一种双重滤波方法、装置、设备及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种双重滤波方法，包括：将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；将误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；将一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，滤波信号具体为一次滤波信号或者二次滤波信号。本申请在完成了非线性滤波的基础上，利用跟踪微分器进行了二次滤波，借助于非线性滤波在滤波效果上的优势而有效地均衡了跟踪微分器中滤波速度和滤波效果间的矛盾，同时有效提高了滤波速度和滤波质量，进而可有效地提高控制系统的结果精确度。本申请还公开了一种双重滤波装置、设备及计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

A Dual Filtering Method, Device, Equipment and Computer Readable Storage Media

This application discloses a dual filtering method, which includes: generating an error signal by differentiating the input signal from the filter signal; inputting an error signal into a non-linear filter to generate a primary filtering signal; inputting a primary filtering signal into a tracking differentiator to generate a secondary filtering signal and a differential signal; where the filtering signal is specifically a primary filtering signal or a secondary filtering signal. \u3002 On the basis of completing the non-linear filtering, this application uses the tracking differentiator to carry out the second filtering. By virtue of the advantages of the non-linear filtering in filtering effect, the contradiction between the filtering speed and the filtering effect in the tracking differentiator is effectively balanced. At the same time, the filtering speed and the filtering quality are effectively improved, and the result accuracy of the control system can be effectively improved. The application also discloses a dual filter device, device and computer readable storage medium, which also has the above beneficial effects.

【技术实现步骤摘要】
一种双重滤波方法、装置、设备及计算机可读存储介质
本申请涉及自动控制
，特别涉及一种双重滤波方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
跟踪微分器(TrackingDifferentiator，TD)常应用于自抗扰控制中。它通过合理安排过渡过程，可得到输入信号的跟踪信号和微分信号。由于跟踪微分器具有抑制噪声放大的效果，因此，跟踪微分器还可作为滤波器使用，所生成的跟踪信号即为对输入信号进行滤波处理后得到的信号。但是，常规的跟踪微分器在滤波效果和滤波速度方面存在着矛盾：随着跟踪微分器的滤波因子的增大，其滤波效果越来越好，滤波曲线越来越光滑；但滤波速度却逐渐下降，导致相位延迟越来越大，同时也影响到了微分信号的质量。可见，采用何种滤波处理技术，以便有效解决在利用跟踪微分器进行滤波过程中速度和效果两方面的矛盾，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种双重滤波方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以便同时有效提高在利用跟踪微分器进行滤波时的滤波速度和滤波质量。为解决上述技术问题，本申请提供一种双重滤波方法，包括：将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；将所述误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；将所述一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，所述滤波信号具体为所述一次滤波信号或者所述二次滤波信号。可选地，所述非线性滤波器的表达式为：其中，e为所述误差信号，v1为所述一次滤波信号，为一次微分信号，γ为调节因子，k为增益系数。可选地，所述调节因子满足条件：γ＞1。可选地，所述非线性滤波器的表达式为：其中，e为所述误差信号，v1为所述一次滤波信号，为一次微分信号，a∈(0,1)为指数系数，δ为线性区间长度，k为增益系数。可选地，所述跟踪微分器的表达式为：其中，v1(k)为所述一次滤波信号，v11(k)为所述二次滤波信号，v12(k)为所述微分信号，r为速度因子，h为滤波因子，T为积分步长。可选地，所述滤波因子和所述积分步长满足条件：h＝n·T；其中，n∈N*且n＞1。本申请还提供了一种双重滤波装置，包括：预处理模块，用于将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；一次滤波模块，用于将所述误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；二次滤波模块，用于将所述一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，所述滤波信号具体为所述一次滤波信号或者所述二次滤波信号。可选地，所述跟踪微分器的表达式为：其中，v11(k)为所述二次滤波信号，v12(k)为所述微分信号，r为速度因子，h为滤波因子，T为积分步长。本申请还提供了一种双重滤波设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上所述的任一种双重滤波方法的步骤。本申请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中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用以实现如上所述的任一种双重滤波方法的步骤。本申请所提供的双重滤波方法包括：将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；将所述误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；将所述一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，所述滤波信号具体为所述一次滤波信号或者所述二次滤波信号。可见，相比于现有技术，本申请所提供的双重滤波方法中，在完成了非线性滤波的基础上，利用跟踪微分器进行了二次滤波。借助于非线性滤波结果可以有效地均衡跟踪微分器中滤波速度和滤波效果间的矛盾，使得跟踪微分器的跟踪结果的相位延迟问题和噪声问题都得到有效改善，同时也令跟踪微分器的微分结果更加光滑并减小了误差。本申请实现了双重滤波，可同时有效提高跟踪微分器在滤波时的滤波速度和滤波质量，进而可有效地提高控制系统的结果精确度。本申请所提供的双重滤波装置、设备及计算机可读存储介质可以实现上述双重滤波方法，同样具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。图1为本申请所提供的一种双重滤波方法的流程图；图2为本申请所提供的一种双重滤波方法的控制框图；图3为本申请所提供的又一种双重滤波方法的控制框图；图4为本申请所提供的一种带有噪声的输入信号的曲线图；图5为三种非线性滤波器对应的一次滤波信号的曲线图；图6为图5的局部放大图；图7为本申请所提供的二次滤波信号的曲线图；图8为图7的局部放大图；图9为二次滤波信号的跟踪误差的曲线图；图10为本申请所提供的微分信号的曲线图；图11为图10的局部放大图；图12为微分信号的微分误差的曲线图；图13为本申请所提供的一种双重滤波装置的结构框图。具体实施方式本申请的核心在于提供一种双重滤波方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以便同时有效提高在利用跟踪微分器进行滤波时的滤波速度和滤波质量。为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参考图1和图2，图1为本申请所提供的一种双重滤波方法的流程图，图2为本申请所提供的一种双重滤波方法的控制框图。本申请所提供的一种双重滤波方法主要包括以下步骤：S1：将输入信号v与滤波信号作差以生成误差信号e。S2：将误差信号e输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号v1。S3：将一次滤波信号v1输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号v11和微分信号v12。其中，滤波信号具体为一次滤波信号v1或者二次滤波信号v11。具体地，本申请所提供的双重滤波方法中，分别利用了非线性滤波器和跟踪微分器实现了两次滤波，其中，利用非线性滤波器得到的一次滤波信号v1作为跟踪微分器的输入，并利用跟踪微分器对一次滤波信号v1分别进行跟踪和微分，从而得到所说的二次滤波信号v11(即跟踪信号)、以及所说的微分信号v12。其中，本领域技术人员可以根据实际应用情况而自行选择合适的非线性滤波器，以便对误差信号e进行初次滤波生成一次滤波信号v1。例如，可选用基于反双曲正弦函数的非线性滤波器，或者基于fal函数的非线性滤波器。需要说明的是，在进行闭环计算误差信号时，具体可将输入信号v与一次滤波信号v1的差值作为所说的误差信号e，也可以将输入信号v与二次滤波信号v11的差值作为所说的误差信号e。本领域技术人员可以根据实际应用情况而自行设置并实现。具体地，由于双重滤波先后进行了两次滤波，其滤波效果是较为容易得到保证的，因此，可令双重滤波中跟踪微分器的滤波因子h的取值小于现有技术中常规跟踪微分器中的取值，如此既能保证滤波效果，也可提高滤波速度，在一定程度上解决了常规跟踪微分器中滤波速度与滤波效果的矛盾。还需要说明的是，理论上来说，二次滤波信号v11的滤波效果要优于一次滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双重滤波方法，其特征在于，包括：将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；将所述误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；将所述一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，所述滤波信号具体为所述一次滤波信号或者所述二次滤波信号。

【技术特征摘要】
1.一种双重滤波方法，其特征在于，包括：将输入信号与滤波信号作差以生成误差信号；将所述误差信号输入至非线性滤波器以生成一次滤波信号；将所述一次滤波信号输入至跟踪微分器以生成二次滤波信号和微分信号；其中，所述滤波信号具体为所述一次滤波信号或者所述二次滤波信号。2.根据权利要求1所述的双重滤波方法，其特征在于，所述非线性滤波器的表达式为：其中，e为所述误差信号，v1为所述一次滤波信号，为一次微分信号，γ为调节因子，k为增益系数。3.根据权利要求2所述的双重滤波方法，其特征在于，所述调节因子满足条件：γ＞1。4.根据权利要求1所述的双重滤波方法，其特征在于，所述非线性滤波器的表达式为：其中，e为所述误差信号，v1为所述一次滤波信号，为一次微分信号，a∈(0,1)为指数系数，δ为线性区间长度，k为增益系数。5.根据权利要求1至4任一项所述的双重滤波方法，其特征在于，所述跟踪微分器的表达式为：其中，v1(k)为所述一次滤波信号，v11(k)为所述二次滤波信号，v12(k)为所述微分信号，r为速度因子，h为滤波因子，T为积分步长。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，刘亚超，张揽宇，陈新，陈云，杨志军，贺云波，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44