02，下限f ωη为0.001 ;所述上截止频率步长St印_H为0.01-0.05，下截止频率步长Step_L为0.001-0.002。S2、搜索上截止频率和下截止频率，计算出在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比；内椭圆由标准椭圆按第一缩放系数缩小得到；所述外椭圆由标准椭圆按第二缩放系数放大得到，第一缩放系数等于第二缩放系数，第一缩放系数和第二缩放系数一般为12%~18%，优选为15%。
[0020]步骤S2具体包括:S2.11、对一个给定的上截止频率fH，下截止频率4按照下截止频率步长Step_L从所述上限向下降低或从所述下限f ωη向上增加，对每组给定的上截止频率和下截止频率，计算在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比比较后获得的百分比与在前获得的百分比的大小，如果后获得的百分比大于先获得的百分比，则保留后获得的百分比，并记录上截止频率和下截止频率；否则，舍弃后获得的百分比。
[0021]S2.12、在上截止频率的上限fHmax和下限f Mn之间，按照上截止频率步长St印_H改变上截止频率fH的值，重复步骤S2.11 ;
获得百分比&?中的最大百分比，记录此百分比对应的上截止频率和下截止频率；
S3、如果最大百分比大于等于百分比阈值，则判断发生粘滞，根据工程上的经验，百分比阈值为60%ο
[0022]实施例3:
该实施例与上一实施的不同之处在步骤S2:
S2.21、对一个给定的下截止频率4，上截止频率fH按照上截止频率步长St印_H从所述上限^ax向下降低或从所述下限fHmin向上增加，对每组给定的上截止频率和下截止频率，计算在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比
P.1 nefF,
S2.22、在下截止频率的上限和下限f tain之间，按照下截止频率步长Step_L改变下截止频率4的值，重复步骤S2.21 ;获得百分比&?中的最大百分比，记录此百分比对应的上截止频率和下截止频率。
[0023]实施例4:
该实施例与实施例2的不同之处在于:在步骤S2中，搜索出百分比中的最大百分比的方法为:记录每组上限频率和下限频率对应的在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比，并从中选出最大百分比。
[0024]实施例5:
该实施例与实施例2的不同之处在于:在所述S2中，搜索上截止频率和下截止频率的方法还可以为:上截止频率按照上截止频率步长从上截止频率的上限向下降低，或者从上截止频率的下限向上增加，获得多组给定的上截止频率；下截止频率按照下截止频率步长从下截止频率的上限向下降低，或者从下截止频率的下限向上增加，获得多组给定的下截止频率；将任一个给定的上截止频率与任一个给定的下截止频率组成截止频率组，针对每个截止频率组，计算在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比，并获得最大百分比及与最大百分比对应的上截止频率和下截止频率。
[0025]在上述实施例中可知，无论上截止频率为内循环、下截止频率为外循环，或者相反，都能实现遍历，上下截止频率从上向下遍历或从下向上遍历均可。另外，查找最大百分比的方法不限于以上几种，技术人员可以从现有的算法中找到其他算法。
[0026]对比实验1:如图2a至图2c所示，这是按一个实际存在粘滞的流量控制回路的工业数据所画出的OP (输出给执行机构的控制信号)、PV (检测到的实际值)、SP (设定值)及PV-OP图。按照本发明所确定的优化带通器滤波上下截止频率参数对数据(0P和PV)进行滤波后再按双椭圆拟合，得到=62%。由于=62%>=60%，判定椭圆拟合成功，寻优频率时拟合结果AS=0.18，由此可判断该回路存在粘滞，这与实际情况完全吻合。而按现有技术中的带通器滤波上下截止频率选取方法，进行滤波后再按双椭圆拟合，得到=41.8%。由于=41.8%〈=60%，判定椭圆拟合失败，得到错误的结果，即回路没有粘滞。
[0027]对比实验2:如图3a至图3c所示，这是按一个实际存在粘滞的液位控制的工业数据所画出的0P、PV、SP及PV-OP图。按照本发明所确定的优化带通器滤波上下截止频率参数对数据(0P和PV)进行滤波后再按双椭圆拟合，得到=98%。由于=98%>=60%，判定椭圆拟合成功，寻优频率时拟合结果AS=L 18，由此可判断该回路存在粘滞，这与实际情况完全吻合。而按现有技术中的带通器滤波上下截止频率选取方法，进行滤波后再按双椭圆拟合，得到=41.7%。由于=41.7%〈=60%，判定椭圆拟合失败，得到错误的结果，即回路没有粘滞。
[0028]在上述实验中，Pset取值为60%，但是本领域的技术人员可以根据不同情况选择不同的数值。
【主权项】
1.一种网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，带通滤波器的上截止频率和下截止频率的选取过程如下: 51、设定带通滤波器的上截止频率的上限(fHmax)和下限(?.Μη)、下截止频率的上限(fLmax)和下限(fVmin)，以及上截止频率步长(Stepjo和下截止频率步长(Step_L)； 52、搜索上截止频率和下截止频率，计算出在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比； S2.21、对一个给定的下截止频率(4)，上截止频率(fH)按照上截止频率步长(St印_H)从所述上截止频率的上限(Tbmx)向下降低，对每组给定的上截止频率和下截止频率，计算在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比(/U ; 52.22、在下截止频率的上限(ftaax)和下截止频率的下限(U之间，按照下截止频率步长(Step_L)改变下截止频率(4)的值，重复步骤S2.21 ; 获取并输出百分比(/U中的最大百分比(/]_)，记录此百分比对应的上截止频率和下截止频率； 53、如果最大百分比(产_)大于等于百分比阈值(/^，则判断发生粘滞。
2.如权利要求1所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，在步骤S2中， 搜索出百分比(/D中的最大百分比的方法为:比较后获得的百分比与在前获得的百分比的大小，如果后获得的百分比大于先获得的百分比，则保留后获得的百分比，并记录上截止频率和下截止频率；否则，舍弃后获得的百分比。
3.如权利要求1所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，在步骤S2中，搜索出百分比(/U中的最大百分比(/]_)的方法为:记录每组上限频率和下限频率对应的在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比，并从中选出最大百分比。
4.如权利要求1或2所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，所述内椭圆由标准椭圆按第一缩放系数缩小得到；所述外椭圆由标准椭圆按第二缩放系数放大得到。
5.如权利要求4所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，所述第一缩放系数等于第二缩放系数。
6.如权利要求5所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，所述第一缩放系数和第二缩放系数为12%~18%。
7.如权利要求6所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，所述第一缩放系数和第二缩放系数为15%。
8.如权利要求1所述的网格频率设定双椭圆拟合方法，其特征在于，所述百分比阈值iPsJ为50~70% ;所述带通滤波器的上截止频率的上限(fHmax)为0.5，下限(fMn)为0.02 ;下截止频率的上限小于0.02，下限(fwn)为0.001 ;所述上截止频率步长(SkpJO为 0.01-0.05，下截止频率步长(Skp_L)为 0.001-0.002。
9.权利要求1至8任一项所述的网格频率设定双椭圆拟合方法在控制阀粘滞检测过程中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种网格频率设定双椭圆拟合方法及其应用，该方法通过在上截止频率和下截止频率中选定由上截止频率与下截止频率组成的截止频率组，并针对每个截止频率组计算在内椭圆和外椭圆之间的子集数据段点数占整个子集数据段的所有点数的百分比，最后获得最大百分比及与最大百分比对应的上截止频率和下截止频率，优化了带通滤波器的上截止频率和下截止频率的选取过程。本发明的方法能够提高粘滞特性的检出率，提高算法的自动化程度。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104731086
【申请号】CN201510126529
【发明人】曹鸣
【申请人】东南大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年5月2日