估计输入信号

频率响应估计需要的输入信号中感兴趣的频率来激发模型。然后,该软件测量在指定的输出的响应,使用输入信号和测量的响应来估计的频率响应。

当您执行频率响应估计,你指定什么输入信号的类型使用,它是什么性质。

离线估计

下表总结了输入信号的类型,你可以使用离线估计线性化模型或者用MATLAB®用于。的命令行frestimate

信号 描述
Sinestream

一系列的正弦扰动一个接一个地施加。大多数情况下推荐使用Sinestream信号。当系统包含强非线性或需要非常精确的频率响应模型时,它们特别有用。

尖声地说

一种扫频信号,在一定的频率范围内激发系统,使输入频率瞬间改变。当系统在模拟范围内接近线性时,啁啾信号是有用的。当您希望快速获得大量频率点的响应时,它们也很有用。

PRBS 一种确定性的伪随机二进制序列,它在两个值之间移动,具有类白噪声的特性。与使用sinestream输入信号相比,PRBS信号减少了总的估计时间,同时产生了可比较的估计结果。PRBS信号对于估计通信和电力电子系统的频率响应非常有用。
随机

随机输入信号。随机信号是有用的,因为它们可以在所有频率高达奈奎斯特频率均匀地激励该系统。

一个阶跃输入信号。Step输入可以快速模拟,当您对要评估的系统了解不多时,可以作为第一次尝试使用。

任意的

一个MATLAB时间序列,使用它可以指定任何随时间变化的信号作为输入。

一般情况下,所估计的频率响应与所述输入和输出信号为:

R e 年代 p = F F T ( y e 年代 t ( t ) ) F F T ( u e 年代 t ( t ) )

在这里,u美东时间(t)是所注入的输入信号和y美东时间(t)为相应的模拟输出信号。有关更多详细信息,请参见frestimate

在线估计

对于在线估计频率响应估计块,你可以使用两种类型的输入信号:

  • Sinestream- 一系列正弦扰动的相继施加一个

  • 叠加- 正弦扰动的一组同时施加

对于在线估计,使用sinestream信号可以是更准确的,可容纳一个较宽的频率范围内比的叠加信号的。该sinestream模式也可以少打扰。然而,由于sinestream扰动的顺序性,每个频率点添加增加实验时间。因此,估计试验是典型地与具有令人满意的结果的叠加信号快得多。

若要指定用于在线估计的输入信号的类型,请使用实验模式的参数频率响应估计块。

Sinestream信号

有关sinestream信号的结构和如何创建它们的详细信息,请参见Sinestream输入信号

Chirp信号

有关chirp信号的结构和如何创建它们的详细信息,请参阅线性调频信号的输入

PRBS信号

有关PRBS信号的结构和如何创建它们的详细信息,请参见PRBS输入信号

随机信号

随机信号是有用的,因为它们可以在所有频率上均匀地激励系统,直到奈奎斯特频率。创建用于估计的随机输入信号:

  • 在里面线性化模型,在估计选项卡,选中输入信号>随机

  • 在命令行中使用frest.Random创建随机信号并将其用作输入参数frestimate

随机信号包括均匀地间隔分布的随机数[0振幅]要么[振幅0]用于正和负振幅,分别。当你创建输入信号可以直接指定振幅,采样时间,和样品的数量。另外,如果您有相关的线性时不变(LTI)模型,如状态空间(党卫军,你可以使用它来初始化随机信号参数。例如,如果你有一个精确的线性化系统,你可以使用它来初始化参数。

当您使用随机输入信号进行估计时,估计中返回的频率FRD模型依赖于信号的长度和采样时间。它们是在输入信号的快速傅里叶变换中得到的频率(参见算法部分)frestimate)。

阶跃信号

阶跃输入可以快速模拟。像随机信号一样,阶跃信号可以激励系统的所有频率,直到奈奎斯特频率。由于这些原因,当您对要评估的系统了解不多时,步骤输入可以作为第一次尝试。然而,激励幅值随频率的增加而迅速减小。因此,阶跃信号最适用于识别以最慢极点为主的低阶植物。阶跃输入不推荐用于宽范围的频率估计。

创建用于估计,使用一个步骤的输入信号frest.createStep。该函数创建一个MATLABtimeseries该表示具有采样时间阶跃输入,步骤时间,步长大小,和总信号长度所指定当调用frest.createStep

要使用你在MATLAB工作区创建步骤输入信号:

  • 在里面线性化模型,在估计选项卡,从现有的输入信号部分的输入信号下拉列表。

  • 在命令行,用它作为输入参数frestimate

当使用阶跃输入信号进行估计时,估计中返回的频率FRD模型依赖于信号的长度和采样时间。它们是在输入信号的快速傅里叶变换中得到的频率(参见算法部分)frestimate)。

任意的信号

如果你想使用比sinestream,啁啾,步骤或随机信号以外的信号,你可以提供自己的MATLABtimeseries宾语。例如,您可以创建一个timeseries表示斜坡、锯齿或方波输入。

要使用timeseries对象作为输入信号进行估计,首先创建timeseries在MATLAB的工作空间。然后:

  • 在里面线性化模型,在估计选项卡,从现有的输入信号部分的输入信号下拉列表。

  • 在命令行,用它作为输入参数frestimate

当您使用任意输入信号进行估计,频率在估计的返回FRD模型依赖于信号的长度和采样时间。它们是在输入信号的快速傅里叶变换中得到的频率(参见算法部分)frestimate)。

叠加信号

叠加信号只可用于在线估计频率响应估计块。在频率的矢量的频率响应估计ω= [ω1、……ωN在振幅)一个= [一个1、……一个N],叠加信号由下式给出:

Δ u = 一个 ( ω t )

的块提供扰动Δu对于实验的持续时间(当启动/停止信号是积极的)。该块决定了等待系统瞬态消失的时间以及使用多少周期进行估计,如下图所示。

T经验值您在启动/停止信号的配置中指定的实验持续时间(参见启动/停止有关更多信息,请参见块参考页面上的端口描述)。对于估计计算,块仅使用在的窗口中收集的数据N最长P。在这里,P频率矢量中最慢频率的周期是多少ωN最长是的值用于估计的最低频率的周期数块参数。该窗口之前的任何周期被丢弃。因此,稳定时间T解决=T经验值- - - - - -N最长P。如果你知道你的系统迅速建立,可以缩短T经验值在不改变N最长有效缩短T解决。如果你的系统是喧闹的,你可以增加N最长获得更多的场均数据采集窗口。无论哪种方式,总是选择T经验值足够长的时间足够稳定和足够的数据收集。建议T经验值= 2N最长P

要使用叠加信号的估计,在频率响应估计块,设置实验模式参数叠加。有关详细信息,请参阅频率响应估计

另请参阅

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