[发明专利]基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，包括以下步骤：

获取旋转机械编码器信号ω(t)；

对编码器信号ω(t)进行成分分析与建模，得到多尺度调制下的编码器脉冲信号；

对多尺度调制下的编码器脉冲信号进行快速傅里叶变换，得到编码器脉冲信号频谱FT(f)；

对编码器脉冲信号频谱FT(f)进行多尺度频域滤波拆分，得到不同调制尺度下的解析信号AS_m(f)；

对不同调制尺度下的解析信号AS_m(f)成分频域降频，使不同调制尺度的解析信号平移到同一调制频率段，得到降频后的不同调制尺度下的解析信号AS_m’(f)；

评估不同调制尺度的解析信号调制特征成分的敏感度，并对不同调制尺度下的每个特征事件的敏感度进行加权；

对平移到同一调制频率段的不同调制尺度的解析信号进行频域加权重构，得到频域多尺度重构解析信号ASz(f)；

对频域多尺度重构解析信号ASz(f)进行时域转换，得到时域多尺度重构解析信号y(t)；

计算时域多尺度重构解析信号y(t)的瞬时角速度，得到编码器瞬时角速度。

2.根据权利要求1所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，对编码器信号ω(t)进行成分分析与建模，得到多尺度调制下的编码器脉冲信号的步骤为：

成分分析：将编码器信号ω(t)分为恒定转速部分和波动转速部分，即其中ω₀为恒转速，ω_k(t)为第k个特征事件引起的瞬时角速度波动，n为特征事件的总数；

建模：编码器脉冲信号的连续傅里叶级数展开为得到多尺度调制下的编码器脉冲信号，其中为脉冲信号中调制的转角相位信息，其中，t是指时间，m为正整数，m代表第m阶调制尺度，N是编码器线数，为编码器初始转角；

脉冲信号调制频率f_c与恒定转速成分关系为：其中f_r为轴旋转频率，f_mc为第m阶调制频率。

3.根据权利要求1所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，编码器脉冲信号频谱

4.根据权利要求1所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，得到不同调制尺度下的解析信号AS_m(f)的步骤为：

频域上对以不同调制尺度频率为中心的调制信号的正频谱加矩形窗，得到不同调制尺度的解析信号为：

式中，N是编码器线数，m为正整数，m＝1,2,3……，表示第m阶调制尺度，f_r为轴旋转频率。

5.根据权利要求4所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，降频后的不同调制尺度下的解析信号AS_m’(f)的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，评估不同调制尺度的解析信号调制特征成分的敏感度，并对不同调制尺度下的每个特征事件的敏感度进行加权步骤为：

不同调制尺度的解析信号调制特征成分的敏感度评估指标计算公式为：

其中，Mean()是指对给定频率范围内的函数值取平均值，ind_{m_k}为第m阶调制尺度内对特征事件k的敏感度指标，f_k为关心的特征事件k的频率，f_mc为m阶脉冲信号调制频率；

为不同调制尺度内每个特征事件的敏感度进行加权，公式为其中，W_{m_k}表示特征事件k基于敏感度的第m阶调制尺度下的加权系数，M表示调制尺度的总阶数。

7.根据权利要求1所述的基于多频率调制尺度拆分与重构的编码器瞬时角速度估计方法,其特征在于，

解析信号频谱其中，W_{m_k}表示特征事件k基于敏感度的第m阶调制尺度下的加权系数，M表示调制尺度的总阶数。