传感器动态补偿滤波器设计及DSP实现

发布时间：2024-04-24 23:57

　　伴随着信息技术的蓬勃发展,物联网技术在物流、交通、医疗和农业等各个领域得到了广泛的应用,越来越多的测试任务要求以网络为测试平台,实现将高精度、高速度、多样性、灵活性相结合的智能感知。物联网采集信息主要依赖感知层的传感器网络来完成,传感器节点获取的数据质量会直接影响到传感器网络的感知精度。然而,由于传感器制作工艺及技术水平的局限性,许多传感器的动态特性不够理想,在实际应用时存在动态响应速度慢、动态误差大等问题,因此传统型传感器亟待转型。本课题从补偿传感器的动态特性出发,重点研究了融入群智能算法的动态补偿器设计方法,为了保证动态补偿的实时性,本文还对传感器动态补偿滤波器的DSP实现方式展开了研究。首先,本文在对传感器的动态特性进行分析的基础上,明确了动态误差的来源是传感器的工作频带有限。其次,为了补偿传感器的动态特性,详细阐述了动态补偿原理以及利用粒子群优化算法设计动态补偿器的具体方法,该设计方法源于系统逆建模思想,无需知道传感器的动态模型,从而避免了动态建模误差对补偿结果的影响。最后,利用Simulink工具箱搭建多个典型的控制系统模型来模拟传感器的动态特性,在MATLAB平台通过算法仿...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１?—阶系统的阶跃响应??

山东大学硕士学位论文??２．２．１时域动态性能指标??从时域分析动态特性一般采用瞬态响应法，即研宄传感器对所加激励信号的??瞬态响应特性。常用的激励信号有阶跃函数、斜坡函数和冲激函数，其中最典型??的是阶跃函数。由于单位阶跃信号含有丰富的频率分量，若在时域上的阶跃响应??能满足动....

图２－２二阶系统的阶跃响应??根据系统的阶跃响应曲线，选择几个特征参数作为其时域动态性能指标：??

??山东大学硕士学位论文????当输入为单位阶跃信号时，系统的输出与固有角频率〇）〇和阻尼比系数ｆ密??切相关。固有角频率〇＞０由系统的结构参数决定，越大，系统响应速度越快；??当⑴〇为常数时，系统响应速度取决于阻尼比系数６图２－２为二阶系统的单位阶??跃响应曲线。??ｙ⑴??１....

图２－３?—阶系统频响特性曲线??１２??

山东大学硕士学位论文??间常数是非常重要的性能指标，ｒ越大，系统到达稳态的时间越长，其动态性能??就越差，因此需要尽可能减小时间常数，从而减小系统的动态误差。系统的响应??速度评价指标是上升时间和峰值时间，超调量则用来评价系统的阻尼程度，响应??时间是能够同时反映响应速度和阻尼程....

图２＊４二阶系统频响特性曲线??根据系统的频率响应特性曲线，选择几个参数作为衡量系统对正弦信号激励??：??

?山东大学硕士学位论文?????二阶系统的频域响应特性表达式为：??Ｈ?（ｊ（〇）?＝?１???（２＇２０）??相应的幅频特性和相频特性为：??１?２＾—??Ａ（ｃｏ）?＝?－ｊ＝?，妒⑷＝－ａｒｃｔａｎ?—?（２－２１）??Ｊ［ｌ－（－）２］２?＋?（２＜－＾－）２?１－（斧）....

本文编号：3963696