指定频率的信号分析方法

摘要

本发明公开了一种指定频率的信号分析方法，以T秒为采样周期对被测信号进行定时采样得到采样数据；设定交流分量个数N的值，设定各个交流分量的频率数值为依次递增且均不大于2π/T的正数ω₁、ω₂、…、ω_N，通过迭代直接获得直流分量x₀，交流分量x₁、x₂、…、x_N和正交分量z₁、z₂、…、z_N，并计算估计幅值a₁、a₂、…、a_N。本发明的指定频率的信号分析方法由于采用迭代方法进行信号分析，便于利用计算机实现，消除了信号的直流分量对计算交流分量及其幅值的不良影响，拓宽了应用范围。

主权项

一种指定频率的信号分析方法，其特征在于，以T秒为采样周期对被测信号进行定时采样得到采样数据；设定交流分量个数N的值，设定各个交流分量的频率数值为依次递增且均不大于2π/T的正数ω₁、ω₂、…、ω_N，通过迭代直接获得直流分量x₀，交流分量x₁、x₂、…、x_N和正交分量z₁、z₂、…、z_N，并计算估计幅值a₁、a₂、…、a_N，其中，针对所述被测信号的每个采样数据u[s]，按下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续的两个采样数据分别执行不同的处理方案；其中正数μ₀、μ₁、μ₂、…、μ_N均不大于2π/T；第一处理方案依次包括以下步骤：S101：利用式(1)获得直流分量增量h₀[2]，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(2)，获得交流分量增量h_n[2]和正交分量增量g_n[2]；$\left\{\begin{array}{c}e\left[2\right]=u\left[s\right]-\underset{m=0}{\overset{N}{\Sigma }}(x_m+T·h_m[1\left]\right)\\ h_0\left[2\right]={\mu }_0·e\left[2\right]\end{array}\right.---\left(1\right)$$\left\{\begin{array}{c}{h}_n\left[2\right]={\mu }_n·e\left[2\right]+{\omega }_n·(z_n+T·g_n[1\left]\right)\\ g_n\left[2\right]=-{\omega }_n·(x_n+T·h_n[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$S102：利用式(3)获得直流分量增量h₀[3]，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(4)，获得交流分量增量h_n[3]和正交分量增量g_n[3]；$\left\{\begin{array}{c}e\left[3\right]=u\left[s\right]-\underset{m=0}{\overset{N}{\Sigma }}(x_m+T·h_m[2\left]\right)\\ h_0\left[3\right]={\mu }_0·e\left[3\right]\end{array}\right.---\left(3\right)$$\left\{\begin{array}{c}{h}_n\left[3\right]={\mu }_n·e\left[3\right]+{\omega }_n·(z_n+T·g_n[2\left]\right)\\ g_n\left[3\right]=-{\omega }_n·(x_n+T·h_n[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(4\right)$第二处理方案依次包括以下步骤：S201：利用式(5)获得直流分量增量h₀[4]，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(6)，获得交流分量增量h_n[4]和正交分量增量g_n[4]；$\left\{\begin{array}{c}e\left[4\right]=u\left[s\right]-\underset{m=0}{\overset{N}{\Sigma }}(x_m+2T·h_m[3\left]\right)\\ h_0\left[4\right]={\mu }_0·e\left[4\right]\end{array}\right.---\left(5\right)$$\left\{\begin{array}{c}{h}_n\left[4\right]={\mu }_n·e\left[4\right]+{\omega }_n·(z_n+2T·g_n[3\left]\right)\\ g_n\left[4\right]=-{\omega }_n·(x_n+2T·h_n[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(6\right)$S202：依据式(7)对直流分量x₀进行迭代处理，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(8)，先对交流分量x_n、正交分量z_n进行迭代处理，然后计算估计幅值a_n的值；$x_0\leftarrow x_0+\frac{T}{3}\left(h_0\right[4]+2h_0[3]+2h_0[2]+h_0[1\left]\right)---\left(7\right)$$\left\{\begin{array}{c}{x}_n\leftarrow x_n+\frac{T}{3}\left(h_n\right[4]+2h_n[3]+2h_n[2]+h_n[1\left]\right)\\ z_n\leftarrow z_n+\frac{T}{3}\left(g_n\right[4]+2g_n[3]+2g_n[2]+g_n[1\left]\right)\\ a_n=\sqrt{{x_n}^2+{z_n}^2}\end{array}\right.---\left(8\right)$S203：依据迭代处理后的直流分量x₀和交流分量x₁、x₂、…、x_N的值，利用式(9)获得直流分量增量h₀[1]，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(10)，$\left\{\begin{array}{c}e\left[1\right]=u\left[s\right]-\underset{m=0}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_m\\ h_0\left[1\right]={\mu }_0·e\left[1\right]\end{array}\right.---\left(9\right)$$\left\{\begin{array}{c}{h}_n\left[1\right]={\mu }_n·e\left[1\right]+{\omega }_n·z_n\\ g_n\left[1\right]=-{\omega }_n·x_n\end{array}\right.---\left(10\right)$获得交流分量增量h_n[1]和正交分量增量g_n[1]。