涡街流量计数字信号处理和传感器动态非线性建模

摘要

应用现代数字信号处理技术去研制涡街流量计数字信号处理系统,可以提高涡街流量计的测量精度,增强仪表的功能.采用幅频特性较好的ⅡR型Butterworth小波滤波器,处理涡街流量信号,估计基频,并在以TMS320VC5409为核心的涡街流量计数字信号处理系统上实现,证明其方法的有效性.为了实用,我们又基于频谱分析和校正算法,采用片内集成了丰富外设的TMS320LF2407A芯片,研制了体积小、成本低的涡街流量计数字信号处理系统.现场实验结果表明,该系统性能优良,功能齐全.传感器动态非线性过程非常复杂,难以建模.Volterra级数可以对传感器动态非线性过程进行整体性描述,但是很难辨识它的非线性传递函数.通过相关分析、频域分析,采用高斯白噪声输入信号,可以对二阶Volterra模型进行辨识.块联模型可以将非线性过程分解成一个线性子系统和一个静态非线性子系统的串联,这种表达形式对非线性校正非常有利.该文提出多幅值输入块联模型的辨识方法.将一组多幅值信号作为非线性系统的输入,根据对应的输出,分离出非线性系统线性部分输出和非线性部分输出,从而辨识出线性子系统和静态非线性子系统的模型参数.该辨识方法易于实现.

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致谢

上篇涡街流量计数字信号处理方法研究和系统研制

第一章绪论

1.1研制涡街流量计数字信号处理系统的意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第二章基于小波变换的信号基频估计算法研究

2.1小波变换及其空间划分

2.2二进离散小波变换及其小波滤波器

2.3利用小波变换捕捉信号基波

2.4小波滤波器的设计

2.5基频的估计

2.6仿真结果

2.7小结

第三章基于5409的涡街流量计数字信号处理系统

3.1系统硬件组成

3.2系统软件设计

3.3系统调试和试验

第四章基于FFT的频谱分析和频谱校正

4.1功率谱定义及其估计方法

4.2快速傅立叶变换FFT算法实现

4.3频谱校正

4.4频率估计

第五章基于2407a的涡街流量计数字信号处理系统硬件设计

5.1概述

5.2电源部分电路

5.3处理器模块

5.4模拟通道

5.5键盘电路

5.6时钟和LCD电路

5.7 D/A转换模块

第六章基于2407a的涡街流量计数字信号处理系统软件设计

6.1初始化模块

6.2宏定义模块

6.3计算模块

6.4输出模块

6.5键盘操作模块

6.6中断模块

6.7保护模块

6.8主监控模块

第七章基于2407a的涡街流量计数字信号处理系统调试和试验

7.1 JTAG仿真口

7.2 CCS代码调试器

7.3系统调试

7.4系统试验

下篇 传感器动态非线性建模的研究

第八章综述

8.1问题引出

8.2国内外研究现状

8.3课题来源及主要研究内容

第九章动态非线性的Volterra模型及其辨识方法

9.1动态非线性的Volterra模型

9.2Volterra模型的辨识方法

9.3小结

第十章动态非线性的块联模型及其辨识方法

10.1块联模型

10.2块联模型多幅值输入辨识方法的推导

10.3块联模型多幅值输入辨识方法的改进

10.4实验仿真

10.5小结

第十一章全文的总结与展望

11.1总结

11.2展望

参考文献

硕士阶段撰写的论文