如何评估系统识别的 sine-sweep(线性调频)信号

How to evaluate sine-sweep (chirp) signal for system Identification

(为了快速 reader)

问题:我说的对吗,频谱分析方法分析CHIRP对参数估计/模型识别不是很有帮助)

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我的系统是 open-loop,1 个输入(方向盘角度)和 2 个输出(y-acceleration 和 yaw_Rate)。为了找到车辆特性,我想将线性传递函数拟合到我的数据(自行车模型)。 我目前的方法是 'Spectral analysis method':使用测试数据来估计 FRF,从而估计传递函数,因为:

H = S_yu(\omega) / S_uu (w) --> H = Y(w)/U(w)

对于虚拟数据(由 chirp 方向盘角度激发的 2 个传递函数),这非常有效:改装模型的准确率为 99.98%。对于真实的测试数据,真实的车辆。这是完全不正确的。即使我对 11 次运行的数据进行平均。因此我的 confusion/question.

[今晚将上传测试数据的图片以供澄清]

背景

我正在做一个项目,我必须执行汽车的参数识别。

在基于模拟器的补偿跟踪实验中,我会用 multi-sine 信号激发 'system'(阅读人类)并使用工具变量方法(和函数拟合)来执行系统识别(傅里叶变换输入和输出;并且仅评估激发频率)。

然而,对于人类来说 driver 这在汽车中可能有点困难。提供 sine-sweep(或 CHIRP)更容易。

不幸的是,我认为这个输入信号与直接频域分析不兼容,因为每个频率仅在特定时间范围内被激发,而福尔里尔变换在整个 sample-time 期间假设谐波振荡。 我查过一些书(System Identification:A Frequency Domain Approach, System identification : an introduction and )但似乎无法掌握如何使用 CHIRP 信号来估计频率响应函数(因此也传递函数)。

简答(为了快速reader):

这取决于你想做什么。是的,与线性调频信号相比,多正弦信号具有良好的特性。

答案有点长:

你问的是线性调频信号及其对系统识别/参数估计的适用性。因此,我假设您专注于频域识别,因此我不评论时域。

如果您阅读 Pintelon/Schoukens 的书 "System Identification:A Frequency Domain Approach"(尝试获取 2012 年的第二版),您会发现(参见第 2 章)作者更喜欢周期性信号而不是非周期性信号(像唧唧声)(他们这样做是有充分理由的,因为周期性信号避免了像泄漏这样的重大错误)。

然而,如果您的系统不能被周期性信号激发(无论出于何种原因),线性调频信号可能是一个很好的激发信号。在航空界,试飞员甚至被教导要执行良好的线性调频信号。对于 chirps,您的数据处理可能有所不同(请参阅 Pintelon/Schoukens 书中的第 7 章)。

最后只有一件事可以产生良好的激励信号 - 即它给出了所需的估计结果。如果 chirps 适合您的应用程序:与他们一起去吧!


Unfortunately I think this input signal is not compatible with direct frequency domain analysis, because each frequency is only excited during a specific timeframe and the Foerier transform assumes a harmonic oscilation during the entire sample-time.

我不明白你这段话的意思。你能更详细地描述你的问题吗?


P.S.: 你没有写太多关于你的系统的内容。它是静态的还是动态的?线性/非线性?开环还是闭环? SISO/MIMO?您是否仅限于频域 ID?你能重复实验吗?当您决定激发时,应牢记每个主题。