一种高频噪声功率增益的控制系统及方法与流程

本发明涉及火电机组过程控制技术领域，尤其涉及一种高频噪声功率增益的控制系统及方法。

背景技术：

在火电机组过程控制领域，运用超前观测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。2019年，《自动化学报》在中国知网优先出版论文“在工业过程控制领域:基础控制技术的进展与展望”，该文献发布了一种新型基础控制器(highperformanceleadingobserver，hplo)，在超前观测机制上有所突破。所述新型基础控制器可以单独运用，然而，超前观测存在噪声干扰放大的问题，主要是高频噪声干扰放大。在高频噪声干扰水平较高时，例如高频噪声功率增益(highfrequencynoisepowergain，hfnpg)较高，会对所述新型基础控制器的输出信号造成严重的干扰，甚至造成所述新型基础控制器不能正常工作。在火电机组过程控制中，首先需要解决所述新型基础控制器的高频噪声功率增益的在线控制问题。在很大程度上，所述新型基础控制器的高频噪声功率增益代表了所新型基础控制器的高频噪声干扰水平。另外，所述新型基础控制器存在结构相对复杂的问题，需要进行工程改进，即改进新型基础控制器(improvedhighperformanceleadingobserver，infc)。

技术实现要素：

本发明目的在于，提供一种高频噪声功率增益的控制系统及方法，通过将改进新型基础控制器的高频噪声功率增益自动跟踪到预设的高频噪声功率增益给定，将改进新型基础控制器的性能控制在最佳的状态下，使得噪声干扰对改进新型基础控制器的在线工作影响减小。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种高频噪声功率增益的控制系统，包括：

改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；

超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；

高频噪声功率增益计算装置，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；

比较器，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；

非线性积分控制装置，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；

乘法器，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器。

优选地，所述非线性积分控制装置包括获取常数1的ti输入端和获取启停信号的otc输入端。

优选地，所述改进新型基础控制器，包括：输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块和噪声滤波器；

所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；所述噪声滤波器用于输出控制器输出信号。

优选地，所述改进新型基础控制器的参数表达式为：

infc＝kigchei(s)nf(s),

kgc＝1+kfgc,

期其中，infc(s)为改进新型基础控制器的传递函数；kigc为输入增益控制模块的增益；hei(s)为高效积分器的传递函数；icfa(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；nicfa为所述第一惯性组合滤波器的阶次；thei为所述高效积分器的时间常数；hplo(s)为新型基础控制器的传递函数；kfgc为反馈增益控制模块的增益；kgc为增益补偿模块的增益；icfb(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；nicfb为所述第二惯性组合滤波器的阶次；thplo为改进新型基础控制器的时间常数；nf(s)为噪声滤波器的传递函数；tnfp为所述噪声滤波器的噪声滤波参数。

优选地，所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；

所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；

所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号。

优选地，所述超前滞后观测器的参数表达式为：

l/l:o(s)＝ll(s)ill(s),

ll(s)＝1+tlls,tll＝tnfp,

till＝iltcg(t)

其中，l/l:o(s)为超前滞后观测器的传递函数；ll(s)为超前单元的传递函数；tll为超前单元的超前时间常数；tnfp为所述噪声滤波参数；ill(s)为惯性滞后单元的传递函数；till为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；iltcg(t)为惯性滞后时间常数给定。

优选地，所述比较器的参数表达式为：

isg(t)＝hfnpgg,

isf(t)＝hfnpg:s(t)

其中，sc(t)为比较信号；isg(t)为给定端输入信号；hfnpg为预设的高频噪声功率增益给定；isf(t)为反馈端输入信号；hfnpg:s(t)为所述第二高频噪声功率增益；dzc为所述比较器的死区。

优选地，所述高频噪声功率增益计算装置的参数表达式为：

osso:b(t)＝[oshpf:b(t)]²,

osso:a(t)＝[oshpf:a(t)]²

其中，hfnpg(t)为第二高频噪声功率增益；l^-1表示拉普拉斯反变换；mov:b(s)为平均值运算b的传递函数；hpf:b(s)为高通滤波b(highpassfilterofb，hpf:b)的传递函数；oshpf:b(t)为所述高通滤波b输出信号；osso:b(t)为平方运算b(squareoperationofb，so:b)输出信号；is:b(t)为输入信号b；mov:a(s)为平均值运算a的传递函数；hpf:a(s)为高通滤波a的传递函数；oshpf:a(t)为高通滤波a输出信号；osso:a(t)为平方运算a输出信号；is:a(t)为输入信号a；mov:a(s)为平均值运算a的传递函数；osso:a(t)为平方运算a输出信号；is:a(t)为输入信号；tmt为mov:b(s)和mov:a(s)共同的平均时间长度；thpf为hpf:b(s)和hpf:a(s)共同的高通滤波时间常数。

本发明实施例还提供一种高频噪声功率增益的控制方法，包括：

将控制器输入信号输入至改进新型基础控制器，得到控制器输出信号；

将所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数输入至超前滞后观测器，得到观测器输出信号；

将所述控制器输入信号和所述观测器输出信号输入至高频噪声功率增益计算装置，得到第二高频噪声功率增益；

将预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益输入至比较器，得到比较信号；

将所述比较信号输入至非线性积分控制装置，得到积分控制信号；

将所述噪声滤波参数和所述积分控制信号输入至乘法器，得到惯性滞后时间常数给定，并将所述惯性滞后时间常数给定输入至所述超前滞后观测器。

优选地，所述非线性积分控制装置包括获取常数1的ti输入端和获取启停信号的otc输入端。

优选地，所述改进新型基础控制器，包括：输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块和噪声滤波器；

所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；所述噪声滤波器用于输出控制器输出信号。

优选地，所述改进新型基础控制器的参数表达式为：

infc＝kigchei(s)nf(s),

kgc＝1+kfgc,

期其中，infc(s)为改进新型基础控制器的传递函数；kigc为输入增益控制模块的增益；hei(s)为高效积分器的传递函数；icfa(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；nicfa为所述第一惯性组合滤波器的阶次；thei为所述高效积分器的时间常数；hplo(s)为新型基础控制器的传递函数；kfgc为反馈增益控制模块的增益；kgc为增益补偿模块的增益；icfb(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；nicfb为所述第二惯性组合滤波器的阶次；thplo为改进新型基础控制器的时间常数；nf(s)为噪声滤波器的传递函数；tnfp为所述噪声滤波器的噪声滤波参数。

优选地，所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；

所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；

所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号。

优选地，所述超前滞后观测器的参数表达式为：

l/l:o(s)＝ll(s)ill(s),

ll(s)＝1+tlls,tll＝tnfp,

till＝iltcg(t)

其中，l/l:o(s)为超前滞后观测器的传递函数；ll(s)为超前单元的传递函数；tll为超前单元的超前时间常数；tnfp为所述噪声滤波参数；ill(s)为惯性滞后单元的传递函数；till为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；iltcg(t)为惯性滞后时间常数给定。

优选地，所述比较器的参数表达式为：

isg(t)＝hfnpgg,

isf(t)＝hfnpg:s(t)

其中，sc(t)为比较信号；isg(t)为给定端输入信号；hfnpg为预设的高频噪声功率增益给定；isf(t)为反馈端输入信号；hfnpg:s(t)为所述第二高频噪声功率增益；dzc为所述比较器的死区。

优选地，所述高频噪声功率增益计算装置的参数表达式为：

osso:b(t)＝[oshpf:b(t)]²,

osso:a(t)＝[oshpf:a(t)]²

其中，hfnpg(t)为第二高频噪声功率增益；l-¹表示拉普拉斯反变换；mov:b(s)为平均值运算b的传递函数；hpf:b(s)为高通滤波b(highpassfilterofb，hpf:b)的传递函数；oshpf:b(t)为所述高通滤波b输出信号；osso:b(t)为平方运算b(squareoperationofb，so:b)输出信号；is:b(t)为输入信号b；mov:a(s)为平均值运算a的传递函数；hpf:a(s)为高通滤波a的传递函数；oshpf:a(t)为高通滤波a输出信号；osso:a(t)为平方运算a输出信号；is:a(t)为输入信号a；mov:a(s)为平均值运算a的传递函数；osso:a(t)为平方运算a输出信号；is:a(t)为输入信号；tmt为mov:b(s)和mov:a(s)共同的平均时间长度；thpf为hpf:b(s)和hpf:a(s)共同的高通滤波时间常数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种高频噪声功率增益的控制系统，包括改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；高频噪声功率增益计算装置，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；比较器，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；非线性积分控制装置，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；乘法器，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器。本发明能够利用信号中含有的噪声干扰信号完成高频噪声功率增益的在线计算，在实际过程信号中普遍含有高频噪声干扰信号，通过将改进新型基础控制器的高频噪声功率增益自动跟踪到预设的高频噪声功率增益给定，使得改进新型基础控制器的性能控制在最佳的状态下，并且对改进新型基础控制器的在线工作影响较小。

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高频噪声功率增益的控制系统的结构示意图；

图2是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中改进新型基础控制器的结构示意图；

图3是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中超前滞后观测器的结构示意图；

图4是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中非线性积分控制与反馈过程控制原理示意图；

图5是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中反馈过程控制量和自动跟踪量的流程示意图；

图6是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中高频噪声功率增益计算装置的结构示意图；

图7是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制方法的流程示意图；

图8是本发明某一实施例提供的改进新型基础控制器输入信号过程的仿真实验结果图；

图9是本发明某一实施例提供的超前/滞后观测器输出信号过程的仿真实验结果图；

图10是本发明某一实施例提供的第二高频噪声功率增益过程的仿真实验结果图；

图11是本发明某一实施例提供的惯性滞后时间常数给定过程的仿真实验结果图；

图12是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。

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。

以下是本发明实施例的术语及其简称：

改进新型基础控制器(improvedhighperformanceleadingobserver，infc)；输入增益控制(inputgaincontrol，igc)；高效积分器(highefficiencyintegrator，hei)；惯性组合滤波器(inertialcombinationfilter，icf)；反馈增益控制(feedbackgaincontrol，fgc)；增益补偿(gaincompensation，gc)；噪声滤波器(noisefilter，nf)；噪声滤波参数(noisefilteringparameter，nfp)；加法器(adder，a)；减法器(subtracted，s)；噪声滤波参数选择(noisefilterparametersselect，nfps)；噪声滤波参数原始值(noisefilterparametersoriginalvalue，nfpov)；噪声滤波参数控制值(noisefilterparameterscontrolvalue，nfpcv)；超前时间常数控制值(leadtimeconstantcontrolvalue，ltccv)；惯性滞后(inertialaglink，ill)；惯性滞后时间常数给定(inertialagtimeconstantgiven，iltcg)；高频噪声功率增益(highfrequencynoisepowergain，hfnpg)；高频噪声功率增益给定(highfrequencynoisepowergaingiven，hfnpgg)；跟踪输入(trackinginput，ti)；输出跟踪控制(outputtrackingcontrol，otc)；反馈过程控制(feedbackprocesscontrol，fpc)；反馈过程控制过程(feedbackprocesscontrolprocess，fpcp)；带通滤波增益(bandpassfiltergain，bpfg)；带通滤波带宽(bandpassfilterbandwidth，bpfb)；噪声带宽(inputnoisebandwidth，inb)；一阶惯性滤波器(firstorderinertiafilter，foif)；输入信号(inputsignal，is)；平均值运算(meanvalueoperation，mvo)；高通滤波(highpassfilter，hpf)；绝对值运算(absolutevalueoperation，avo)；除法运算(divisionoperation，do)。

请参阅图1，图1是本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统的结构示意图。本实施例提供的提供的高频噪声功率增益的控制系统，包括改进新型基础控制器10、超前滞后观测器20、高频噪声功率增益计算装置30、比较器41、非线性积分控制装置42和乘法器50。

在本发明实施例中，改进新型基础控制器10，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；超前滞后观测器20，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器10的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；高频噪声功率增益计算装置30，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；比较器41，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；非线性积分控制装置42，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；乘法器50，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器20。

在本发明实施例中，所述非线性积分控制装置42包括获取常数1的ti输入端和获取启停信号的otc输入端。其中，所述启停信号(autotracking/stop，at/s)，at/s＝0代表停止状态，at/s＝1代表自动跟踪状态。可以直接用at/s代表启动开关控制输出，启停信号为bool变量。

请参阅图2，图2为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中改进新型基础控制器10的结构示意图。在实施例中，所述改进新型基础控制器10，包括：输入增益控制模块11、加法器12、第一惯性组合滤波器13、减法器14、反馈增益控制模块15、第二惯性组合滤波器16、增益补偿模块17和噪声滤波器18。

在本发明实施例中，所述输入增益控制模块11的输出端与所述加法器12的第一加数端连接；所述第一惯性组合滤波器13的输入端与所述加法器12的输出端连接；所述第一惯性组合滤波器13的输出端与所述加法器12的第二加数端连接；所述加法器12的输出端与所述减法器14的被减数端连接；所述减法器14的输出端与所述反馈增益控制模块15的输入端连接；所述反馈增益控制模块15的输出端与所述第二惯性组合滤波器16的输入端连接；所述第二惯性组合滤波器16的输出端与所述减法器14的减数端连接；所述减法器14的输出端与所述增益补偿模块17的输入端连接；所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器18的输入端连接；所述噪声滤波器18用于输出控制器输出信号。

在本发明实施例中，所述改进新型基础控制器10的参数表达式为：

其中，infc(s)为改进新型基础控制器10的传递函数；kigc为输入增益控制模块11的增益，单位为无量纲；hei(s)为高效积分器的传递函数；icfa(s)为第一惯性组合滤波器13的传递函数；nicfa为所述第一惯性组合滤波器13的阶次，单位为无量纲；thei为所述高效积分器的时间常数，单位为s；hplo(s)为新型基础控制器的传递函数；kfgc为反馈增益控制模块15的增益，单位为无量纲；kgc为增益补偿模块17的增益，单位为无量纲；icfb(s)为第二惯性组合滤波器16的传递函数；nicfb为所述第二惯性组合滤波器16的阶次，单位为无量纲；thplo为改进新型基础控制器10的时间常数；nf(s)为噪声滤波器18的传递函数；tnfp为所述噪声滤波器18的噪声滤波参数，单位为s。

在某一实施例中，针对上述公式(1)进行分解，如下：

1)将改进新型基础控制器10输入信号接入到输入增益控制的输入端。用isinfc(t)表达所述改进新型基础控制器10输入信号，单位为无量纲。

2)将所述输入增益控制输出端接入到加法器12(adder，a)的第一个加数端。

3)将所述加法器12的输出端接入到第一惯性组合滤波器的输入端。

4)将所述第一惯性组合滤波器的输出端接入到所述加法器12的第二个加数端。

5)将所述加法器12的输出端接入到减法器14(subtracted，s)的被减数端。

6)将所述减法器14的输出端接入到所述反馈增益控制的输入端。

7)将所述反馈增益控制的输出端接入到所述第二惯性组合滤波器的输入端。

8)将所述第二惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法器14的减数端。

9)将所述减法器14的输出端接入到所述增益补偿的输入端。

10)将所述增益补偿的输出端接入到所述噪声滤波器18的输入端。在所述噪声滤波器18的输出端得到改进新型基础控制器10输出信号。用osinfc(t)表达所述改进新型基础控制器10输出信号，单位为无量纲。

请参阅图3，图3为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中超前滞后观测器20的结构示意图。本实施例提供的超前滞后观测器20包括超前单元21和惯性滞后单元22。

在本发明实施例中，所述超前单元21的输出端与所述惯性滞后单元22的输入端连接；所述超前单元21用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；所述惯性滞后单元22用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号。

在本发明实施例中，所述超前滞后观测器20的参数表达式为：

其中，l/l:o(s)为超前滞后观测器20的传递函数；ll(s)为超前单元21的传递函数；tll为超前单元21的超前时间常数，单位为s；tnfp为所述噪声滤波参数，单位为s；ill(s)为惯性滞后单元22的传递函数；till为惯性滞后单元22的惯性滞后时间常数，单位为s；iltcg(t)为惯性滞后时间常数给定，单位为s。

在某一实施例中，针对上述公式(2)进行分解，如下：

1)将infc输出信号接入到所述ll的输入端。将所述tnfp接入到所述l/l:o的ltcg输入端，用于超前时间常数给定(leadtimeconstantgiven，ltcg)，即用所述噪声滤波器18噪声滤波参数即tnfp设置所述tll，即tll＝tnfp。

2)将所述ll的输出端接入到所述ill的输入端。所述iltcg(t)接入到所述l/l:o的iltcg输入端，用于惯性滞后时间常数给定，即用所述iltcg(t)设置所述till，即till＝iltcg(t)。

3)在所述ill的输出端得到所述l/l:o输出信号。用osl/l:o(t)表达所述l/l:o输出信号，单位为无量纲。

请参阅图4，图4为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中非线性积分控制与反馈过程控制原理示意图。

在本发明实施例中，所述比较器41的表达式为：

其中，sc(t)为比较信号，单位为无量纲；isg(t)为给定端输入信号，单位为无量纲；hfnpg为预设数的高频噪声功率增益给定(highfrequencynoisepowergaingiven，hfnpgg)，单位为无量纲；isf(t)为反馈端输入信号，单位为无量纲；hfnpg:s(t)为所述第二高频噪声功率增益(hfnpgofsecond，hfna:s)过程，单位为无量纲；dzc为所述比较器41死区(deadzone，dz)，单位为无量纲。

双向平方根运算(bidirectionalsquarerootoperation，bsro)表达式为：

其中，sbsro(t)为双向平方根运算信号，单位为无量纲。sc(t)为所述比较信号，单位为无量纲。

积分控制的表达式为：

其中，ic(s)为积分控制的传递函数；tic为所述积分控制的积分时间常数，单位为s。

积分控制的跟踪控制，表达式为：

其中，sic(t)为所述积分控制信号，单位为无量纲；ti为所述积分控制的跟踪输入(trackinginput，ti)，单位为无量纲。otc为所述积分控制的输出跟踪控制(outputtrackingcontrol，otc)，为bool变量；ss为启动开关，为bool变量；sbsro(t)为所述双向平方根运算信号，单位为无量纲。

积分控制跟踪控制步骤如下：

1)将常数1接入到所述积分控制的ti输入端。

2)将所述ss接入到所述积分控制的otc输入端。

3)如果所述ss＝0，则otc＝ss＝0，则所述积分控制信号即sic(t)跟踪常数1，即sic(t)＝ti＝1。

4)如果所述ss＝1，则otc＝ss＝1，则所述积分控制信号即sic(t)为对所述双向平方根运算信号即sbsro(t)的负积分。所述积分控制信号即sic(t)有初值记忆作用，在otc＝ss＝1后，sic(t)将在常数1的基础上变化。

在dzc＝0时，所述反馈过程控制表达式为：

其中，fpc(s)为所述fpc的传递函数；nic(s)为所述非线性积分控制的传递函数；fpcp(s)为反馈过程控制过程的传递函数，近似非线性比例系统(nonlinearityproportionalsystem，nps)；bpfginfc:ill为所述改进新型基础控制器10输入到所述惯性滞后单元22输出的带通滤波增益，单位为无量纲；bpfbinfc:ill为所述改进新型基础控制器10输入到所述惯性滞后单元22输出的带通滤波带宽，单位为rad/s；inbinfc为所述改进新型基础控制器10输入端的噪声带宽，单位为rad/s。特别说明：nic(s)仅是用于表达所述非线性积分控制传递函数的一个符号。

请参阅图5，图5为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中反馈过程控制量和自动跟踪量的流程示意图。

反馈过程控制量iltcg(t)，即惯性滞后时间常数给定，器表达式为：

iltcg(t)＝sic(t)tnfp(8)

其中，iltcg(t)为惯性滞后时间常数给定，单位为s。sic(t)为所述积分控制信号，单位为无量纲；tnfp为所述噪声滤波参数，单位为s。

请参阅图6，图6为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制系统中高频噪声功率增益计算装置30的结构示意图。本发明实施例，通过所述高频噪声功率增益计算，得到输入信号b(inputsignalofb，is:b)相对输入信号a(inputsignalofa，is:a)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os输出端输出所述高频噪声功率增益计算结果。

所述高频噪声功率增益计算装置30的表达式为：

其中，hfnpg(t)为所述高频噪声功率增益计算过程，单位为无量纲；l^-1表示拉普拉斯反变换；mov:b(s)为平均值运算b(meanvalueoperationofb，mvo:b)的传递函数；hpf:b(s)为高通滤波b(highpassfilterofb，hpf:b)的传递函数；oshpf:b(t)为所述高通滤波b输出信号，单位为无量纲；osso:b(t)为平方运算b(squareoperationofb，so:b)输出信号，单位为无量纲。is:b(t)为输入信号b过程，单位为无量纲；mov:a(s)为平均值运算a(meanvalueoperationofa，mvo:a)的传递函数；hpf:a(s)为高通滤波a(highpassfilterofa，hpf:a)的传递函数；oshpf:a(t)为所述高通滤波a输出信号，单位为无量纲。osso:a(t)为平方运算a(squareoperationofa，so:a)输出信号，单位为无量纲；is:a(t)为输入信号a过程，单位为无量纲；mov:a(s)为平均值运算a(meanvalueoperationofa，mvo:a)的传递函数。osso:a(t)为平方运算a(squareoperationofa，so:a)输出信号，单位为无量纲。is:a(t)为输入信号a过程，单位为无量纲；tmt为mov:b(s)和mov:a(s)共同的平均时间(meantime，mt)长度，单位为s；thpf为hpf:b(s)和hpf:a(s)共同的高通滤波时间常数，单位为s。

在某一实施例中，针对上述公式(9)进行分解，如下：

1)将所述输入信号b接入到所述高通滤波b的输入端。

2)将所述高通滤波b的输出端接入到所述平方运算b的输入端。

3)将所述平方运算b的输出端接入到所述平均值运算b的输入端。

4)将所述输入信号a接入到所述高通滤波a的输入端。

5)将所述高通滤波a的输出端接入到所述平方运算a的输入端。

6)将所述平方运算a的输出端接入到所述平均值运算a的输入端。

7)将所述平均值运算b的输出端接入到除法运算(divisionoperation，do)的被除数输入端。将所述平均值运算a的输出端接入到所述除法运算(divisionoperation，do)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过程。用hfnpg(t)表达所述高频噪声功率增益计算过程，单位为无量纲。

8)将所述高频噪声功率增益计算过程即hfnpg(t)在所述高频噪声功率增益计算的os输出端输出。

请参阅图7，图7为本发明某一实施例提供的高频噪声功率增益的控制方法的流程示意图。在本实施例中与上述实施例相同的部分，在此不再赘述。本实施例提供的高频噪声功率增益的控制方法，包括以下步骤：

s210，将控制器输入信号输入至改进新型基础控制器10，得到控制器输出信号；

s220，将所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器10的噪声滤波参数输入至超前滞后观测器20，得到观测器输出信号；

s230，将所述控制器输入信号和所述观测器输出信号输入至高频噪声功率增益计算装置30，得到第二高频噪声功率增益；

s240，将预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益输入至比较器41，得到比较信号；

s250，将所述比较信号输入至非线性积分控制装置42，得到积分控制信号；

s260，将所述噪声滤波参数和所述积分控制信号输入至乘法器50，得到惯性滞后时间常数给定，并将所述惯性滞后时间常数给定输入至所述超前滞后观测器20。

在本发明实施例中，所述非线性积分控制装置42包括获取常数1的ti输入端和获取启停信号的otc输入端。

在本发明实施例中，改进新型基础控制器10的高频噪声功率增益的控制主要包括：构造反馈过程控制过程、启动/停止过程以及反馈过程控制过程。

(一)构造反馈过程控制过程

1)将所述超前/滞后观测器输入信号即isinfc:s(t)接入到所述高频噪声功率增益计算的is:a输入端。将所述超前/滞后观测器输出信号即osl/l:o(t)接入到所述高频噪声功率增益计算的is:b输入端。在所述高频噪声功率增益计算的输出端得到所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)。

2)将所述预设数的高频噪声功率增益给定即hfnpgg接入到所述比较器41的正输入端。将所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)接入到所述比较器41的负输入端。在所述比较器41输出端得到比较信号即sc(t)。

3)将所述比较信号即sc(t)接入到所述双向平方根运算的输入端。在所述双向平方根运算输出端得到双向平方根运算信号即sbsro(t)。

4)将所述双向平方根运算信号即sbsro(t)接入到所述积分控制的输入端。在所述积分控制的输出端得到积分控制信号即sic(t)。

5)将所述积分控制信号即sic(t)接入到所述乘法运算的第一个输入端，将所述噪声滤波器18参数即tnfp接入到所述乘法运算的第二个输入端。在所述乘法器50输出端得到所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)。

6)将所述噪声滤波器18参数即tnfp接入到所述超前/滞后观测器的ltcg输入端，用于给定所述超前时间常数即tll，即tll＝tnfp，目的是准确观测所述噪声滤波器18输入信号。

7)将所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)接入到所述超前/滞后观测器的iltcg输入端，用于给定所述惯性滞后时间常数即till，即till＝iltcg(t)。

(二)启动/停止过程

1)设置停止状态，即ss＝0，则所述反馈过程控制停止工作，所述积分控制信号即sic(t)＝1，所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)＝sic(t)tnfp＝tnfp。

2)设置启动状态，即ss＝1，则所述反馈过程控制开始工作，所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)＝sic(t)tnfp。

(三)反馈过程控制过程

在启动状态，即ss＝1，通过所述反馈过程控制，以所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)为控制量，以控制所述惯性滞后时间常数即till为手段，即till＝iltcg(t)，将所述超前/滞后观测器输出相对所述改进新型基础控制器10输入、即所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)控制在所述预设数的高频噪声功率增益给定即hfnagg。

由于噪声干扰信号的不稳定性，在所述反馈过程控制进入稳态后，所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)将在其平均值(averagevalue，av)附近波动，用iltcg:av表达所述iltcg(t)的平均值，单位为s。

将所述iltcg(t)的平均值即iltcg:av用于所述改进改进新型基础控制器10高频噪声功率增益控制的参考，例如手动设置所述tnfp＝iltcg:av，将所述改进改进新型基础控制器10高频噪声功率增益手动控制在所述高频噪声功率增益给定即hfnpgg。

为了进一步对本发明提供的高频噪声功率增益的控制系统及方法进行说明，本发明某一具体实施例介绍如下：

在一个实施例中，所述改进新型基础控制器10的参数主要采用以下参数：kigc＝1，thei＝593s，nicfa＝16，thplo＝233s，kfgc＝10，kgc＝11，nicfb＝8，nfpov＝23s；设置所述高频噪声功率增益计算的tmt＝600s，设置所述高通滤波的khpf＝30s；设置所述比较器41的dzc＝0.5。设置所述积分控制的tic＝1375s；设置所述预设数的高频噪声功率增益给定hfnpgg＝6.5。

使所述改进新型基础控制器10输入信号在过程时间t＝3000s～6000s有一梯形变化，梯形的幅值为0.25，梯形的上升时间、平顶时间、下降时间均为1000s，目的是考察所述改进新型基础控制器10输入信号变化对所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)、所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)、所述噪声滤波参数控制值即nfpcv(t)的影响。用伪随机信号模拟在所述改进新型基础控制器10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。

在数字离散测量间隔为1s，从过程时间t＝0s开始设置s/r＝1，mt/t＝0。从过程时间t＝1000s开始设置mt/t＝1。在数字离散测量间隔为1s，从过程时间t＝0s开始设置启动状态，即s/r＝1。在过程时间t＝1000s开始设置自动状态，即a/t＝1。得到所述改进新型基础控制器10输入信号的仿真实验结果，为图8所示。得到所述超前/滞后观测器输出信号的仿真实验结果，为图9所示。得到所述第二高频噪声功率增益的仿真实验结果，为图10所示。得到所述惯性滞后时间常数给定的仿真实验结果，为图11所示。

图10所示，在给出的过程时间t＝0-8000s范围，从t＝0s开始，所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)逐渐向所述预设数的高频噪声功率增益给定即hfnpgg＝6.5收敛，最终在6.5附近波动；图11所示，从t＝0s开始，所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)从23s逐渐减小，最终在iltcg(t)平均值即iltcg:av附近波动。其中iltcg(t)在t＝820s～8000s的平均值即iltcg:av等于7.2s。

由图10、图11，所述改进新型基础控制器10输入信号在过程时间t＝3000s～6000s的梯形变化对所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)、所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)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改进新型基础控制器10的高频噪声功率增益的控制系统及方法，利用信号中含有的噪声干扰信号完成第二所述高频噪声功率增益的在线计算，在实际过程信号中普遍含有高频噪声干扰信号。所述实际过程信号具体为火电机组的主汽压力过程给定与主汽压力过程响应的偏差信号。通过所述反馈过程控制，以所述惯性滞后时间常数给定即iltcg(t)为控制量，以控制所述惯性滞后时间常数即till为手段，即till＝iltcg(t)，将所述超前/滞后观测器输出相对所述改进新型基础控制器10即infc输入、即所述第二高频噪声功率增益即hfnpg:s(t)控制在所述预设的高频噪声功率增益给定即hfnapg。在所述反馈过程控制进入稳态后，将所述iltcg(t)平均值即iltcg:av用于所述改进高性能超前观测器高频噪声功率增益控制的参考，例如手动设置所述tnfp＝iltcg:av，将所述改进高性能超前观测器高频噪声功率增益手动控制在所述高频噪声功率增益给定即hfnpgg。实际获取iltcg:av需要较长的时间，从工程的角度，在iltcg(t)进入到iltcg:av附近波动后，所述iltcg(t)过程可以使用了。

请参阅图12，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的高频噪声功率增益的控制方法。

处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的高频噪声功率增益的控制方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或系统的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，简称prom)，只读存储器(read-onlymemory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(applicationspecific1ntegratedcircuit，简称as1c)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、数字信号处理设备(digitalsignalprocessingdevice,简称dspd)、可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，简称pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的高频噪声功率增益的控制方法，并达到如上述系统一致的技术效果。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的高频噪声功率增益的控制方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的高频噪声功率增益的控制方法，并达到如上述系统一致的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。