一種lcr濾波控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種LCR濾波控制方法及裝置，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以實現(xiàn)和難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。本發(fā)明實施例LCR濾波控制方法包括：獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降低1階信號；對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信號。
【專利說明】
_種L GR濾波彳fd制方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LCR濾波控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著先進(jìn)控制理論的崛起，經(jīng)典控制理論和信號處理技術(shù)發(fā)展，特別是計算機(jī)技 術(shù)的高度發(fā)展，為一些新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用創(chuàng)造了良好的客觀條件。模型是現(xiàn)代先進(jìn)控制 理論應(yīng)用的重要前提和基礎(chǔ)，實際工程中，高階對象在工業(yè)系統(tǒng)中普遍存在，由于高階模型 難以建立和應(yīng)用，目前在模型降階方面的研究較多經(jīng)典控制理論仍然具有較大的發(fā)展空 間，在實際工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)典的PID控制技術(shù)仍然在大量應(yīng)用。微分、實際微分、二階實際微 分等屬于一種信號超前處理方法，對提高傳統(tǒng)PID控制品質(zhì)具有顯著的作用。
[0003] 獲取過程對象的超前信號，對過程對象進(jìn)行降階處理，是提高經(jīng)典PID控制回路調(diào) 節(jié)品質(zhì)的有效途徑。從信號處理角度看，理想微分運算可用于過程信號的降階處理。由于實 際過程信號中普遍存在噪聲干擾包括高頻干擾等，隨著干擾頻率的增加，理想微分運算在 頻域的幅值增益將趨于無窮大，簡單理解存在干擾放大效應(yīng)，這既是理想微分運算存在的 致命缺陷。在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以實現(xiàn)和難以運用，多采用實際微分運算， 但實際微分運算不能用于過程信號的降階處理。
[0004] 然而，在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以實現(xiàn)和難以運用，多采用實際微分運 算，導(dǎo)致了實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明實施例提供的一種LCR濾波控制方法及裝置，解決了目前在實際過程系統(tǒng) 中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的實際微分運算不能用于過程信號 的降階處理的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明實施例提供的一種LCR濾波控制方法，包括：
[0007] 獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0008] 根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；
[0009] 對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運 算信號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的過程信號與所述比例運算信號，獲取所述過程信號 的近似降低1階信號；
[0010]對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號，對所述減法信號進(jìn)行比 例積分運算，獲取所述過程對象的控制信號，并根據(jù)所述控制信號確定最終過程信號。 [0011]優(yōu)選地，根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)具體包括：
[0012] 根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，所述LCR帶通濾波 參數(shù)包括LCR濾波電阻；
[0013] 獲取所述過程對象的所述過程信號，對所述過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取所述過程 信號的所述LCR濾波信號。
[0014] 優(yōu)選地，對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲 取比例運算信號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的過程信號與所述比例運算信號，獲取所述 過程信號的近似降低1階信號具體包括：
[0015] 對所述LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號；
[0016] 將所述過程信號與所述比例運算信號相加，獲取所述過程信號的近似降低1階信 號。
[0017] 優(yōu)選地，比例運算的比例系數(shù)為所述慣性常數(shù)除所述LCR濾波參數(shù)與所述LCR濾波 電阻的相乘數(shù)。
[0018] 優(yōu)選地，對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號，對所述減法信 號進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的控制信號，并根據(jù)所述控制信號確定最終過程 信號具體包括：
[0019]對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號；
[0020] 將所述減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的所述 控制信號；
[0021] 將所述控制信號作用于所述過程對象，確定所述最終過程信號。
[0022] 本發(fā)明實施例提供的一種LCR濾波控制裝置，包括：
[0023] 第一獲取單元，用于獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0024] LCR帶通濾波參數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR 帶通濾波參數(shù)；
[0025] 第二獲取單元，用于對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比 例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的過程信號與所述比例運算信號， 獲取所述過程信號的近似降低1階信號；
[0026] 確定最終過程信號單元，用于對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法 信號，對所述減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的控制信號，并根據(jù)所述控制 信號確定最終過程信號。
[0027]優(yōu)選地，LCR帶通濾波參數(shù)計算單元具體包括：
[0028] LCR帶通濾波參數(shù)計算子單元，用于根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算 LCR帶通濾波參數(shù)，所述LCR帶通濾波參數(shù)包括LCR濾波電阻；
[0029] LCR濾波信號獲取子單元，用于獲取所述過程對象的所述過程信號，對所述過程信 號進(jìn)行LCR濾波，獲取所述過程信號的所述LCR濾波信號。
[0030] 優(yōu)選地，第二獲取單元具體包括：
[0031] 比例運算信號獲取子單元，用于對所述LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算 信號；
[0032] 近似降低1階信號子單元，用于將所述過程信號與所述比例運算信號相加，獲取所 述過程信號的近似降低1階信號。
[0033] 優(yōu)選地，比例運算的比例系數(shù)為所述慣性常數(shù)除所述LCR濾波參數(shù)與所述LCR濾波 電阻的相乘數(shù)。
[0034] 優(yōu)選地，確定最終過程信號單元具體包括：
[0035] 減法信號獲取子單元，用于對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信 號；
[0036] 控制信號獲取子單元，用于將所述減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算， 獲取所述過程對象的所述控制信號；
[0037] 最終過程信號確定子單元，用于將所述控制信號作用于所述過程對象，確定所述 最終過程信號。
[0038] 從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：
[0039]本發(fā)明實施例提供的一種LCR濾波控制方法及裝置，其中，LCR濾波控制方法包括： 獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益;根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算 LCR帶通濾波參數(shù);對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比 例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降 低1階信號；對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對減法信號進(jìn)行比例積分運 算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信號。本實施例中，通過獲取 過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益;根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶 通濾波參數(shù);對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運 算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降低1階 信號;對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取 過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信號，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中， 理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的實際微分運算不能用于過程信號的 降階處理的技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0041] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法一個實施例 的流程示意圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法另一個實施 例的流程示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置一個實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置另一個實施 例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖5為LCR帶通濾波器電路示意圖；
[0046] 圖6為控制原理不意圖；
[0047] 圖7(a)和圖7(b)為過程對象閉環(huán)控制一個實驗結(jié)果圖；
[0048] 圖8(a)和圖8(b)為過程對象閉環(huán)控制另一個實驗結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0049] 本發(fā)明實施例提供的一種LCR濾波控制方法及裝置，解決了目前在實際過程系統(tǒng) 中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的實際微分運算不能用于過程信號 的降階處理的技術(shù)問題。
[0050] 為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明 實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述 的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0051] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法一個 實施例包括：
[0052] 101、獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0053]本實施例中，當(dāng)需要LCR濾波控制時，首先需要獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣 性常數(shù)和靜態(tài)增益。
[0054] 102、根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；
[0055] 當(dāng)獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益之后，需要根據(jù)過程對象 的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)。
[0056] 103、對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運 算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降低1階 信號；
[0057]當(dāng)根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)之后，需要對根據(jù)LCR帶通 濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對 象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降低1階信號。
[0058] 104、對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對減法信號進(jìn)行比例積分運 算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信號。
[0059] 當(dāng)對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算 信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似降低1階信 號之后，需要對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對減法信號進(jìn)行比例積分運 算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信號。
[0060] 本實施例中，通過獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益;根據(jù)過程 對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù);對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波 信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信 號，獲取過程信號的近似降低1階信號；對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對 減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信 號，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的 實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。
[0061] 上面是對獲取過程信號的近似微分信號的方法的過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面將對 具體過程進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖2,本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分 信號的方法另一個實施例包括：
[0062] 201、獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0063]本實施例中，當(dāng)需要LCR濾波控制時，首先需要獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣 性常數(shù)和靜態(tài)增益。
[0064] 202、根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，LCR帶通濾波參數(shù)包括 LCR濾波電阻；
[0065] 當(dāng)獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益之后，需要根據(jù)過程對象 的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，LCR帶通濾波參數(shù)包括LCR濾波電阻。
[0066] 203、獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取過程信號的LCR濾 波信號；
[0067] 當(dāng)根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，LCR帶通濾波參數(shù)包括 LCR濾波電阻之后，需要獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取過程信號 的LCR濾波信號。
[0068] 204、對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號；
[0069] 當(dāng)獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取過程信號的LCR濾波 信號之后，需要對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號。
[0070] 205、將過程信號與比例運算信號相加，獲取過程信號的近似降低1階信號；
[0071] 當(dāng)對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號之后，需要將過程信號與比例 運算信號相加，獲取過程信號的近似降低1階信號。
[0072] 比例運算的比例系數(shù)為慣性常數(shù)除LCR濾波參數(shù)與LCR濾波電阻的相乘數(shù)。
[0073] 206、對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號；
[0074]當(dāng)將過程信號與比例運算信號相加，獲取過程信號的近似降低1階信號之后，需要 對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號。
[0075] 207、將減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號；
[0076]當(dāng)對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號之后，需要將減法信號輸入到PI 控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號。
[0077] 208、將控制信號作用于過程對象，確定最終過程信號。
[0078] 當(dāng)將減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號之 后，需要將控制信號作用于過程對象，確定最終過程信號。
[0079] 下面以一具體應(yīng)用場景對圖2進(jìn)行詳細(xì)的描述，如圖5至圖7所示：
[0080] 過程對象為預(yù)設(shè)階數(shù)η和預(yù)設(shè)慣性常數(shù)Τα及靜態(tài)增益Κα的等容慣性環(huán)節(jié)；
[0081] 獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)η和預(yù)設(shè)慣性常數(shù)Τα及靜態(tài)增益Κα ;
[0082] 根據(jù)對象的慣性常數(shù)Τα設(shè)置預(yù)設(shè)數(shù)的LCR濾波參數(shù)TQ，LCR濾波參數(shù)還包括LCR濾波 電阻R。
[0083]獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取過信號的LCR濾波信號；
[0084] 對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號。比例運算的比例系數(shù)為:慣性 常數(shù)Τα除LCR濾波參數(shù)T。與LCR濾波電阻R的相乘數(shù)；
[0085] 將過程信號與比例運算信號相加，獲得過程信號的近似降低1階信號；
[0086] 將過程給定信號減近似降低1階信號，獲得減法信號；
[0087]將減法信號輸入到ΡΙ控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲得過程對象的控制信號；
[0088]將控制信號作用于控制對象，獲得最終過程信號。
[0089] S101、過程對象為預(yù)設(shè)階數(shù)η和預(yù)設(shè)慣性常數(shù)Τα及靜態(tài)增益Κα的等容慣性環(huán)節(jié)：
[0090] 過程對象表達(dá)為式（1):
[0092] 式中，Wn(s)為Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)，η為預(yù)設(shè)階數(shù)、單位無量綱，Τα為 慣性常數(shù)、單位s，Κα為對象靜態(tài)增益、單位無量綱。
[0093] S102、獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)η和預(yù)設(shè)慣性常數(shù)Τα及靜態(tài)增益Κα:
[0094] 可以采用基于時域的過程模型辨識法、基于頻域的過程模型辨識法、基于最小等 乘二的過程模型辨識法、基于為隨機(jī)激勵的過程模型辨識法等獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)η 和預(yù)設(shè)慣性常數(shù)Τα及靜態(tài)增益Κα。
[0095] 在一個實施例中，預(yù)設(shè)階數(shù)η = 4,慣性常數(shù)Ta=100s，靜態(tài)增益Κα=1，則過程對象 表達(dá)為式(2):
[0097] 式中，W4(s)為Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)。
[0098] S103、根據(jù)過程對象的慣性常數(shù)Τα設(shè)置預(yù)設(shè)數(shù)的LCR濾波參數(shù)TQ，LCR濾波參數(shù)還包 括LCR濾波電阻R:
[0099]在一個實施例中，LCR濾波參數(shù)為慣性常數(shù)的0.1倍，LCR濾波電阻R = 0.25 Ω，表達(dá)
[0101] 式中，LCR濾波參數(shù)T〇=10s，LCR濾波電阻R=0.25Q，慣性常數(shù)Ta=100s。
[0102] S104、獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取過信號的LCR濾波 信號：
[0103] Laplace形式的過程信號表達(dá)為Y(s)。
[0104] LCR濾波的Laplace形式表達(dá)為式(4):
[0106]式中，Wlcr(s)、Y〇(s)、X(s)為Laplace形式的LCR濾波傳遞函數(shù)、輸出信號、輸入信 號，RLCR濾波電阻，單位Ω ;T。為LCR濾波參數(shù)，單位s; ω。為LCR濾波中心頻率，單位rad/s。
[0107] 過信號的LCR濾波信號，表達(dá)為式(5):
[0108] Ylcr=Wlcr(s)Y(s) (5)
[0109]式中，Ylcr(s)為Laplace形式的過程信號的LCR濾波信號。
[0110] S105、對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號。比例運算的比例系數(shù)為： 慣性常數(shù)Τα除LCR濾波參數(shù)T。與LCR濾波電阻R的相乘數(shù)：
[0111]比例運算信號，表達(dá)為式(6):
[0113] 式中，Ylcr-Ks)為Laplace形式的過程信號的LCR濾波信號的比例運算信號。
[0114] S106、將過程信號與比例運算信號相加，獲得過程信號的近似降低1階信號：
[0115] 近似降低1階信號，表達(dá)為式(6):
[0116] Y-i(s) = Y(s)+Ylcr-p(s) (6)
[0117] 式中，Y-i(s)為Laplace形式的過程信號的近似降低1階信號。
[0118] S107、將過程給定信號減近似降低1階信號，獲得減法信號：
[0119]減法信號，表達(dá)為式(7):
[0120] YSp(s)=Ys(s)-Y-i(s) (7)
[0121 ] 式中，Ysp(s)為Laplace形式的減法信號。
[0122] S108、將減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲得過程對象的控制信 號：
[0123] 控制信號，表達(dá)為式(8):
[0125] 式中，Us)為Laplace形式的控制信號，ΚΡ為PI控制器的比例系數(shù)、單位無量綱， Ti為PI控制器的積分常數(shù)、單位s。
[0126] S109、將過程信號作用于控制對象，獲得最終過程信號。
[0127] 在一個實施例中，預(yù)設(shè)階數(shù)n = 4,慣性常數(shù)Ta=10〇S，靜態(tài)增益Κα=1，則最終過程 信號，表達(dá)為式(8):
[0128] Y(s)=ff4(s)Yc〇(s) (8)
[0129] 式中，Y(s)為Laplace形式的過程信號。
[0130] LCR帶通濾波器，圖5所示，控制原理示意圖如圖6所示，在一個實施例中，過程對象 預(yù)設(shè)階數(shù)n = 4，對象慣性常數(shù)Ta = 100s，對象靜態(tài)增益Κα = 1，LCR濾波參數(shù)T〇 = 10s，LCR濾波 電阻R = 0.25Q，PI控制器ΚΡ=1.85，ΡΙ控制器Ti = 250s，在過程給定信號Ys(t) = l，得到的 過程對象閉環(huán)控制實驗結(jié)果如圖7(a)和圖7(b)所示。
[0131] 為了說明本方法的優(yōu)越性，進(jìn)行對比實驗，常規(guī)控制中PI控制器Kp = 0.6 5，PI控制 在過程給定信號Ys(t) = l，得到的過程對象閉環(huán)控制實驗結(jié)果為圖8(a)和圖8 (b)所示，常規(guī)控制的過程響應(yīng)速度較慢。
[0132] 本實施例中，通過獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益;根據(jù)過程 對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù);對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波 信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信 號，獲取過程信號的近似降低1階信號；對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號，對 減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程信 號，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致的 實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。
[0133] 進(jìn)一步地，對象階躍激勵響應(yīng)與正弦激勵響應(yīng)之間存在某種內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，在較高 的正弦激勵頻率下，可通過對象正弦激勵響應(yīng)獲取對象階躍激勵響應(yīng)的暫態(tài)分量，一種點 頻濾波器能夠?qū)ο箅A躍激勵轉(zhuǎn)換為正弦激勵的效果，客觀上實現(xiàn)了階躍激勵響應(yīng)暫態(tài)分 量的提取，進(jìn)而推導(dǎo)了一種主要由LCR濾波器為基礎(chǔ)的新型過程對象或過程信號降階方法， 信號降階機(jī)理與比例微分降階方法完全不同，具有良好的抗噪聲干擾特性，能夠?qū)崿F(xiàn)較高 階數(shù)的信號降階處理。文中方法完善了信號分析和處理方法，具有良好的理論意義和實際 應(yīng)用價值。數(shù)學(xué)分析、仿真實驗和實際應(yīng)用結(jié)果，驗證了新方法的正確性和有效性。
[0134] 請參閱圖3,本發(fā)明實施例中提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置的 一個實施例包括：
[0135] 第一獲取單元301，用于獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0136] LCR帶通濾波參數(shù)計算單元302,用于根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通 濾波參數(shù)；
[0137] 第二獲取單元303,用于對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比 例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程 信號的近似降低1階信號；
[0138] 確定最終過程信號單元304,用于對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號， 對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程 信號。
[0139] 本實施例中，通過第一獲取單元301獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜 態(tài)增益;LCR帶通濾波參數(shù)計算單元302根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參 數(shù);第二獲取單元303對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取 比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似 降低1階信號；確定最終過程信號單元304對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號， 對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程 信號，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致 的實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。
[0140] 上面是對獲取過程信號的近似微分信號的裝置的各單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面將 對子單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖4,本發(fā)明實施例中提供的一種獲取過程信號的近似微 分信號的裝置的另一個實施例包括：
[0141] 第一獲取單元401，用于獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益；
[0142] LCR帶通濾波參數(shù)計算單元402,用于根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通 濾波參數(shù)；
[0143] LCR帶通濾波參數(shù)計算單元402具體包括：
[0144] LCR帶通濾波參數(shù)計算子單元4021，用于根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶 通濾波參數(shù)，LCR帶通濾波參數(shù)包括LCR濾波電阻；
[0145] LCR濾波信號獲取子單元4022,用于獲取過程對象的過程信號，對過程信號進(jìn)行 LCR濾波，獲取過程信號的LCR濾波信號。
[0146] 第二獲取單元403,用于對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比 例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程 信號的近似降低1階信號；
[0147] 第二獲取單元403具體包括：
[0148] 比例運算信號獲取子單元4031，用于對LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算 信號；
[0149] 近似降低1階信號子單元4032,用于將過程信號與比例運算信號相加，獲取過程信 號的近似降低1階信號。
[0150] 比例運算的比例系數(shù)為慣性常數(shù)除LCR濾波參數(shù)與LCR濾波電阻的相乘數(shù)。
[0151]確定最終過程信號單元404,用于對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號， 對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程 信號。
[0152]確定最終過程信號單元404具體包括：
[0153]減法信號獲取子單元4041，用于對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號； [0154]控制信號獲取子單元4042,用于將減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算， 獲取過程對象的控制信號；
[0155] 最終過程信號確定子單元4043,用于將控制信號作用于過程對象，確定最終過程 信號。
[0156] 本實施例中，通過第一獲取單元401獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜 態(tài)增益;LCR帶通濾波參數(shù)計算單元402根據(jù)過程對象的預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參 數(shù);第二獲取單元403對根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取 比例運算信號，并根據(jù)獲取的過程對象的過程信號與比例運算信號，獲取過程信號的近似 降低1階信號；確定最終過程信號單元404對過程信號減近似降低1階信號，獲取減法信號， 對減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取過程對象的控制信號，并根據(jù)控制信號確定最終過程 信號，解決了目前在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以運用，多采用實際微分運算，導(dǎo)致 的實際微分運算不能用于過程信號的降階處理的技術(shù)問題。
[0157] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)， 裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0158] 在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以 通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的 劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件 可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或 討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦 合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0159]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個 網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目 的。
[0160]另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以 是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單 元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。
[0161]所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用 時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上 或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式 體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī) 設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全 部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器（ROM，Read-OnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存 儲程序代碼的介質(zhì)。
[0162]以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前 述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前 述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些 修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種LCR濾波控制方法，其特征在于，包括： 獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益； 根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)； 對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信 號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的過程信號與所述比例運算信號，獲取所述過程信號的近 似降低1階信號； 對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號，對所述減法信號進(jìn)行比例積 分運算，獲取所述過程對象的控制信號，并根據(jù)所述控制信號確定最終過程信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCR濾波控制方法，其特征在于，根據(jù)所述過程對象的所述預(yù) 設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)具體包括： 根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，所述LCR帶通濾波參數(shù) 包括LCR濾波電阻； 獲取所述過程對象的所述過程信號，對所述過程信號進(jìn)行LCR濾波，獲取所述過程信號 的所述LCR濾波信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCR濾波控制方法，其特征在于，對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù) 對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的 過程信號與所述比例運算信號，獲取所述過程信號的近似降低1階信號具體包括： 對所述LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信號； 將所述過程信號與所述比例運算信號相加，獲取所述過程信號的近似降低1階信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LCR濾波控制方法，其特征在于，比例運算的比例系數(shù)為所述 慣性常數(shù)除所述LCR濾波參數(shù)與所述LCR濾波電阻的相乘數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCR濾波控制方法，其特征在于，對所述過程信號減所述近似 降低1階信號，獲取減法信號，對所述減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的控 制信號，并根據(jù)所述控制信號確定最終過程信號具體包括： 對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號； 將所述減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的所述控制 信號； 將所述控制信號作用于所述過程對象，確定所述最終過程信號。6. -種LCR濾波控制裝置，其特征在于，包括： 第一獲取單元，用于獲取過程對象的預(yù)設(shè)階數(shù)、預(yù)設(shè)慣性常數(shù)和靜態(tài)增益； LCR帶通濾波參數(shù)計算單元，用于根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶通 濾波參數(shù)； 第二獲取單元，用于對根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應(yīng)的LCR帶通濾波信號進(jìn)行比例運 算，獲取比例運算信號，并根據(jù)獲取的所述過程對象的過程信號與所述比例運算信號，獲取 所述過程信號的近似降低1階信號； 確定最終過程信號單元，用于對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信 號，對所述減法信號進(jìn)行比例積分運算，獲取所述過程對象的控制信號，并根據(jù)所述控制信 號確定最終過程信號。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LCR濾波控制裝置，其特征在于，LCR帶通濾波參數(shù)計算單元具 體包括： LCR帶通濾波參數(shù)計算子單元，用于根據(jù)所述過程對象的所述預(yù)設(shè)慣性常數(shù)計算LCR帶 通濾波參數(shù)，所述LCR帶通濾波參數(shù)包括LCR濾波電阻； LCR濾波信號獲取子單元，用于獲取所述過程對象的所述過程信號，對所述過程信號進(jìn) 行LCR濾波，獲取所述過程信號的所述LCR濾波信號。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LCR濾波控制裝置，其特征在于，第二獲取單元具體包括： 比例運算信號獲取子單元，用于對所述LCR濾波信號進(jìn)行比例運算，獲取比例運算信 號； 近似降低1階信號子單元，用于將所述過程信號與所述比例運算信號相加，獲取所述過 程信號的近似降低1階信號。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LCR濾波控制裝置，其特征在于，比例運算的比例系數(shù)為所述 慣性常數(shù)除所述LCR濾波參數(shù)與所述LCR濾波電阻的相乘數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LCR濾波控制裝置，其特征在于，確定最終過程信號單元具體 包括： 減法信號獲取子單元，用于對所述過程信號減所述近似降低1階信號，獲取減法信號； 控制信號獲取子單元，用于將所述減法信號輸入到PI控制器，進(jìn)行比例積分運算，獲取 所述過程對象的所述控制信號； 最終過程信號確定子單元，用于將所述控制信號作用于所述過程對象，確定所述最終 過程信號。
【文檔編號】G05B11/42GK106094509SQ201610464318
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】陳文 , 李軍
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院