仪器仪表学报电液伺服阀阶跃响应测试及其小波消噪处理姜万录张建成（燕山大学机械工程学院秦皇岛066004）性。在自主研发的电液伺服阀性能测试VICAT系统上对某阀进行了阶跃响应测试，给出了小波消噪前后的特性曲线。

　　言电液伺服控制系统广泛应用于冶金机械、航空航天、舰船等领域。电液伺服阀是电液伺服系统的核心部件，其性能优劣直接影响到电液伺服系统的控制精度、稳定性和可靠性。因此，要求对伺服阀进行严格的性能测试。伺服阀的动态性能（尤其是阶跃响应特性）测试是伺服阀性能测试中的难点。目前，想要对快速响应信号进行有效地去噪处理，从而得到接近与被测元件真实性能的特性曲线，还没有十分成功的方法。用小波消噪方法来对此类信号进行处理，具有一定的理论和工程实用。

　　本文在自主研发的电液伺服阀性能测试虚拟仪器CAT系统上对某FF102阀进行了阶跃响应性能测试，并采用小波消噪方法对测量过程中的高频噪声进行了去噪处理，提高了测试结果的性。并给出了消噪前后的特性曲线。

　　2阶跃响应特性测试伺服阀可以近似认为是一个二阶系统，伺服阀动态特性的一个重要评价手段是其时域响应。伺服阀的阶跃响应是指在额定工作压力下，且负载压力为零时，伺服阀的输出流量对阶跃输入电流的跟踪过程。依据阶跃响应曲线可以确定上升时间、超调量和过渡过程时间等时域品质指标。时域性能参数比频域性能参数更能直观地反映阀的动态品质。但是阶跃响应的测量精度要比频率响应的测量精度低，这是因为，频率特性是在稳定情况下测量的；而阶跃响应测量是在被测量的过渡过程中进行的。因此，外来的随机干扰对后者的影响要比对前者的影响大得多。此外，在阶跃响应测试时，仪表的测量误差对响应曲线的起始段影响较大，而起始段正是计算参数重要的部分。

　　用给定的单方波作为阀电流信号激励系统，进行阶跃响应测试，测试曲线如所示。

　　电液伺服阀阶跃响应测试及其小波消噪处理阶跃响应曲线3测试信号的小波消噪处理阶跃响应的过渡过程阶段持续时间很短，而在测量中又不可避免的会引入大量高频噪声，必须加以去除。而均值滤波等传统的数值滤波方法难以处理这种非平稳信号。小波去噪在这方面具有很大的优势，滤波后信号更能反映伺服阀动态特性。

　　小波变换是一种全新时-频分析方法，在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。小波窗口具有自适应性，在低频部分具有较高的频率分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率。

　　小波母函数是一具有衰减性和振荡性的容许函数，通过对其平移和伸缩可形成具有恒带宽比带通滤波器特性的小波基：足窗函数的条件，它们的中心和窗宽分别记为E（<|0和A0/0与E0I0和A（V），容易验证，对于任意的参数（a，b），连续小波的时频窗是时频平面上的一个可变矩形X，时频窗的面积是4A（0，时窗变窄，中心频率EOIO/a变高，检测到的主要是信号的高频成分。反之，对于较大的a>0，时窗变宽，主频E（平）/a变低，检测到的主要是信号的低频成分。信号f（t）的小波变换W，（a，b）自适应地提取原信号在时间段内和频带内的时频信息。这体现的正是小波变换所特有的时频局部化能力。

　　用小波分析对信号进行去噪处理，关键在于小波基的选择和消噪阈值的确定，目前多根据经验。

　　为去噪后的阶跃响应曲线。

　　小波去噪后的阶跃响应曲线4结论用阶跃响应法在时域进行动特性测试更能直观地反映系统输出对激励信号的响应能力，测量所需时间短。

　　小波去噪能有效地消除动态测试结果中混杂的高频噪声，实验结果的精度、曲线的平滑性有了很大提高，更接近于阀的真实特性曲线。