一種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置，解決了理想微分運算存在的高頻增益過高問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。本發明實施例過程信號的近似微分信號提取方法包括：根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號；根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數；根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取過程信號的近似微分信號。
【專利說明】
-種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置
技術領域
[0001] 本發明設及自動控制技術領域，尤其設及一種過程信號的近似微分信號提取方法 及裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著先進控制理論的鵬起，經典控制理論和信號處理技術發展，特別是計算機技 術的高度發展，為一些新技術的產生和應用創造了良好的客觀條件。模型是現代先進控制 理論應用的重要前提和基礎，實際工程中，高階對象在工業系統中普遍存在，由于高階模型 難W建立和應用，目前在模型降階方面的研究較多經典控制理論仍然具有較大的發展空 間，在實際工業系統中，經典的PID控制技術仍然在大量應用。微分、實際微分、二階實際微 分等屬于一種信號超前處理方法，對提高傳統PID控制品質具有顯著的作用。
[0003] 提取過程信號的微分信號在工業控制領域具有重要的意義，微分運算包括理想微 分運算和實際微分運算，理想微分運算具有良好的特性，主要表現在理想微分信號的超前 相位恒等于+90°。由于實際過程信號中普遍存在噪聲干擾包括高頻干擾等，隨著干擾頻率 的增加，理想微分運算在頻域的幅值增益將趨于無窮大，簡單理解存在干擾放大效應，運既 是理想微分運算存在的致命缺陷。在實際過程系統中，理想微分運算難W實現和難W運用， 多采用實際微分運算，但實際微分信號存在超前相位不足的問題。

【發明內容】

[0004] 本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置，解決了理想 微分運算存在的高頻增益過高問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。
[0005] 本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法，包括：
[0006] 根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程 信號；
[0007] 根據所述過程對象的所述預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數；
[000引根據所述LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜 態增益，獲取所述對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0009] 優選地，根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵 的過程信號之前還包括：
[0010] 獲取所述過程對象的預設階數和預設慣性常數。
[0011] 優選地，根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵 的過程信號具體包括：
[0012] 根據所述預設階數和所述預設慣性常數確定Laplace形式的所述過程對象傳遞函 數；
[0013] 根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程 信號。
[0014] 優選地，根據所述過程對象的所述預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數具體包括：
[0015] 根據LCR濾波表達式，確定所述LCR帶通濾波參數的計算方式；
[0016] 根據所述過程對象的所述預設慣性常數結合所述LCR帶通濾波參數的計算方式計 算出所述LCR帶通濾波參數。
[0017] 優選地，根據所述LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通 濾波器靜態增益，獲取所述過程信號的近似微分信號具體包括：
[0018] 對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號，所述LCR 帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號；
[0019] 根據所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階 躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0020] 本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取裝置，包括：
[0021] 過程對象階躍激勵單元，用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應 的過程對象階躍激勵的過程信號；
[0022] LCR帶通濾波參數計算單元，用于根據所述過程對象的所述預設慣性常數計算LCR 帶通濾波參數；
[0023] 近似微分信號獲取單元，用于根據所述LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號 與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取所述對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0024] 優選地，過程信號的近似微分信號提取裝置還包括：
[0025] 預設數獲取單元，用于獲取所述過程對象的預設階數和預設慣性常數。
[0026] 優選地，過程對象階躍激勵單元具體包括：
[0027] 過程對象確定子單元，用于根據所述預設階數和所述預設慣性常數確定Laplace 形式的所述過程對象傳遞函數；
[0028] 過程信號獲取子單元，用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的 過程對象階躍激勵的過程信號。
[0029] 優選地，LCR帶通濾波參數計算單元具體包括：
[0030] LCR帶通濾波參數的計算方式確定子單元，用于根據LCR濾波表達式，確定所述LCR 帶通濾波參數的計算方式；
[0031 ] LCR帶通濾波參數計算子單元，用于根據所述過程對象的所述預設慣性常數結合 所述LCR帶通濾波參數的計算方式計算出所述LCR帶通濾波參數。
[0032] 優選地，近似微分信號獲取單元具體包括：
[0033] LCR帶通濾波信號獲取子單元，用于對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述 過信號的LCR帶通濾波信號，所述LCR帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號；
[0034] 近似微分信號獲取子單元，用于根據所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶 通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0035] 從W上技術方案可W看出，本發明實施例具有W下優點：
[0036] 本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置，其中，過程 信號的近似微分信號提取方法包括:根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的 過程對象階躍激勵的過程信號;根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數;根據 LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象 階躍激勵的過程信號的近似微分信號。本實施例中，通過根據獲取的預設階數和預設慣性 常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號，然后根據過程對象的預設慣性常數計 算LCR帶通濾波參數，最后根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶 通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號，解決了目前在實際過 程系統中，理想微分運算難W運用，多采用實際微分運算，導致的實際微分信號存在超前相 位不足的技術問題。
【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 W根據運些附圖獲得其它的附圖。
[0038] 圖1為本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法一個實施例的 流程示意圖；
[0039] 圖2為本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法另一個實施例 的流程示意圖；
[0040] 圖3為本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取裝置一個實施例的 結構示意圖；
[0041] 圖4為本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取裝置另一個實施例 的結構示意圖；
[0042] 圖5為LCR帶通濾波器電路示意圖；
[0043] 圖6為對象階躍激勵過程信號和對象階躍激勵(過程信號）的近似微分信號的實驗 結果圖；
[0044] 圖7為近似微分信號與理想微分信號的實驗對比結果圖；
[0045] 圖8為近似微分提取方法抗白噪聲干擾特性實驗結果圖；
[0046] 圖9為理想微分運算抗白噪聲干擾特性實驗結果。
【具體實施方式】
[0047] 本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法及裝置，解決了理想 微分運算存在的高頻增益過高問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。
[0048] 為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發明 實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述 的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域 普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護 的范圍。
[0049] 請參閱圖1，本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提取方法一個實 施例包括：
[0050] 101、根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的 過程信號；
[0051] 本實施例中，當需要提取過程信號的微分信號時，首先需要根據獲取的預設階數 和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。
[0052] 102、根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數；
[0053] 當根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過 程信號之后，需要根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數。
[0054] 103、根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜 態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0055] 當根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數之后，需要根據LCR帶通濾 波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的 過程信號的近似微分信號。
[0056] 本實施例中，通過根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象 階躍激勵的過程信號，然后根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數，最后根據 LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取過程 信號的近似微分信號，解決了目前在實際過程系統中，理想微分運算難W運用，多采用實際 微分運算，導致的實際微分信號存在超前相位不足的技術問題。
[0057] 上面是對過程信號的近似微分信號提取方法的過程進行詳細的描述，下面將對具 體過程進行詳細的描述，請參閱圖2,本發明實施例提供的一種過程信號的近似微分信號提 取方法另一個實施例包括：
[0058] 201、獲取過程對象的預設階數和預設慣性常數；
[0059] 本實施例中，當需要提取過程信號的微分信號時，首先需要獲取過程對象的預設 階數和預設慣性常數。
[0060] 202、根據預設階數和預設慣性常數確定Laplace形式的過程對象傳遞函數；
[0061 ]當獲取過程對象的預設階數和預設慣性常數之后，需要根據預設階數和預設慣性 常數確定Laplace形式的過程對象傳遞函數。
[0062] 203、根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的 過程信號；
[0063] 當根據預設階數和預設慣性常數確定Laplace形式的過程對象傳遞函數之后，需 要根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。
[0064] 204、根據LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數的計算方式；
[0065] 當根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過 程信號之后，需要根據LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數的計算方式。
[0066] 205、根據過程對象的預設慣性常數結合LCR帶通濾波參數的計算方式計算出LCR 帶通濾波參數；
[0067] 當根據LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數的計算方式之后，需要根據過程對 象的預設慣性常數結合LCR帶通濾波參數的計算方式計算出LCR帶通濾波參數。
[0068] 206、對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信 號；
[0069] 當根據過程對象的預設慣性常數結合LCR帶通濾波參數的計算方式計算出LCR帶 通濾波參數之后，需要對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號，LCR 帶通濾波信號包含過程信號的近似微分信號。
[0070] 207、根據LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取過程信號的 近似微分信號。
[0071 ]當對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號之后，需要根據 LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近 似微分信號。
[0072] 下面W-具體應用場景對圖2進行詳細的描述，如圖5至圖7所示：
[0073] 過程對象為預設階數n和預設慣性常數Ta的等容慣性環節；
[0074] 獲取所述過程對象的預設階數n和預設慣性常數Ta;
[0075] 獲取過程對象階躍激勵的過程信號；
[0076] 根據所述對象的慣性常數設置預設數的LCR帶通濾波參數；
[0077] 對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號；
[0078] 所述LCR帶通濾波信號為包含述過程信號的近似微分信號；
[0079] 獲取所述LCR帶通濾器靜態增益，將所述LCR帶通濾波信號除W所述LCR帶通濾器 靜態增益，獲取所述對象階躍激勵過程信號的近似微分信號；
[0080] 將本發明的近似微分信號提取方法與理想微分運算進行對比，W說明本發明的近 似微分信號提取方法的優越性。
[0081] SlOl、過程對象為預設階數n和預設慣性常數Ta的等容慣性環節：
[0082] 所述過程對象表達為式(1):
[0083]
( 1 )
[0084] 巧中，Wn(S)刃Laplace形式的過程對象傳遞函數，n為預設階數、單位無量綱，Ta為 慣性常數、單位SdI代表對象的靜態增益為1。
[0085] 解釋:一種過程信號的近似微分信號提取方法并不關屯、對象的靜態增益，將對象 的靜態增益進行歸一化處理。
[0086] S102、獲取所述過程對象的預設階數n和預設慣性常數Ta:
[0087] 可W采用基于時域的過程模型辨識法、基于頻域的過程模型辨識法、基于最小等 乘二的過程模型辨識法、基于為隨機激勵的過程模型辨識法等獲取過程對象的預設階數n 和預設慣性常數Ta。
[0088] 在一個實施例中，預設階數n = 4，慣性常數Ta = IOOs。
[0089] S103、獲取過程對象階躍激勵的過程信號，所述過程對象為預設階數n的等容慣性 環節：
[0090] 在一個實施例中，預設階數n = 4,慣性常數Ta=100s。
[0091] 所述過程對象表達為式(2):
[0092]
(2)
[0093] 式中，W4(s)為Laplace形式的過程對象傳遞函數;4為預設階數，單位無量綱;Ta為 對象慣性常數，單位S。
[0095]
[0094] 所述過程對象階躍激勵的過程信號表達為式(3):
[0096] ( 3 )
[0097]
[0098] 式中，Y4(t)為所述過程對象在單位階躍激勵下的過程信號，Ydi(t)、Yd2(t)、Yd3 (t)、Yd4(t)為所述過程信號中的1階、2階、3階、4階微分信號成分。
[0099] S104、根據所述對象的慣性常數設置預設數的LCR帶通濾波參數：
[0100] 所述LCR濾波表達為式(4):
[0101]
(4)
[010^ 式中，Wlcr(S)、Ylcr(s)、X(s)為Laplace形式的LCR帶通濾波器傳遞函數、輸出信號、 輸入信號，R表示為電阻，單位Q ; Ti表示為積分常數，單位S; Td表示為微分常數，單位S;令Ti = Td = To,并且令R^O,表達為式巧）：
[0103]
[0104] (5)
[010引 AT 巾迎_俯?做器電阻，單位Q ;T。為所述LCR帶通濾波參數，單位S; ?O 表述為中屯、頻率，單位rad/s。
[0106] 在一個實施例中，所述LCR帶通濾波參數為所述慣性常數的0.1倍，表達為式(6):
[0107]
(6)
[0108] 式中，T。為所述LCR帶通濾波參數，單位S; Ta為所述慣性常數，單位S。
[0109] S105、對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號：
[0110] 對所述過程信號Y4(t)進行LCR帶通濾波，表達為式(7): (7)
[0111]
[0112]
[0113] 式中，Y4-LCR(t)為所述過程信號Y4(t)的LCR帶通濾波信號，包含微分信號Ydi(t)、 Yd2(t)、Yd3(t)、Yd4(t)的成分和穩態正弦成分，G(COd)為1階對象在中屯、頻率《。的頻域幅值 增益、單位無量綱，(P(G、）為1階對象在中屯、頻率O。的頻域移相、單位rad。
[0114] S106、所述LCR帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號：
[0115] 在一個實施例中，預設階數n = 4,慣性常數Ta=IOOs,LCR帶通濾波器電阻R取 0.0 OOl Q，LCR帶通濾波參數T。取0.1 Ta= IOs，計算得到LCR帶通濾波信號中各種成分的相對 比例，如下表所示：
[0116]
[0117] 表中可見，所述LCR帶通濾波信號的成分W4階微分信號Yd4(t)為主，則所述LCR帶 通濾波信號可簡化為式(8):
[0118] Y4-LCR(t)^RG(co〇)Yd4(t) (8)
[0119] 式中，G( O。)為一階對象在中屯、頻率O。的幅值增益、單位無量綱，RG( O。)為LCR帶 通濾器靜態增益，單位Q ; Y4-LeR( t)為所述LCR帶通頻濾信號，近似為LCR帶通濾波靜態增益 RG( W。)乘4階微分信號Yd4(t)。
[0120] 說明，實際LCR帶通濾波器電阻R趨于0時，穩態正弦分量幅值不隨過程時間衰減。 實際LCR帶通濾波器電阻R不可能趨于0,但可W取有限（正實數)小值，可認為穩態正弦分量 幅值在有限的過程時間內不衰減。
[0121] S107、獲取所述LCR帶通濾器靜態增益，將所述LCR帶通濾波信號除W所述LCR帶通 濾器靜態增益，獲取所述對象階躍激勵過程信號的近似微分信號：
[0122] 獲取LCR帶通濾器靜態增益，表達為式(9):
[0123] 化 CR = RG(OO)
[0124]
(9)
[01巧]式中，Glcr為LCR帶通濾器靜態增益、單位Q，G( CO。)為一階對象在中屯、頻率O。的幅 值增益、單位無量綱。
[01%]所述LCR帶通濾波信號Y4-LGR(t)除WLCR帶通濾波器靜態增益Glgr,獲取所述過程信 號Y4(t)的近似微分信號，表達為式(10):
[0127]
(10)
[012引式中，Y4-LCR-D(t)為LCR帶通濾波器獲取的所述過程信號Y4(t)的近似微分信號，近 似為4階微分信號Yd4(t)。
[0129] S108、將本發明的近似微分信號提取方法與理想微分運算進行對比，W說明本發 明的近似微分信號提取方法的優越性：
[0130] 在一個實施例中，預設階數n = 4,慣性常數Ta=IOOs,LCR帶通濾波器電阻R取0.25 Q，LCR帶通濾波參數Td取0.1 Ta=IOSo
[0131] 對所述過程信號Y4(t)進行理想微分運算，獲得理想微分信號，表達為式(11): [0132； (11)
[0133] 式中，Td為微分常數、單位S，在微分常數Td等于所述慣性常數Ta時，所述過程信號 Y4(t)的理想微分運算信號Y4-d(t)、為4階微分信號Yd4(t)。
[0134] 理想微分運算在頻域幅值增益，表達為式(12):
[0135] Gd(U)=TdU (12)
[0136] 式中，Gd(CO)為理想微分運算在頻域的幅值增益，單位無量綱。隨著頻率《的增 加，增益Gd(CO)將趨于無窮大。
[0137] 相比較，LCR帶通濾頻域幅值增益表達為式（13):
[0138； (13)
[0139] 巧中，Glcr( CO)為LCR帶通濾波器在頻域的幅值增益，單位無量綱。隨著頻率O的增 加，增益Glcr( CO)將趨于零，運既是近似微分信號提取方法與理想微分運算(包括實際微分 運算)的本質區別所在。
[0140] LCR帶通濾波器，圖5所示，在一個實施例中，所述預設階數n等于4,所述慣性常數 Ta等于IOOs，LCR帶通濾波器電阻R取0.25 Q，LCR帶通濾波參數T。取0.1 Ta= IOs，實驗得到對 象單位階躍激勵響應過程信號和對象單位階躍激勵響應過程信號的近似微分信號的實驗 結果，如圖6所示，近似微分信號與理想微分信號的實驗對比結果、如圖7所示。
[0141 ]圖7所示為近似微分信號與理想微分信號基本相同。
[0142] 在相同的實施例中，進行白噪聲加擾實驗，在白噪聲相對均值0.01，得到的實驗結 果:近似微分提取方法抗白噪聲干擾特性實驗結果、圖8所示，理想微分運算抗白噪聲干擾 特性實驗結果、圖9所示。
[0143] 本實施例中，通過根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象 階躍激勵的過程信號，然后根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數，最后根據 LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取過程 信號的近似微分信號，解決了目前在實際過程系統中，理想微分運算難W運用，多采用實際 微分運算，導致的實際微分信號存在超前相位不足的技術問題。
[0144] 進一步地，對象階躍激勵響應與正弦激勵響應之間存在某種內在的關聯，在較高 的正弦激勵頻率下，可通過對象正弦激勵響應獲取對象階躍激勵響應的暫態分量，一種點 頻濾波器能夠將對象階躍激勵轉換為正弦激勵的效果，客觀上實現了階躍激勵響應暫態分 量的提取，進而推導了一種主要由LCR濾波器為基礎的新型過程對象或過程信號降階方法， 信號降階機理與比例微分降階方法完全不同，具有良好的抗噪聲干擾特性，能夠實現較高 階數的信號降階處理。文中方法完善了信號分析和處理方法，具有良好的理論意義和實際 應用價值。數學分析、仿真實驗和實際應用結果，驗證了新方法的正確性和有效性。
[0145] 請參閱圖3,本發明實施例中提供的一種過程信號的近似微分信號提取裝置的一 個實施例包括：
[0146] 過程對象階躍激勵單元301，用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取 對應的過程對象階躍激勵的過程信號；
[0147] LCR帶通濾波參數計算單元302,用于根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通 濾波參數；
[0148] 近似微分信號獲取單元303,用于根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號 與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0149] 本實施例中，通過過程對象階躍激勵單元301根據獲取的預設階數和預設慣性常 數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號，然后LCR帶通濾波參數計算單元302根據 過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數，最后近似微分信號獲取單元303根據所述 LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象 階躍激勵的過程信號的近似微分信號，解決了目前在實際過程系統中，理想微分運算難W 運用，多采用實際微分運算，導致的實際微分信號存在超前相位不足的技術問題。
[0150] 上面是對過程信號的近似微分信號提取裝置的各單元進行詳細的描述，下面將對 子單元進行詳細的描述，請參閱圖4,本發明實施例中提供的一種過程信號的近似微分信號 提取裝置的另一個實施例包括：
[0151] 預設數獲取單元401，用于獲取過程對象的預設階數和預設慣性常數。
[0152] 過程對象階躍激勵單元402,用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取 對應的過程對象階躍激勵的過程信號；
[0153] 過程對象階躍激勵單元402具體包括：
[0154] 過程對象確定子單元4021，用于根據預設階數和預設慣性常數確定Laplace形式 的過程對象傳遞函數；
[0155] 過程信號獲取子單元4022,用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對 應的過程對象階躍激勵的過程信號。
[0156] LCR帶通濾波參數計算單元403,用于根據過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通 濾波參數；
[0157] LCR帶通濾波參數計算單元403具體包括：
[0158] LCR帶通濾波參數的計算方式確定子單元4031，用于根據LCR濾波表達式，確定LCR 帶通濾波參數的計算方式；
[0159] LCR帶通濾波參數計算子單元4032,用于根據過程對象的預設慣性常數結合LCR帶 通濾波參數的計算方式計算出LCR帶通濾波參數。
[0160] 近似微分信號獲取單元404,用于根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號 與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0161 ]近似微分信號獲取單元404具體包括：
[0162] LCR帶通濾波信號獲取子單元4041，用于對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信 號的LCR帶通濾波信號，LCR帶通濾波信號包含過程信號的近似微分信號；
[0163] 近似微分信號獲取子單元4042,用于根據LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信 號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
[0164] 本實施例中，通過過程對象階躍激勵單元402根據獲取的預設階數和預設慣性常 數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號，然后LCR帶通濾波參數計算單元403根據 過程對象的預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數，最后近似微分信號獲取單元404根據LCR 帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍 激勵的過程信號的近似微分信號，解決了目前在實際過程系統中，理想微分運算難W運用， 多采用實際微分運算，導致的實際微分信號存在超前相位不足的技術問題。
[0165] 所屬領域的技術人員可W清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統， 裝置和單元的具體工作過程，可W參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再寶述。
[0166] 在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所掲露的系統，裝置和方法，可W 通過其它的方式實現。例如，W上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的 劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可W有另外的劃分方式，例如多個單元或組件 可W結合或者可W集成到另一個系統，或一些特征可W忽略，或不執行。另一點，所顯示或 討論的相互之間的禪合或直接禪合或通信連接可W是通過一些接口，裝置或單元的間接禪 合或通信連接，可W是電性，機械或其它的形式。
[0167] 所述作為分離部件說明的單元可W是或者也可W不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可W是或者也可W不是物理單元，即可W位于一個地方，或者也可W分布到多個 網絡單元上。可W根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目 的。
[0168] 另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可W集成在一個處理單元中，也可W 是各個單元單獨物理存在，也可W兩個或兩個W上單元集成在一個單元中。上述集成的單 元既可W采用硬件的形式實現，也可W采用軟件功能單元的形式實現。
[0169] 所述集成的單元如果W軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用 時，可W存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于運樣的理解，本發明的技術方案本質上 或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可WW軟件產品的形式 體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用W使得一臺計算機 設備(可W是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全 部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器（ROM,Read-Only Memo巧）、隨機存取存儲器(RAM,Random Access Memcxry)、磁碟或者光盤等各種可W存儲程 序代碼的介質。
[0170] W上所述，W上實施例僅用W說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前 述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可W對前 述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而運些 修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種過程信號的近似微分信號提取方法，其特征在于，包括： 根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號； 根據所述過程對象的所述預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數； 根據所述LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增 益，獲取所述對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。2. 根據權利要求1所述的過程信號的近似微分信號提取方法，其特征在于，根據獲取的 預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號之前還包括： 獲取所述過程對象的預設階數和預設慣性常數。3. 根據權利要求1所述的過程信號的近似微分信號提取方法，其特征在于，根據獲取的 預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號具體包括： 根據所述預設階數和所述預設慣性常數確定Laplace形式的所述過程對象傳遞函數； 根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。4. 根據權利要求1所述的過程信號的近似微分信號提取方法，其特征在于，根據所述過 程對象的所述預設慣性常數計算LCR帶通濾波參數具體包括： 根據LCR濾波表達式，確定所述LCR帶通濾波參數的計算方式； 根據所述過程對象的所述預設慣性常數結合所述LCR帶通濾波參數的計算方式計算出 所述LCR帶通濾波參數。5. 根據權利要求1所述的過程信號的近似微分信號提取方法，其特征在于，根據所述 LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象 階躍激勵的過程信號的近似微分信號具體包括： 對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號，所述LCR帶通 濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號； 根據所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶通濾波器靜態增益，獲取對象階躍激 勵的過程信號的近似微分信號。6. -種過程信號的近似微分信號提取裝置，其特征在于，包括： 過程對象階躍激勵單元，用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過 程對象階躍激勵的過程信號； LCR帶通濾波參數計算單元，用于根據所述過程對象的所述預設慣性常數計算LCR帶通 濾波參數； 近似微分信號獲取單元，用于根據所述LCR帶通濾波參數對應的LCR帶通濾波信號與獲 取到的LCR帶通濾波器靜態增益，獲取所述對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。7. 根據權利要求5所述的過程信號的近似微分信號提取裝置，其特征在于，過程信號的 近似微分信號提取裝置還包括： 預設數獲取單元，用于獲取所述過程對象的預設階數和預設慣性常數。8. 根據權利要求6所述的過程信號的近似微分信號提取裝置，其特征在于，過程對象階 躍激勵單元具體包括： 過程對象確定子單元，用于根據所述預設階數和所述預設慣性常數確定Laplace形式 的所述過程對象傳遞函數； 過程信號獲取子單元，用于根據獲取的預設階數和預設慣性常數計算獲取對應的過程 對象階躍激勵的過程信號。9. 根據權利要求6所述的過程信號的近似微分信號提取裝置，其特征在于，LCR帶通濾 波參數計算單元具體包括： LCR帶通濾波參數的計算方式確定子單元，用于根據LCR濾波表達式，確定所述LCR帶通 濾波參數的計算方式； LCR帶通濾波參數計算子單元，用于根據所述過程對象的所述預設慣性常數結合所述 LCR帶通濾波參數的計算方式計算出所述LCR帶通濾波參數。10. 根據權利要求6所述的過程信號的近似微分信號提取裝置，其特征在于，近似微分 信號獲取單元具體包括： LCR帶通濾波信號獲取子單元，用于對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信 號的LCR帶通濾波信號，所述LCR帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號； 近似微分信號獲取子單元，用于根據所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶通濾 波器靜態增益，獲取對象階躍激勵的過程信號的近似微分信號。
【文檔編號】H03H7/12GK105978521SQ201610464290
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】李軍, 陳文
【申請人】廣東電網有限責任公司電力科學研究院