本技术涉及电压调节，更具体地说，本技术涉及一种基于负载电流预测的无线传感器动态电压调节方法及系统。
背景技术：
1、在无线传感器系统中，电压调节技术是保障传感器稳定运行和精确测量性能的关键环节，由于无线传感器多采用电池或能量采集模块供电，其电压供应受环境及负载变化影响较大，若电压调节不稳定，不仅会降低传感器的能效利用率，还会引发采样误差和通信失真，影响系统整体可靠性，因此，针对无线传感器的功耗特性与动态负载变化规律，设计一种具备自适应调节能力的电压控制机制具有重要意义。
2、现有的无线传感器电压调节方法多依赖直流-直流转换器进行稳压输出，但在动态负载变化或突变工况下，转换器的瞬态响应速度有限，其输出端易产生电压纹波，电压纹波会在传感器供电端形成周期性干扰，使敏感模拟电路和射频模块受到影响，导致信号漂移或传输误码，严重时还可能引起模块复位，此外，传统的反馈稳压方法普遍存在响应滞后问题，难以及时补偿因负载电流波动引起的输出扰动，无法有效抑制纹波干扰，因此，如何在无线传感器电压调节过程抑制直流-直流转换器的输出电压纹波干扰成为了业界面临的难题。
技术实现思路
1、本技术提供一种基于负载电流预测的无线传感器动态电压调节方法及系统，可实现在无线传感器电压调节过程抑制直流-直流转换器的输出电压纹波干扰。
2、第一方面，本技术提供一种基于负载电流预测的无线传感器动态电压调节方法，所述无线传感器动态电压调节方法包括如下步骤：
3、获取无线传感器在不同工况下的历史负载电流数据，进而构建负载电流预测模型；
4、根据所述负载电流预测模型输出的负载电流预测序列和所述无线传感器内直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定所述无线传感器在不同工况下供电电压的前馈补偿量；
5、采集所述无线传感器在负载电流突变时的负荷扰动信息，根据所述负荷扰动信息对所述直流-直流转换器的输出电压纹波进行抑制，得到所述直流-直流转换器输出电压纹波的扰动抑制度；
6、通过所述扰动抑制度和所有的前馈补偿量对所述无线传感器的供电电压进行闭环调节，得到供电电压的闭环增益系数，进而根据所述闭环增益系数生成所述无线传感器的电压调节指令。
7、在本实施例中，构建负载电流预测模型具体包括：
8、获取无线传感器在不同工况下的历史负载电流数据；
9、对所有的历史负载电流数据进行预处理，得到不同的预处理负载电流数据；
10、从每个预处理负载电流数据中提取出时间序列特征和工况关联特征；
11、根据所有的时间序列特征和所有的工况关联特征进行模型训练，得到负载电流预测模型。
12、在本实施例中，根据所述负载电流预测模型输出的负载电流预测序列和所述无线传感器内直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定所述无线传感器在不同工况下供电电压的前馈补偿量具体包括：
13、获取所述无线传感器内直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性，所述响应特性表示输出电压随负载电流变化的延迟时间和电压偏差幅度；
14、根据不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定不同工况下输出电压随负载电流变化的电压变化率；
15、通过不同工况下输出电压对负载电流的响应特性从所述负载电流预测模型输出的负载电流预测序列中提取出不同工况下的负载电流变化趋势值；
16、根据不同工况下的负载电流变化趋势值和不同工况下输出电压随负载电流变化的电压变化率对所述无线传感器在不同工况下的供电电压进行前馈补偿，得到所述无线传感器在不同工况下供电电压的前馈补偿量。
17、在本实施例中，根据所述负荷扰动信息对所述直流-直流转换器的输出电压纹波进行抑制，得到所述直流-直流转换器输出电压纹波的扰动抑制度具体包括：
18、采集所述无线传感器在负载电流突变时的负荷扰动信息；
19、对所述负荷扰动信息进行特征提取，得到扰动突变特征和扰动时间特征；
20、通过所述扰动突变特征和所述扰动时间特征对所述直流-直流转换器的输出电压纹波进行反馈抑制，得到所述直流-直流转换器输出电压纹波的反馈抑制指数；
21、根据所述反馈抑制指数和所述直流-直流转换器在负载电流突变前稳定状态下输出电压纹波幅度确定所述直流-直流转换器输出电压纹波的扰动抑制度。
22、在本实施例中，通过所述扰动抑制度和所有的前馈补偿量对所述无线传感器的供电电压进行闭环调节，得到供电电压的闭环增益系数具体包括：
23、根据所述扰动抑制度调整闭环调节的响应灵敏度；
24、确定所述无线传感器的供电电压偏差；
25、通过所有的前馈补偿量对所述无线传感器的供电电压进行闭环校验，得到供电电压的闭环校验序列；
26、根据所述响应灵敏度、所述供电电压偏差和所述闭环校验序列确定供电电压的闭环增益系数。
27、在本实施例中，根据所述闭环增益系数生成所述无线传感器的电压调节指令具体包括：
28、根据所述闭环增益系数确定所述无线传感器供电电压的控制增益参数；
29、通过所述控制增益参数生成所述无线传感器的电压调节指令。
30、在本实施例中，所述前馈补偿量表示提前施加能够抵消负载电流变化引起输出电压波动的补偿电压。
31、在本实施例中，所述扰动抑制度表示所述直流-直流转换器的输出电压纹波相较于扰动前稳态纹波的降低比例。
32、在本实施例中，所述闭环增益系数表示在闭环调节过程中对供电电压偏差响应强度的增益系数。
33、第二方面，本技术提供一种基于负载电流预测的无线传感器动态电压调节系统，用于执行一种基于负载电流预测的无线传感器动态电压调节方法，所述无线传感器动态电压调节系统包括：
34、模型构建模块，用于获取无线传感器在不同工况下的历史负载电流数据，进而构建负载电流预测模型；
35、前馈补偿模块，用于根据所述负载电流预测模型输出的负载电流预测序列和所述无线传感器内直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定所述无线传感器在不同工况下供电电压的前馈补偿量；
36、扰动抑制模块，用于采集所述无线传感器在负载电流突变时的负荷扰动信息，根据所述负荷扰动信息对所述直流-直流转换器的输出电压纹波进行抑制，得到所述直流-直流转换器输出电压纹波的扰动抑制度；
37、闭环调节模块，用于通过所述扰动抑制度和所有的前馈补偿量对所述无线传感器的供电电压进行闭环调节，得到供电电压的闭环增益系数，进而根据所述闭环增益系数生成所述无线传感器的电压调节指令。
38、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：
39、获取无线传感器在不同工况下的历史负载电流数据，进而构建负载电流预测模型；根据所述负载电流预测模型输出的负载电流预测序列和所述无线传感器内直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定所述无线传感器在不同工况下供电电压的前馈补偿量；采集所述无线传感器在负载电流突变时的负荷扰动信息，根据所述负荷扰动信息对所述直流-直流转换器的输出电压纹波进行抑制，得到所述直流-直流转换器输出电压纹波的扰动抑制度；通过所述扰动抑制度和所有的前馈补偿量对所述无线传感器的供电电压进行闭环调节，得到供电电压的闭环增益系数，进而根据所述闭环增益系数生成所述无线传感器的电压调节指令。
40、由此可见本技术中，可以根据所述闭环增益系数生成所述无线传感器的电压调节指令；其中，首先，通过获取无线传感器在不同工况下的历史负载电流数据并构建负载电流预测模型，能够提前预判负载变化趋势，为供电电压的前馈补偿提供科学依据，这一步骤不仅增强了电压调节系统对负载电流动态变化的适应性，还显著改善了瞬态响应速度，避免因负载突变导致的电压偏移；其次，利用所述负载电流预测序列结合直流-直流转换器在不同工况下输出电压对负载电流的响应特性确定前馈补偿量，使得在负载波动发生前即可进行电压调节，从源头减小了电压纹波幅值，降低了对敏感模拟电路和射频模块的干扰风险；进一步地，通过采集负载突变时的扰动信息并对输出电压纹波进行抑制，能够实现对实际扰动的即时反馈调节，补偿传统闭环控制中存在的响应滞后问题，提高了电压调节系统的稳压精度和动态调节能力；最后，通过将前馈补偿量与扰动抑制度结合，实现无线传感器供电电压的闭环调节，并据此生成闭环增益系数，进而生成电压调节指令，完成全流程的动态电压控制，这一闭环机制能够在前馈预测和扰动抑制基础上进行自适应优化，使供电电压在不同负载工况下保持稳定，同时提升电压调节系统对突发负载扰动的响应能力，从整体上增强了电压调节的精度和可靠性。
41、综上所述，本技术采用的技术方案可实现在无线传感器电压调节过程抑制直流-直流转换器的输出电压纹波干扰。