基于等效模型变换的数模与模数转换卡辨识方法

摘要

一种工业控制技术领域的基于等效模型变换的数模与模数转换卡辨识方法，步骤为：采用Simulink和xPCTarget建立一个数模转换卡和模数转换卡的测试平台，用于半物理仿真控制系统中数模转换卡和模数转换卡的串联测试，通过纯数字式的信号输入和存储，获得准确的输入输出测试数据；基于等效模型变换原则，建立二者串联后的等效模型，利用测试平台下采集的输入输出测试数据对等效模型进行辨识，其中采用曲线拟合和正态分布验证法获得数模转换卡和模数转换卡的常值漂移和量化误差，并基于预测误差最小化的方法获得转换延时模型。本发明能够通过等效模型替代数模转换卡和模数转换卡，离线设计控制算法，提高控制系统的性能。

主权项

一种基于等效模型变换的数模与模数转换卡辨识方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，采用Simulink和xPCTarget建立一个数模转换卡和模数转换卡的测试平台，用于半物理仿真中数模转换卡和模数转换卡的串联测试，通过纯数字式的信号输入和存储，获得准确的输入输出测试数据；第二步，基于等效模型变换原则，建立数模转换卡和模数转换卡串联后的等效模型，该模型包含了常值漂移、量化误差及转换延时，然后利用在测试平台下采集的输入输出测试数据对等效模型进行辨识，包括常值漂移辨识、量化误差辨识及转换延时辨识，其中采用曲线拟合和正态分布验证法获得数模转换卡和模数转换卡的常值漂移和量化误差，并基于预测误差最小化的方法获得转换延时模型，最后进行等效模型验证，完成整个辨识过程；所述常值漂移辨识，是指：在Matlab下用测试数据中的模数转换卡和数模转换卡输出结果减去参考输入信号，获得二者的残差值，利用Fourier级数对残差曲线进行拟合： f ( x ) = a 0 2 + Σ n = 1 8 [ a n cos ( nωx ) + b n sin ( nωx ) ] - - - ( 1 ) 其中：a0，an，bn是傅立叶级系数，ω是基频率，利用Matlab中Data Statistics工具可获得拟合曲线的均值，该均值即为数模转换卡和模数转换卡的常值漂移；所述量化误差辨识，是指：在常值漂移辨识基础上，利用残差值减去拟合曲线，二者的差值表示数模转换卡和模数转换卡的量化误差；所述转换延迟辨识，是指：数模转换卡和模数转换卡的转换延时模型为： G delay ( s ) = K ( 1 + as ) 1 + bs - - - ( 2 ) 其中：K，a，b分别表示模型中的待辨识参数，K∈(0，inf)；a∈(0，inf)；b∈(0，inf)；所述等效模型验证，是指：在Simulink下将常值漂移、量化误差及转换延迟模型组合起来构成数模转换卡和模数转换卡的等效模型，并将等效模型放入真实测试模型中，替代的数模转换卡和模数转换卡的接口模块，即测试模型中没有实际的数模转换卡和模数转换卡。