的应用

Levant基于超螺旋算法提出的滑模微分器具有滤波效果好且对特定噪声干扰不敏感等特点. 针对该微分器参数调整问题, 文章利用时间线性变换和坐标变换得到了一种有效的参数整定算法, 该算法可依据给定信号的频率和幅值确定微分器参数. 通过频域和时域对比分析表明, 本文所设计的参数整定算法可在保证跟踪滤波与微分信号提取精度的同时, 便捷地给出Levant微分器的有效参数. 最后, 本文将基于参数整定算法的Levant微分器应用到某航空发动机高空模拟试车台飞行环境模拟控制系统的环境信号处理中, 验证了所提算法的有效性及工程应用价值     

一种基于序列零初相位调制的新型正弦信号频率测量方法

高准确度的正弦信号频率测量技术有广泛的应用,如应用于系统信号的同步处理,系统的谐波和系统的阻抗测量.但在低频正弦信号频率测量方面,现有的频率测量方法普遍存在准确度不高和抗谐波噪声干扰性不强等问题.文中提出了一种主要由序列零初相位调制等方法构成的新型正弦信号频率测量方法,分析了序列零初相位调制的原理.新方法避开了输入序列任意初相位的影响,同时调制序列携带了数值较大的信号序列全相位差信息,可实现准确度较高的低频正弦信号频率测量,此外新方法还具有较强的抗谐波噪声干扰特性,将新方法具体应用于电力系统正弦频率的测量,显示出明显的优越性.通过数学计算、仿真实验及物理实验结果验证了新型正弦信号频率测量方法的正确性和可靠性.     

基于FPGA的单相电力线阻抗测量仪的设计

介绍了单相电力线阻抗的测量方法,并以FPGA为基础设计了新型的数字化单相电力线阻抗测量仪.在系统设计中,采用DDS技术产生高精度的正弦激励信号,利用SOPC技术在FPGA片内集成了32位NIOSⅡ CPU和所需的外设资源,降低了设计难度,提高了系统的集成度;通过可编程开关电容滤波器进行窄带滤波,有效地滤除了工频谐波干扰.该测量仪在实验测量中获得了较高的测量精度,能满足实际工程的应用要求.     

基于小波旁瓣相消器的轴承故障特征提取

为解决强背景噪声下声信号提取的轴承故障特征不显著问题,提出一种基于小波旁瓣相消器的故障特征提取方法。该方法利用小波滤波器组将含噪故障轴承声信号变换到小波域,进行小波域阵列广义旁瓣相消自适应波束形成,再通过小波滤波器组重构增强后的故障轴承信号,最后对重构增强后的信号进行包络解调并提取故障特征频率进行故障诊断。实验结果表明,该方法能够在强背景噪声下有效提取滚动轴承故障特征,并且相较于传统的延时求和波束形成器具有更好的降噪和故障特征增强效果。     

非参数特征提取中模板信号的选取

非参数特征提取方法虽然不需要用任何参数表达的基函数,但在很大程度上却依赖于模板信号的选取。模板信号与实际信号逼近的程度,直接影响了提取结果的精度,这严重阻碍了该方法的广泛应用,因而模板信号的选取成为非参数波形提取中的一个关键问题。利用非参数特征提取方法前一次提取的结果,引入自适应调节模板信号的算法,使得该方法不再过多地要求模板信号具有信号的先验知识,提高了该方法在应用中的柔性和适应性。仿真信号表明了所提方法的可行性和有效性。研究结果为非参数特征提取方法的应用提供了一条新途径。     

一种基于CPLD的编码器抗干扰电路设计

在交流伺服系统中,准确可靠地获取编码器信号是整个闭环控制的关键;而编码器信号常受外界干扰,会产生误码脉冲,给伺服控制带来了偏差。在分析了增量式光电编码器的原理及误码产生原因、总结编码器信号处理方法后,设计了一种基于CPLD的具有编码器差分信号输入、误码滤除和鉴相功能的电路,提高了编码器信号检查的可靠性,并得到了很好的实际应用。具体分析了滤除误码原理,并给出了设计原理图和QuartusⅡ下的仿真结果。     

一种内反馈控制器IFC的研究与应用

通过一种高增益PI控制器（High gain proportion integration，HGPI）和一种内反馈器（Internal feedback device，IFD）构造出一种内反馈控制器（Internal feedback controller，IFC）.文中通过HGPI进行IFD逆变换与标称模型的分析方法，分析了IFC的控制特性.IFC较好解决了一些高性能控制器的结构复杂和难以工程化等问题.IFD采用了一种不改变实际s阶次的任意阶的内反馈结构（Internal feedback structure，IFS），对于高阶对象无需降阶处理.文中还从信号处理的角度提出了一种用于IFC降阶处理的正弦跟踪滤波器（Sinusoid tracking filter，STF），具有较小的滞后特性.文中提出的内反馈控制器IFC具有简单的结构、整定参数较少、较好的鲁棒性和较强的抗扰性，并且具有良好工程应用前景.数学分析、仿真实验（包括物理实验）和实际应用的结果进一步证实了文中所提出的内反馈控制器IFC的正确性和有效性.     

轴承早期故障特征提取方法研究

针对滚动轴承早期故障信号被背景噪声淹没、故障特征不明显的问题,提出一种基于小波包分解和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承早期故障信号特征提取方法.利用Matlab软件对采集到的轴承振动信号进行快速谱峭度分析,根据峭度最大化原则确定带通滤波器的中心频率和带宽,设计带通滤波器;对经过带通滤波器滤波后的信号进行小波包分解和CEEMD分解,根据峭度、相关系数筛选出有效本征模态函数(IMF)分量;利用IMF分量重构小波包信号,对重构小波包信号进行包络谱分析,提取轴承早期故障信号特征频率.该方法通过谱峭度分析降低背景噪声干扰,通过小波包分解增强故障冲击信号,并将CEEMD与小波包分解相结合,解决经典EMD分解存在的模态混叠、无效分量问题.仿真结果表明,相较于传统包络解调算法,重构后信号的背景噪声得到抑制,故障特征分量突出,验证了所提方法的可行性和有效性.     

数字电路远程网络中高频信号噪声抑制仿真

针对传统高频信号噪声抑制方法存在效果差、信号完整度低的问题,提出新的数字电路远程网络中高频信号噪声抑制方法。根据独立分量分析,利用源信号与噪声信号分离的原理,实现噪声抑制,主要分为信号采集、去均值化、白化处理以及提取独立分量等步骤。最后在实例中被运用和验证。结果表明:独立分量分析噪声抑制方法应用下,数字电路远程网络中高频信号信噪比和完整性得到提高,远远高于传统噪声抑制方法应用效果,达到了研究预期目标。     

大型混合干扰系统真实信号的实时辨识与提取

在存在大量混合随机干扰的系统中，采用一种特征值信号的智能提取方法．通过对对象信号波形的特征搜索，实时地辨识和提取能反映被测对象真实状态的特征信号，有效地抑制干扰对波形信号的影响，大大提高整个系统的检测和监控精度．文章给出了对象模式特征的表述、特征信号的生成与提取的理论描述和实现方法．实际工程项目中的成功应用表明，该方法具有很强的处理信号干扰的能力，尤其适用于受现场混合干扰影响的系统的分析与监控，具有很好的应用和推广价值．     

基于薛定谔方程的随机滤波算法

针对一步预测问题,本文提出一种新的自适应滤波算法,该算法通过神经网络来调制薛定谔方程的势场函数.这种算法就是所谓的量子递归神经网络(RQNN),它可以过滤嵌入在真实信号中的非平稳噪声且不需要信号和噪声的任何先验信息.本文通过RQNN与RLS算法的仿真结果比较,表明:RQNN在过滤嵌入在直流信号,正弦信号,阶梯信号和语言信号中的高斯平稳噪声,高斯非平稳噪声或非高斯平稳噪声更准确和有更好的自适应性.实验结果表明:RQNN在过滤正弦信号中的高斯噪声时,输出信噪比相对于输入信噪比提高了20dB,这比RLS滤波器高10dB.