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CN116224805A - 一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备 - Google Patents

一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备 Download PDF

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CN116224805A
CN116224805A CN202310393054.8A CN202310393054A CN116224805A CN 116224805 A CN116224805 A CN 116224805A CN 202310393054 A CN202310393054 A CN 202310393054A CN 116224805 A CN116224805 A CN 116224805A
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CN
China
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signal
fastest
tracking
integrator
cosine type
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CN202310393054.8A
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陈锦攀
赵兵
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Guangdong Power Grid Co Ltd
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Guangdong Power Grid Co Ltd
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备,通过第一减法器接收输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号;通过第一积分器对反馈输出信号进行积分,获得第一积分信号;通过第二积分器对第一积分信号进行积分,获得第二积分信号;通过加法器将输入信号和反馈信号进行叠加处理,获得加法器输出信号;通过延时器将第二积分信号延时,获得延时信号;最后通过第二减法器对加法器输出信号和延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。本发明通过将输入信号和两次积分后的输入信号叠加,再减去延时后的第二积分信号,提高跟踪微分器的微分跟踪效率。

Description

一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备
技术领域
本发明涉及工业过程控制领域,尤其涉及一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备。
背景技术
在工业过程控制领域中,获取过程响应的微分信号具有重要的用途,例如在控制回路提供微分控制信号。
理想微分器在物理上是不可实现的,一般采用常用微分器,常用微分器是一种基于一阶惯性滤波器(First order inertial filter,FOIF)构造的跟踪微分器,但是,FOIF是一种典型的指数型跟踪滤波器,主要存在输出跟踪输入效率不高的问题。因此,导致常用微分器同样存在输出跟踪输入微分效率不高的问题。
例如在火电机组控制过程、主蒸汽温度过程信号的微分控制信号的获取效率较低,影响主蒸汽温度过程控制性能。
发明内容
本发明实施例提供一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法、系统及终端设备,以提高火电机组过程信号的微分效率。
为了解决上述问题,本发明一实施例提供一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法,应用于二分之一余弦型最速跟踪微分器,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器包括:第一减法器、第二减法器、加法器、第一积分器、第二积分器和延时器;所述方法包括:
通过所述第一减法器,对输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号;
通过所述第一积分器,对所述反馈输出信号进行积分,获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号;
通过所述第二积分器,对所述第一积分信号进行积分,获得所述第一积分信号对应的第二积分信号;
通过所述加法器,对所述输入信号以及所述反馈输出信号进行加法运算,获得加法器输出信号;
通过所述延时器,对所述第二积分信号进行延时,获得延时信号;
通过所述第二减法器,对所述加法器输出信号和所述延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
作为上述方案的改进,所述第一减法器的输入端包括:所述第一减法器的减数端和被减数端;所述第一减法器,包括:所述第一减法器通过将减数端接收到输入信号与被减数端接收到所述第二积分器输出的第二积分信号进行减法运算。
作为上述方案的改进,所述第一积分器,包括:
Figure BDA0004176592290000021
式中,fFI(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
作为上述方案的改进,所述第二积分器,包括:
Figure BDA0004176592290000031
式中,fFI(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
作为上述方案的改进,所述延时器,包括:
Figure BDA0004176592290000032
TL=2TT
式中,fL(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数;TL为第二跟踪时间常数,单位为s;且TL由TT得到。
相应的,本发明一实施例还提供了一种二分之一余弦型最速跟踪微分系统,包括:数据采集装置和二分之一余弦型最速跟踪微分器;其中,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器应用于如本发明所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法;
所述数据采集装置,用于采集目标火电机组的运行数据,生成输入信号;
所述二分之一余弦型最速跟踪微分器,用于接收所述输入信号,生成与所述输入信号对应的二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
作为上述方案的改进,所述输入信号为火电机组控制过程的主蒸汽温度过程信号。
作为上述方案的改进,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的表达式为:
Figure BDA0004176592290000033
式中,fQCTD(s)为所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的拉普拉斯传递函数;TT为跟踪时间常数,单位为s。
相应的,本发明一实施例还提供了一种计算机终端设备,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明所述的一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法。
相应的,本发明一实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明所述的一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法。
由上可见,本发明具有如下有益效果:
本发明提供了一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法,通过第一减法器接收输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号;通过第一积分器对反馈输出信号进行积分,获得第一积分信号;通过第二积分器对第一积分信号进行积分,获得第二积分信号;通过加法器将输入信号和反馈信号进行叠加处理,获得加法器输出信号;通过延时器将第二积分信号延时,获得延时信号;最后通过第二减法器对加法器输出信号和延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。本发明通过将输入信号和两次积分后的输入信号叠加,再减去延时后的第二积分信号,能够提高跟踪微分器的截止速度,进而提高跟踪微分器的微分跟踪效率,从而提高微分器在处理火电机组过程信号的微分跟踪效率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的二分之一余弦型最速跟踪微分方法的流程示意图;
图2是本发明一实施例提供的二分之一余弦型最速跟踪微分器的结构示意图;
图3是本发明一实施例提供的二分之一余弦型最速跟踪微分系统的结构示意图;
图4是本发明一实施例提供的第二积分器过程输出的示意图;
图5是本发明一实施例提供的第二积分器延时过程输出的示意图;
图6是本发明一实施例提供的常用微分器和二分之一余弦型最速跟踪微分器的对比示意图;
图7是本发明一实施例提供的一种终端设备结构示意图。
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。
实施例一
参见图1,图1是本发明一实施例提供的一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法的流程示意图,如图1所示,本实施例包括步骤101至步骤106,各步骤具体如下:
所述方法应用于二分之一余弦型最速跟踪微分器,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器包括:第一减法器201、第二减法器202、加法器203、第一积分器204、第二积分器205和延时器206;
步骤101:通过所述第一减法器,对输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号。
在本实施例中,所述第一减法器的输入端包括:所述第一减法器的减数端和被减数端;所述第一减法器,包括:所述第一减法器通过将减数端接收到的输入信号与被减数端接收到所述第二积分器输出的第二积分信号进行减法运算。
步骤102:通过所述第一积分器,对所述反馈输出信号进行积分,获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号。
在本实施例中,所述第一积分器,包括:
Figure BDA0004176592290000061
式中,fFI(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
步骤103:通过所述第二积分器,对所述第一积分信号进行积分,获得所述第一积分信号对应的第二积分信号。
在本实施例中,所述第二积分器,包括:
Figure BDA0004176592290000062
式中,fFI(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
在一具体的实施例中,在TT=100s,第二积分器的过程输出PVSOOL(t),如图4所示。
步骤104:通过所述加法器,对所述输入信号以及所述反馈输出信号进行加法运算,获得加法器输出信号。
步骤105:通过所述延时器,对所述第二积分信号进行延时,获得延时信号。
在本实施例中,所述延时器,包括:
Figure BDA0004176592290000063
TL=2TT
式中,fL(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数;TL为第二跟踪时间常数,单位为s;且TL由TT得到。
在一具体的实施例中,在TT=100s,TL=2TT=200s,得到所述第二积分器的延时输出PVL(t),图5所示。
步骤106:通过所述第二减法器,对所述加法器输出信号和所述延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
在本实施例中,第二减法器的输入端包括:减数端和被减数端;第二减法器的被减数端为加法器输出信号,第二减法器的减数端为延时信号。
在一具体的实施例中,为更好地说明,举出以下例子:
将所述二分之一余弦型最速跟踪微分器与常用微分器的微分特性进行对比;在增益为2,常用微分器表达为
fCD(s)=2(1-fFOIF(s)),
Figure BDA0004176592290000071
式中,fCD(s)为所述常用微分器的拉普拉斯传递函数;fFOIF(s)为一阶惯滤波器的拉普拉斯传递函数;TFOIF为所述一阶惯性滤波器的滤波时间常数,单位为s;
设置TT=100s,TL=2TT=200s,TFOIF=200s,输入信号为单位阶跃,得到所述二分之一余弦型最速跟踪微分器过程输出PVQCTD(t),所述常用微分器过程输出PVCD(t),如图6所示;
由图6可知,相对常用微分器,二分之一余弦型最速跟踪微分器过程输出的截止速度较高,表明了二分之一余弦型最速跟踪微分器的微分性能优于常用微分器。
在本实施例中,通过第二减法器的被减数端接收加法器输出信号,通过第二减法器的减数端接收延时信号。
相应地,请参见图3,图3是本发明一实施例提供的一种二分之一余弦型最速跟踪微分系统的结构示意图,包括:数据采集装置301和二分之一余弦型最速跟踪微分器302;其中,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器302应用于如本发明所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法;
所述数据采集装置301,用于采集目标火电机组的运行数据,生成输入信号;
所述二分之一余弦型最速跟踪微分器302,用于接收所述输入信号,生成与所述输入信号对应的二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
在本实施例中,所述输入信号为火电机组控制过程的主蒸汽温度过程信号。
在本实施例中,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的表达式为:
Figure BDA0004176592290000081
式中,fQCTD(s)为所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的拉普拉斯传递函数;TT为跟踪时间常数,单位为s。
本实施例通过第一减法器接收输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号;通过第一积分器对反馈输出信号进行积分,获得第一积分信号;通过第二积分器对第一积分信号进行积分,获得第二积分信号;通过加法器将输入信号和反馈信号进行叠加处理,获得加法器输出信号;通过延时器将第二积分信号延时,获得延时信号;最后通过第二减法器对加法器输出信号和延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。通过二分之一余弦型最速跟踪微分器以及方法,有利于提高主蒸汽温度控制的超前观测效率,从而可以提升主蒸汽温度过程控制性能。
实施例二
参见图7,图7是本发明一实施例提供的终端设备结构示意图。
该实施例的一种终端设备包括:处理器701、存储器702以及存储在所述存储器702中并可在所述处理器701上运行的计算机程序。所述处理器701执行所述计算机程序时实现上述各个二分之一余弦型最速跟踪微分方法在实施例中的步骤,例如图1所示的二分之一余弦型最速跟踪微分方法的所有步骤。或者,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能,例如:图3所示的二分之一余弦型最速跟踪微分系统的所有模块。
另外,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任一实施例所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法。
本领域技术人员可以理解,所述示意图仅仅是终端设备的示例,并不构成对终端设备的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器701可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器701是所述终端设备的控制中心,利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器702可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器701通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器702内的数据,实现所述终端设备的各种功能。所述存储器702可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中,所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外,本发明提供的装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
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。

Claims (10)

1.一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法,其特征在于,应用于二分之一余弦型最速跟踪微分器,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器包括:第一减法器、第二减法器、加法器、第一积分器、第二积分器和延时器;所述方法包括:
通过所述第一减法器,对输入信号和所述第二积分器输出的第二积分信号,进行减法运算,获得反馈输出信号;
通过所述第一积分器,对所述反馈输出信号进行积分,获得所述反馈输出信号对应的第一积分信号;
通过所述第二积分器,对所述第一积分信号进行积分,获得所述第一积分信号对应的第二积分信号;
通过所述加法器,对所述输入信号以及所述反馈输出信号进行加法运算,获得加法器输出信号;
通过所述延时器,对所述第二积分信号进行延时,获得延时信号;
通过所述第二减法器,对所述加法器输出信号和所述延时信号进行减法运算,获得二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
2.根据权利要求1所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法,其特征在于,所述第一减法器的输入端包括:所述第一减法器的减数端和被减数端;所述第一减法器,包括:所述第一减法器通过将减数端接收到输入信号与被减数端接收到所述第二积分器输出的第二积分信号进行减法运算。
3.根据权利要求1所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法,其特征在于,所述第一积分器,包括:
Figure FDA0004176592270000021
式中,fFI(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
4.根据权利要求1所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法,其特征在于,所述第二积分器,包括:
Figure FDA0004176592270000022
式中,fFI(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数;TT为第一跟踪时间常数,单位为s。
5.根据权利要求1所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法,其特征在于,所述延时器,包括:
Figure FDA0004176592270000023
TL=2TT
式中,fL(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数;TL为第二跟踪时间常数,单位为s;且TL由TT得到。
6.一种二分之一余弦型最速跟踪微分系统,其特征在于,包括:数据采集装置和二分之一余弦型最速跟踪微分器;其中,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器应用如权利要求1至5任意一项所述的二分之一余弦型最速跟踪微分方法;
所述数据采集装置,用于采集目标火电机组的运行数据,生成输入信号;
所述二分之一余弦型最速跟踪微分器,用于接收所述输入信号,生成与所述输入信号对应的二分之一余弦型最速跟踪微分信号。
7.根据权利要求6所述的二分之一余弦型最速跟踪微分系统,其特征在于,所述输入信号为火电机组控制过程的主蒸汽温度过程信号。
8.根据权利要求6所述的二分之一余弦型最速跟踪微分系统,其特征在于,所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的表达式为:
Figure FDA0004176592270000031
式中,fQCTD(s)为所述二分之一余弦型最速跟踪微分器的拉普拉斯传递函数;TT为跟踪时间常数,单位为s。
9.一种计算机终端设备,其特征在于,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的一种二分之一余弦型最速跟踪微分方法。
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