可调节速率的最速跟踪滤波方法及装置与流程

本发明涉及信号处理技术和工业过程控制，尤其是涉及一种可调节速率的最速跟踪滤波方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、在工业过程控制领域，过程信号中普遍存在高频噪声干扰，经常需要采用低通滤波器(low pass filters，lpf)滤除高频噪声干扰，其中一阶惯性滤波器(first orderinertial filter，foif)是一种大量运用的和基本的lpf，foif是一种典型的指数型的跟踪滤波机制，主要存在输出跟踪输入效率不高的问题，从提高过程控制性能的角度，需要提高lpf输出跟踪输入的性能。

2、除此之外，在实际控制过程，如火电机组控制过程存在低阶易控过程、高阶难控过程等。为了满足实际控制过程的不同需要，要求实现滤波器输出跟踪输入的效率可调节，例如对于低阶易控过程要求能够降低滤波器输出跟踪输入的效率，而对于高阶难控过程要求能够提高滤波器输出跟踪输入的效率。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种可调节速率的最速跟踪滤波方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题，相对一阶惯性滤波器，有效提高了输出跟踪输入的效率，提高了滤波性能，同时，通过可调节速率，满足了不同场景的滤波需求。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可调节速率的最速跟踪滤波方法，包括：

3、将输入信号输入至第一减法器的被减数输入端，得到所述第一减法器输出的反馈输出信号；

4、将所述反馈输出信号输入至第一积分器，得到所述第一积分器输出的第一积分输出信号；

5、将所述第一积分输出信号输入至第二积分器，得到所述第二积分器输出的第二积分输出信号；

6、将所述第二积分输出信号输入至所述第一减法器的减数输入端，形成闭环反馈；

7、将所述第二积分输出信号输入至第一延时器，得到所述第一延时器输出的第一延时输出信号，将所述第二积分输出信号和所述第一延时输出信号输入至第一加法器，得到所述第一加法器输出的第一加法输出信号；

8、将所述第一加法输出信号输入至固定比例控制器，得到所述固定比例控制器输出的固定比例控制输出信号；

9、将所述第一积分输出信号输入至第二延时器，得到所述第二延时器输出的第二延时输出信号，将所述第一积分输出信号和所述第二延时输出信号输入至第二加法器，得到所述第二加法器输出的第二加法输出信号；

10、将所述第二加法输出信号和预设的可调节比例增益输入信号输入至可调节比例控制器，得到所述可调节比例控制器输出的可调节比例控制输出信号；

11、将所述固定比例控制输出信号输入至第二减法器的被减数输入端，将所述可调节比例控制输出信号输入至所述第二减法器的减数输入端，得到所述第二减法器输出的可调节速率最速跟踪滤波输出信号。

12、进一步地，所述第一积分器表达为：

13、

14、其中，ffi(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数；tt为积分时间常数，单位为s。

15、进一步地，所述第二积分器表达为：

16、

17、其中，fsi(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；tt为积分时间常数，单位为s。

18、进一步地，所述第一延时器表达为：

19、

20、其中，fl:a(s)为所述第一延时器的拉普拉斯传递函数；tf:a为所述第一延时器的延时时间常数，单位为s。

21、进一步地，所述第二延时器表达为：

22、

23、其中，fl:b(s)为所述第二延时器的拉普拉斯传递函数；tf:b为所述第二延时器的延时时间常数，单位为s。

24、进一步地，所述第一延时器的延时时间常数与所述第二延时器的延时时间常数相等，且所述第一延时器的延时时间常数、所述第二延时器的延时时间常数、所述第一积分器的积分时间常数与所述第二积分器的积分时间常数均相等。

25、进一步地，所述可调节速率的最速跟踪滤波方法表达为：

26、

27、tl:a＝tl:b＝tt

28、kpf＝0.5

29、kpa＝k

30、其中，faftf(s)为可调节速率的最速跟踪滤波器的拉普拉斯传递函数；tt为积分时间常数，单位为s；tl:a、tl:b分别为所述第一延时器、所述第二延时器的延时时间常数，单位为s；kpf为所述固定比例控制器的增益，单位无量纲；kpa为所述可调节比例控制器的增益，k为可调节比例增益输入信号，单位无量纲。

31、本发明还提供一种可调节速率的最速跟踪滤波装置，包括第一减法器、第一积分器、第二积分器、第一延时器、第二延时器、第一加法器、第二加法器、固定比例控制器、可调节比例控制器和第二减法器；

32、所述第一减法器的输出端与所述第一积分器的输入端相连；所述第一积分器的输出端分别与所述第二积分器的输入端、所述第二延时器的输入端、所述第二加法器的第一输入端相连；所述第二积分器的输出端分别与所述第一延时器的输入端、所述第一加法器的第一输入端相连；所述第一延时器的输出端与所述第一加法器的第二输入端相连，所述第二延时器的输出端与所述第二加法器的第二输入端相连；所述第一加法器的输出端通过所述固定比例控制器与所述第二减法器的被减数输入端相连，所述第二加法器的输出端通过所述可调节比例控制器与所述第二减法器的减数输入端相连；

33、所述第一减法器用于根据输入信号和所述第二积分输出信号输出反馈输出信号，所述第一积分器用于根据所述反馈输出信号输出第一积分输出信号，所述第二积分器用于根据所述第一积分输出信号输出第二积分输出信号，所述第一延时器用于根据所述第二积分输出信号输出第一延时输出信号，所述第二延时器用于根据所述第一积分输出信号输出第二延时输出信号，所述第一加法器用于根据所述第二积分输出信号和所述第一延时输出信号输出第一加法输出信号，所述第二加法器用于根据所述第一积分输出信号和所述第二延时输出信号输出第二加法输出信号，所述固定比例控制器用于根据所述第一加法输出信号输出固定比例控制输出信号，所述可调节比例控制器用于根据所述第二加法输出信号输出可调节比例控制输出信号，所述第二减法器用于根据所述固定比例控制输出信号和所述可调节比例控制输出信号输出可调节速率最速跟踪滤波输出信号。

34、本发明还提供一种终端设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述的可调节速率的最速跟踪滤波方法。

35、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的可调节速率的最速跟踪滤波方法。

36、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

37、本发明提供了一种可调节速率的最速跟踪滤波方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：输入信号输入第一减法器得到反馈输出；将反馈输出输入第一积分器得到第一积分输出；将第一积分输出输入第二积分器得到第二积分输出；将第二积分输出输入第一减法器形成闭环反馈；将第二积分输出和第一延时器的输出输入第一加法器，将第一加法输出通过固定比例控制器后输入第二减法器；将第一积分输出和第二延时器的输出输入第二加法器，将第二加法输出通过可调节比例控制器后输入第二减法器，得到第二减法器输出的可调节速率最速跟踪滤波输出信号。本发明能够有效提高输出跟踪输入的效率，提高滤波性能，同时，通过可调节速率，满足了不同场景的滤波需求。