滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法与流程

文档序号:26138639发布日期:2021-08-03 14:21阅读:198来源:国知局
滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法与流程

本发明涉及火电机组过程控制技术领域,特别是涉及一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法及系统。



背景技术:

在火电机组过程控制领域,运用超前观测器能够获取过程响应的提前信息,对于提高过程控制性能具有重要意义。超前观测有多种形式,例如微分器(differentiator,d)、二阶惯性逆模型(secondorderinertialinversemodel,soiim)、比例-微分(proportional-derivative,pd)控制器等。

2019年,《自动化学报》在中国知网优先出版论文“一种类似积分器和滑动窗跟踪微分器的研究与应用”简称“所述文献”。所述文献公开了一种和滑动窗跟踪微分器(slidingwindowtrackingdifferentiator,swtd)。滑动窗跟踪微分器提高了微分器性能,对于提高过程控制性能具有重要意义。

然而,滑动窗跟踪微分器存在高频噪声干扰放大的问题,在噪声干扰水平较高时,例如高频噪声功率增益(highfrequencynoisepowergain,hfnpg)较高,会对滑动窗跟踪微分器输出信号造成严重的干扰,甚至造成滑动窗跟踪微分器无法正常工作。为了充分运用所述滑动窗跟踪微分器在过程控制中的优势,同时将所述滑动窗跟踪微分器输出控制在较低的噪声干扰水平,首先需要解决滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量问题。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明提出了的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法及系统,利用信号中含有的噪声干扰信号例如在实际过程信号中普遍含有噪声干扰信号,连续给出所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在测量结果,对指导所述滑动窗跟踪微分器的参数在线调整具有较好的意义,并且对所述滑动窗跟踪微分器的在线工作无任何影响。实际过程响应信号中含有的噪声信号,例如实际过程响应信号经过模拟量到数字量的转换后,自然含有随机量化噪声信号。

本发明第一方面提供一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法,包括:

获取滑动窗跟踪微分器输入信号,并将所述滑动窗跟踪微分器输入信号分为两组,其中一组输入至滑动窗跟踪微分器,得到滑动窗跟踪微分器输出信号,另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号;

所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号;

将所述第一高通滤波器输出信号及第二高通滤波器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块,得到滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

进一步地,所述将所述第一高通滤波器输出信号及第二高通滤波器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块,得到滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益,包括:

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一平方运算模块的输入端,在所述第一平方运算模块的输出端得到第一平方运算信号;

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一纯滞后模块的输入端,在所述第一纯滞后模块输出端得到第一纯滞后信号;

将所述第一纯滞后信号接入第二平方运算模块的输入端,在所述第二平方运算模块的输出端得到第二平方运算信号;

将所述第一平方运算信号接入第一代数运算模块的加法输入端,将所述第二平方运算信号接入所述第一代数运算模块的减法输入端,在所述第一代数运算模块的输出端得到第一代数运算信号;

将所述第一代数运算信号接入第一积分运算模块的输入端,在所述第一积分运算模块的输出端得到第一积分运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第三平方运算模块的输入端,在所述第三平方运算模块输出端得到第三平方运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第二纯滞后模块的输入端,在所述第二纯滞后模块的输出端得到第二纯滞后信号;

将所述第二纯滞后信号接入第四平方运算模块的输入端,在所述第四平方运算模块的输出端得到第四平方运算信号;

将所述第三平方运算信号接入第二代数运算模块的加法输入端,将所述第四平方运算信号接入所述第二代数运算模块的减法输入端,在所述第二代数运算模块的输出端得到第二代数运算信号;

将所述第二代数运算信号接入第二积分运算模块的输入端,在所述第二积分运算模块的输出端得到第二积分运算信号;

将所述第一积分运算信号接入除法运算模块的被除数输入端,将所述第二积分运算信号接入所述除法运算模块的除数输入端,在所述除法运算模块的输出端得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

进一步地,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的表达式为:

其中,hfnpg(t)为所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益;

hpfs:a(t)为所述第一高通滤波器输出信号;

hpfs:a(t-tpl)为所述第一纯滞后信号;

hpfs:b(t)为所述第二高通滤波器输出信号;

hpfs:b(t-tpl)为所述第二纯滞后信号;

tpl为第一纯滞后信号及第二纯滞后信号的纯滞后时间常数。

进一步地,所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号作为第一高通滤波器输出信号。

进一步地,所述另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号作为第二高通滤波器输出信号。

进一步地,第一高通滤波器及第二高通滤波器的表达式分别为:

其中,hpf:a(s)为所述第一高通滤波器的传递函数;

hpf:b(s)为所述第二高通滤波器的传递函数;

thpf为所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器的时间常数;

所述第一高通滤波器和第二高通滤波器均采用二阶高通滤波器。

进一步地,滑动窗跟踪微分器的表达式为:

其中,swtd(s)为滑动窗跟踪微分器的传递函数;

kgc为增益控制的增益;

swf(s)为滑动窗滤波器的传递函数;

tswtd为所述滑动窗跟踪微分器的时间常数。

本发明第二方面提供一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量系统,包括:

滑动窗跟踪微分器输入信号运算模块,用于获取滑动窗跟踪微分器输入信号,并将所述滑动窗跟踪微分器输入信号分为两组,其中一组输入至滑动窗跟踪微分器,得到滑动窗跟踪微分器输出信号,另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号;

第一高通滤波器输出信号计算模块,用于将所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号;

滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益计算模块,用于将所述第一高通滤波器输出信号及第二高通滤波器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块,得到滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

进一步地,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益计算模块,还用于:

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一平方运算模块的输入端,在所述第一平方运算模块的输出端得到第一平方运算信号;

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一纯滞后模块的输入端,在所述第一纯滞后模块输出端得到第一纯滞后信号;

将所述第一纯滞后信号接入第二平方运算模块的输入端,在所述第二平方运算模块的输出端得到第二平方运算信号;

将所述第一平方运算信号接入第一代数运算模块的加法输入端,将所述第二平方运算信号接入所述第一代数运算模块的减法输入端,在所述第一代数运算模块的输出端得到第一代数运算信号;

将所述第一代数运算信号接入第一积分运算模块的输入端,在所述第一积分运算模块的输出端得到第一积分运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第三平方运算模块的输入端,在所述第三平方运算模块输出端得到第三平方运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第二纯滞后模块的输入端,在所述第二纯滞后模块的输出端得到第二纯滞后信号;

将所述第二纯滞后信号接入第四平方运算模块的输入端,在所述第四平方运算模块的输出端得到第四平方运算信号;

将所述第三平方运算信号接入第二代数运算模块的加法输入端,将所述第四平方运算信号接入所述第二代数运算模块的减法输入端,在所述第二代数运算模块的输出端得到第二代数运算信号;

将所述第二代数运算信号接入第二积分运算模块的输入端,在所述第二积分运算模块的输出端得到第二积分运算信号;

将所述第一积分运算信号接入除法运算模块的被除数输入端,将所述第二积分运算信号接入所述除法运算模块的除数输入端,在所述除法运算模块的输出端得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

进一步地,所述第一高通滤波器输出信号计算模块,还用于:取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号作为第一高通滤波器输出信号;

所述滑动窗跟踪微分器输入信号运算模块,还用于:取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号作为第二高通滤波器输出信号。

与现有技术相比,本发明实施例的有益效果在于:

本发明提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法及系统,利用信号中含有的噪声干扰信号例如在实际过程信号中普遍含有噪声干扰信号,通过所述第一高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号,通过所述第二高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号。通过对所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号、所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号的一系列计算得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果。明显特点是:能够连续给出所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量结果,对指导所述滑动窗跟踪微分器的参数在线调整具有较好的意义。并且对所述滑动窗跟踪微分器的在线工作无任何影响,例如,无需对所述滑动窗跟踪微分器输入施加噪声干扰激励。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法的流程图;

图2是本发明某一实施例提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法及装置的原理结构图;

图3是本发明某一实施例提供的滑动窗跟踪微分器示意图;

图4是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益计算原理结构图;

图5是本发明某一实施例提供的滑动窗跟踪微分器输入信号的仿真实验结果图;

图6是本发明某一实施例提供的滑动窗跟踪微分器输出信号的仿真实验结果图;

图7是本发明某一实施例提供的滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的仿真实验结果图;

图8是本发明某一实施例提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量系统的装置图;

图9是本发明某一实施例提供的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。

滑动窗跟踪微分器存在高频噪声干扰放大的问题,在噪声干扰水平较高时,例如高频噪声功率增益(highfrequencynoisepowergain,hfnpg)较高,会对滑动窗跟踪微分器输出信号造成严重的干扰,甚至造成滑动窗跟踪微分器无法正常工作。为了充分运用所述滑动窗跟踪微分器在过程控制中的优势,同时将所述滑动窗跟踪微分器输出控制在较低的噪声干扰水平,首先需要解决滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量问题。在很大程度上,滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益代表了滑动窗跟踪微分器的高频噪声干扰水平。所述待测滑动窗跟踪微分器的输入信号具体为火电机组的再热汽温过程响应。

第一方面。

请参阅图1,本发明一实施例提供一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法,包括:

s10、获取滑动窗跟踪微分器输入信号,并将所述滑动窗跟踪微分器输入信号分为两组,其中一组输入至滑动窗跟踪微分器,得到滑动窗跟踪微分器输出信号,另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号。其中,所述滑动窗跟踪微分器用于火电机组的再热汽温过程响应的超前观测。

在某一具体实施方式中,所述另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号作为第二高通滤波器输出信号。

在某一具体实施方式中,滑动窗跟踪微分器的表达式为:

其中,swtd(s)为滑动窗跟踪微分器的传递函数;

kgc为增益控制的增益;

swf(s)为滑动窗滤波器的传递函数;

tswtd为所述滑动窗跟踪微分器的时间常数。

s20、所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号。

在某一具体实施方式中,所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号作为第一高通滤波器输出信号。

在另一具体实施方式中,第一高通滤波器及第二高通滤波器的表达式分别为:

其中,hpf:a(s)为所述第一高通滤波器的传递函数;

hpf:b(s)为所述第二高通滤波器的传递函数;

thpf为所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器的时间常数;

所述第一高通滤波器和第二高通滤波器均采用二阶高通滤波器。

s30、将所述第一高通滤波器输出信号及第二高通滤波器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块,得到滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

在某一具体实施方式中,所述步骤s30包括:

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一平方运算模块的输入端,在所述第一平方运算模块的输出端得到第一平方运算信号;

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一纯滞后模块的输入端,在所述第一纯滞后模块输出端得到第一纯滞后信号;

将所述第一纯滞后信号接入第二平方运算模块的输入端,在所述第二平方运算模块的输出端得到第二平方运算信号;

将所述第一平方运算信号接入第一代数运算模块的加法输入端,将所述第二平方运算信号接入所述第一代数运算模块的减法输入端,在所述第一代数运算模块的输出端得到第一代数运算信号;

将所述第一代数运算信号接入第一积分运算模块的输入端,在所述第一积分运算模块的输出端得到第一积分运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第三平方运算模块的输入端,在所述第三平方运算模块输出端得到第三平方运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第二纯滞后模块的输入端,在所述第二纯滞后模块的输出端得到第二纯滞后信号;

将所述第二纯滞后信号接入第四平方运算模块的输入端,在所述第四平方运算模块的输出端得到第四平方运算信号;

将所述第三平方运算信号接入第二代数运算模块的加法输入端,将所述第四平方运算信号接入所述第二代数运算模块的减法输入端,在所述第二代数运算模块的输出端得到第二代数运算信号;

将所述第二代数运算信号接入第二积分运算模块的输入端,在所述第二积分运算模块的输出端得到第二积分运算信号;

将所述第一积分运算信号接入除法运算模块的被除数输入端,将所述第二积分运算信号接入所述除法运算模块的除数输入端,在所述除法运算模块的输出端得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

在某一具体实施方之中,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的表达式为:

其中,hfnpg(t)为所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益;

hpfs:a(t)为所述第一高通滤波器输出信号;

hpfs:a(t-tpl)为所述第一纯滞后信号;

hpfs:b(t)为所述第二高通滤波器输出信号;

hpfs:b(t-tpl)为所述第二纯滞后信号;

tpl为第一纯滞后信号及第二纯滞后信号的纯滞后时间常数。

本发明提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法,利用信号中含有的噪声干扰信号例如在实际过程信号中普遍含有噪声干扰信号,通过所述第一高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号,通过所述第二高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号。通过对所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号、所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号的一系列计算得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果。明显特点是:能够连续给出所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量结果,对指导所述滑动窗跟踪微分器的参数在线调整具有较好的意义。并且对所述滑动窗跟踪微分器的在线工作无任何影响,例如,无需对所述滑动窗跟踪微分器输入施加噪声干扰激励。

在某一具体实施例中,一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法及装置的原理结构图,为图2所示。

滑动窗跟踪微分器结构,为图3所示。

滑动窗跟踪微分器,表达为

式(1)中,swtd(s)为滑动窗跟踪微分器的传递函数。kgc为增益控制(gaincontrol,gc)的增益,单位为无量纲。swf(s)为滑动窗滤波器(slidingwindowfilter,swf)的传递函数。tswtd为所述滑动窗跟踪微分器的时间常数,单位为s。

构造高通滤波器a和高通滤波器b。

高通滤波器a(highpassfilterofa,hpf:a)和高通滤波器b(highpassfilterofb,hpf:b)为

其中,hpf:a(s)为所述高通滤波器a的传递函数,hpf:b(s)为所述高通滤波器b的传递函数。thpf为所述高通滤波器a和所述高通滤波器b共同的时间常数,单位为s。所述高通滤波器a和所述高通滤波器b结构和参数完全相同,均采用二阶高通滤波器(secondorderhighpassfilter,sohpf)的形式。

获取高通滤波信号的步骤如下:

1)将所述滑动窗跟踪微分器输出信号接入到所述高通滤波器a的输入端,在所述高通滤波器a的输出端得到高通滤波信号a(highpassfiltersignalofa,hpfs:a)即取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号,用hpfs:a(t)表达所述高通滤波信号a,单位为无量纲。

2)将所述滑动窗跟踪微分器输入信号接入到所述高通滤波器b的输入端,在所述高通滤波器b的输出端得到高通滤波信号b(highpassfiltersignalofb,hpfs:b)即取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号,用hpfs:b(t)表达所述高通滤波信号b,单位为无量纲。

高频噪声功率增益计算原理结构图,为图4所示。

将所述高通滤波信号a接入到高频噪声功率增益计算的输入a,将所述高通滤波信号b接入到高频噪声功率增益计算的输入b。通过所述高频噪声功率增益计算,得到所述高通滤波信号a相对所述高通滤波信号b的高频噪声功率增益的计算结果,并在所述高频噪声功率增益计算的输出端输出所述高频噪声功率增益的计算结果。

所述高频噪声功率增益的计算,表达为

将公式(3-1)分解为

其中,hfnpg(t)为所述高频噪声功率增益的计算结果,单位为无量纲。hpfs:a(t)为所述高通滤波信号a,单位为无量纲。hpfs:a(t-tpl)为所述高通滤波信号a的纯滞后信号,单位为无量纲。hpfs:b(t)为所述高通滤波信号b,单位为无量纲。hpfs:a(t-tpl)为所述高通滤波信号a的纯滞后信号,单位为无量纲。tpl为共同的纯滞后时间常数,单位为s。

1)将所述高通滤波信号a接入到平方运算a(squareoperationofa,so:a)的输入端,在所述平方运算a的输出端得到平方运算信号a(squareoperationsignalofa,sos:a),表达为

sos:a(t)=[hpfs:a(t)]2(4)

其中,sos:a(t)为所述平方运算信号a,单位为无量纲。hpfs:a(t)为所述高通滤波信号a,单位为无量纲。

2)将所述高通滤波信号a接入到纯滞后c(purelagofc,pl:c)的输入端,在所述纯延时c的输出端得到纯滞后信号c(purelagsignalofc,pls:c)

pls:c(t)=hpfs:a(t-tpl)(5)

其中,pls:c(t)为所述纯滞后信号c,单位为无量纲。hpfs:a(t-tpl)为所述高通滤波信号a的纯滞后信号,tpl为共同的纯滞后时间常数,单位为s。

3)将所述纯滞后信号c接入到平方运算c(squareoperationofc,so:c)的输入端,在所述平方运算c的输出端得到平方运算信号c(squareoperationsignalofc,sos:c),表达为

sos:c(t)=[pls:c(t)]2(6)

其中,sos:c(t)为所述平方运算信号c,单位为无量纲。pls:c(t)为所述纯滞后信号c,单位为无量纲。

4)将所述平方运算信号a接入到代数运算a(algebraicoperationofa,ao:a)的加法输入端,将所述平方运算信号c接入到所述代数运算a的减法输入端,在所述代数运算a的输出端得到代数运算信号a(algebraicoperationsignalofa,aos:a),表达为

aos:a(t)=sos:a(t)-sos:c(t)(7)

其中,aos:a(t)为所述代数运算信号a,单位为无量纲。sos:a(t)为所述平方运算信号a,单位为无量纲。sos:c(t)为所述平方运算信号c,单位为无量纲。

5)将所述代数运算信号a接入到积分运算a(integraloperationofa,io:a)的输入端,在所述积分运算a的输出端得到积分运算信号a(integraloperationsignalofa,ios:a),表达为

其中,ios:a(t)为所述积分运算信号a,单位为无量纲。aos:a(t)为所述代数运算信号a,单位为无量纲。

6)将所述高通滤波信号b接入到平方运算b(squareoperationofb,so:b)的输入端,在所述平方运算b的输出端得到平方运算信号b(squareoperationsignalofb,sos:b),表达为

sos:b(t)=[hpfs:b(t)]2(9)

其中,sos:b(t)为所述平方运算信号b,单位为无量纲。hpfs:b(t)为所述高通滤波信号b,单位为无量纲。

7)将所述高通滤波信号b接入到纯滞后d(purelagofd,pl:d)的输入端,在所述纯延时d的输出端得到纯滞后信号d(purelagsignalofd,pls:d)

pls:d(t)=hpfs:b(t-tpl)(10)

其中,pls:d(t)为所述纯滞后信号d,单位为无量纲。hpfs:b(t-tpl)为所述高通滤波信号b的纯滞后信号,tpl为共同的纯滞后时间常数,单位为s。

8)将所述纯滞后信号d接入到平方运算d(squareoperationofd,so:d)的输入端,在所述平方运算d的输出端得到平方运算信号d(squareoperationsignalofd,sos:d),表达为

sos:d(t)=[pls:d(t)]2(11)

其中,sos:d(t)为所述平方运算信号d,单位为无量纲。pls:d(t)为所述纯滞后信号d,单位为无量纲。

9)将所述平方运算信号b接入到代数运算b(algebraicoperationofb,ao:b)的加法输入端,将所述平方运算信号d接入到所述代数运算b的减法输入端,在所述代数运算b的输出端得到代数运算信号b(algebraicoperationsignalofb,aos:b),表达为

aos:b(t)=sos:b(t)-sos:d(t)(12)

其中,aos:b(t)为所述代数运算信号b,单位为无量纲。sos:b(t)为所述平方运算信号b,单位为无量纲。sos:d(t)为所述平方运算信号d,单位为无量纲。

10)将所述代数运算信号b接入到积分运算b(integraloperationofb,io:b)的输入端,在所述积分运算b的输出端得到积分运算信号b(integraloperationsignalofb,ios:b),表达为

其中,ios:b(t)为所述积分运算信号b,单位为无量纲。aos:b(t)为所述代数运算信号b,单位为无量纲。

11)将所述积分运算信号a接入到除法运算(divisionoperation,do)的被除数输入端,将所述积分运算信号b接入到所述除法运算的除数输入端,在所述除法运算的输出端得到所述高频噪声功率增益计算结果,表达为

其中,hfnpg(t)为所述高频噪声功率增益的计算结果,单位为无量纲。ios:a(t)为所述积分运算信号a,单位为无量纲。ios:b(t)为所述积分运算信号b,单位为无量纲。

滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算

将所述高通滤波信号a接入到所述高频噪声功率增益计算的输入a,将所述高通滤波信号b接入到所述高频噪声功率增益计算的输入b,在所述高频噪声功率增益计算的输出端得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果。用hfnpgpd(t)表达所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果,单位为无量纲。

在一个实施例中,所述滑动窗跟踪微分器的参数为:kcg=7.5,tswtd=135s。设置所述高通滤波器a和所述高通滤波器b共同的时间常数为:thpf=30s。设置所述高频噪声功率增益计算的参数为:tpl=1000s。用伪随机信号模拟在所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的噪声干扰信号,伪随机信号输出范围±0.01,单位为无量纲。

使所述滑动窗跟踪微分器输入信号在过程时间t=3000s~4000s有一斜坡变化,斜坡变化速率1/1000s,斜坡变化时间1000s,目的是考察所述滑动窗跟踪微分器输入信号变化对所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果的影响。用isswtd(t)表达所述滑动窗跟踪微分器输入信号,单位为无量纲。用osswtd(t)表达所述滑动窗跟踪微分器输出信号,单位为无量纲。

在数字离散计算间隔为1s,得到所述滑动窗跟踪微分器输入信号的仿真实验结果,为图5所示。得到所述滑动窗跟踪微分器输出信号的仿真实验结果,为图6所示。得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的仿真实验结果,为图7所示。

图7所示,在给出的过程时间t=0-8000s范围,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的仿真实验值在53-60区间变化。由图7可见,所述滑动窗跟踪微分器输入信号在过程时间t=3000s~4000s的斜坡变化对所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果的影响较小。

从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:

本发明实施例提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法,利用信号中含有的噪声干扰信号例如在实际过程信号中普遍含有噪声干扰信号,通过所述高通滤波器a取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号,通过所述高通滤波器b取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号。通过对所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号、所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号的一系列计算得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果。明显特点是:能够连续给出所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量结果,对指导所述滑动窗跟踪微分器的参数在线调整具有较好的意义。并且对所述滑动窗跟踪微分器的在线工作无任何影响,例如,无需对所述滑动窗跟踪微分器输入施加噪声干扰激励。

第二方面。

请参阅图8,本发明一实施例提供一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量系统,包括:

滑动窗跟踪微分器输入信号运算模块10,用于获取滑动窗跟踪微分器输入信号,并将所述滑动窗跟踪微分器输入信号分为两组,其中一组输入至滑动窗跟踪微分器,得到滑动窗跟踪微分器输出信号,另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号。其中,所述滑动窗跟踪微分器用于火电机组的再热汽温过程响应的超前观测。

在某一具体实施方式中,所述另一组作为第二高通滤波器输入信号输入至第二高通滤波器,得到第二高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号作为第二高通滤波器输出信号。

在某一具体实施方式中,滑动窗跟踪微分器的表达式为:

其中,swtd(s)为滑动窗跟踪微分器的传递函数;

kgc为增益控制的增益;

swf(s)为滑动窗滤波器的传递函数;

tswtd为所述滑动窗跟踪微分器的时间常数。

第一高通滤波器输出信号计算模块20,用于将所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号。

在某一具体实施方式中,所述滑动窗跟踪微分器输出信号作为第一高通滤波器输入信号输入至第一高通滤波器,得到第一高通滤波器输出信号,具体地:

取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号作为第一高通滤波器输出信号。

在另一具体实施方式中,第一高通滤波器及第二高通滤波器的表达式分别为:

其中,hpf:a(s)为所述第一高通滤波器的传递函数;

hpf:b(s)为所述第二高通滤波器的传递函数;

thpf为所述第一高通滤波器及所述第二高通滤波器的时间常数;

所述第一高通滤波器和第二高通滤波器均采用二阶高通滤波器。

滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益计算模块30,用于将所述第一高通滤波器输出信号及第二高通滤波器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块,得到滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

在某一具体实施方式中,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益计算模块30,还用于:

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一平方运算模块的输入端,在所述第一平方运算模块的输出端得到第一平方运算信号;

将所述第一高通滤波器输出信号接入第一纯滞后模块的输入端,在所述第一纯滞后模块输出端得到第一纯滞后信号;

将所述第一纯滞后信号接入第二平方运算模块的输入端,在所述第二平方运算模块的输出端得到第二平方运算信号;

将所述第一平方运算信号接入第一代数运算模块的加法输入端,将所述第二平方运算信号接入所述第一代数运算模块的减法输入端,在所述第一代数运算模块的输出端得到第一代数运算信号;

将所述第一代数运算信号接入第一积分运算模块的输入端,在所述第一积分运算模块的输出端得到第一积分运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第三平方运算模块的输入端,在所述第三平方运算模块输出端得到第三平方运算信号;

将所述第二高通滤波器输出信号接入第二纯滞后模块的输入端,在所述第二纯滞后模块的输出端得到第二纯滞后信号;

将所述第二纯滞后信号接入第四平方运算模块的输入端,在所述第四平方运算模块的输出端得到第四平方运算信号;

将所述第三平方运算信号接入第二代数运算模块的加法输入端,将所述第四平方运算信号接入所述第二代数运算模块的减法输入端,在所述第二代数运算模块的输出端得到第二代数运算信号;

将所述第二代数运算信号接入第二积分运算模块的输入端,在所述第二积分运算模块的输出端得到第二积分运算信号;

将所述第一积分运算信号接入除法运算模块的被除数输入端,将所述第二积分运算信号接入所述除法运算模块的除数输入端,在所述除法运算模块的输出端得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益。

在某一具体实施方之中,所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的表达式为:

其中,hfnpg(t)为所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益;

hpfs:a(t)为所述第一高通滤波器输出信号;

hpfs:a(t-tpl)为所述第一纯滞后信号;

hpfs:b(t)为所述第二高通滤波器输出信号;

hpfs:b(t-tpl)为所述第二纯滞后信号;

tpl为第一纯滞后信号及第二纯滞后信号的纯滞后时间常数。

本发明提供的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量系统,利用信号中含有的噪声干扰信号例如在实际过程信号中普遍含有噪声干扰信号,通过所述第一高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号,通过所述第二高通滤波器取出所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号。通过对所述滑动窗跟踪微分器输出信号中的高频噪声信号、所述滑动窗跟踪微分器输入信号中的高频噪声信号的一系列计算得到所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的计算结果。明显特点是:能够连续给出所述滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量结果,对指导所述滑动窗跟踪微分器的参数在线调整具有较好的意义。并且对所述滑动窗跟踪微分器的在线工作无任何影响,例如,无需对所述滑动窗跟踪微分器输入施加噪声干扰激励。

第三方面。

本发明提供了一种电子设备,该电子设备包括:

处理器、存储器和总线;

所述总线,用于连接所述处理器和所述存储器;

所述存储器,用于存储操作指令;

所述处理器,用于通过调用所述操作指令,可执行指令使处理器执行如本申请的第一方面所示的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法对应的操作。

在一个可选实施例中提供了一种电子设备,如图9所示,图9所示的电子设备5000包括:处理器5001和存储器5003。其中,处理器5001和存储器5003相连,如通过总线5002相连。可选地,电子设备5000还可以包括收发器5004。需要说明的是,实际应用中收发器5004不限于一个,该电子设备5000的结构并不构成对本申请实施例的限定。

处理器5001可以是cpu,通用处理器,dsp,asic,fpga或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器5001也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,dsp和微处理器的组合等。

总线5002可包括一通路,在上述组件之间传送信息。总线5002可以是pci总线或eisa总线等。总线5002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图9中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器5003可以是rom或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备,ram或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备,也可以是eeprom、cd-rom或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。

存储器5003用于存储执行本申请方案的应用程序代码,并由处理器5001来控制执行。处理器5001用于执行存储器5003中存储的应用程序代码,以实现前述任一方法实施例所示的内容。

其中,电子设备包括但不限于:移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。

第四方面。

本发明提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本申请第一方面所示的一种滑动窗跟踪微分器的高频噪声功率增益的在线测量方法。

本申请的又一实施例提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,当其在计算机上运行时,使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。

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