热工过程数据滤波方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热工过程数据滤波方法及其装置，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列，然后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据用于热工过程控制。能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。

【技术实现步骤摘要】
热工过程数据滤波方法及其装置
本专利技术涉及发电厂热工过程自动控制的
，特别是涉及一种热工过程数据滤波方法及其装置。
技术介绍
在热工过程控制工程实践中，过程信号受到各种噪声干扰的情况是普遍存在的。通过对过程信号进行低通滤波处理来减小噪声干扰的影响是经常用到的一种方法。然而，对过程信号的低通滤波处理又一定程度影响了过程系统的性能，如低通滤波环节的滞后相位特性增加了过程系统的阶数，使过程系统的鲁棒性或稳定性裕度有所降低，从而使热工过程自动控制变得不稳定。
技术实现思路
针对现有的热工过程自动控制技术对过程信号的低通滤波处理影响了过程系统的性能，使过程系统的鲁棒性或稳定性裕度有所降低，从而使热工过程自动控制变得不稳定的问题，本专利技术提供一种热工过程数据滤波方法及其装置，能够在实现过程信号的有效低通滤波同时，又可在一定程度上提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。一种热工过程数据滤波方法，包括以下步骤：对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。一种热工过程数据滤波装置，包括：输入数据获取模块，用于对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；第一数据逆向模块，用于将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；第一低通滤波模块，用于对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；第二数据逆向模块，用于对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；第二低通滤波模块，用于对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；数据输出模块，用于取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。本专利技术的热工过程数据滤波方法及其装置中，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列，然后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后，进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。因此，能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。附图说明图1是本专利技术热工过程数据滤波方法的流程示意图；图2是本专利技术热工过程数据滤波系统的结构示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术热工过程数据滤波方法的流程示意图。所述热工过程数据滤波方法，包括以下步骤：S101，对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；在本步骤中，按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，优选地，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到稳定的序列长度。即在计算机采样控制系统中，按相等的采样间隔T对输入数据U(t)进行采样，形成了U(1)、U(2)·······U(N-1)、U(N)等N个输入数据序列，N为数据序列的长度。取预设数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到趋于稳定的序列长度。按时间前后顺序看，所述输入数据序列的N点始终为实时数据，除此之外均为历史数据。按照时间前后顺序，正向存储所述预设数据长度的输入数据序列。即按1、2、3·······N-1、N的顺序储存所述预设数据长度N的输入数据序列。设所述输入数据序列的原输入信号时域函数为R(t)，则对应的频域函数为：R(ejωT)，典型的原输入信号包括：温度、压力、流量等信号。S102，将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；在本步骤中，将所述输入数据序列逆向输出，即：按N、N-1·······2、1的顺序输出所述输入数据序列，得到第一输出数据序列。将所述输入数据序列逆向输出，本质上是在时域上进行反褶，反褶后的时域函数为R(-t)，根据傅里叶变换性质，反褶后对应的频域函数为:R(e-jωT)。S103，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；在本步骤中，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，所述第一低通滤波可以采用本领域常用的各种低通滤波方式，在此不再一一列举。优选的，所述第一低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为：其中，为幅频增益，单位无量纲；Ta1为惯性常数，单位s；ω为角频率，单位rad/s；-arctan(Ta1ω)为相频相角，负表示滞后，单位°；j为虚数单位。滤波处理后，仍然按照N、N-1、·····2、1的顺序储存所述第一低通滤波的输出数据，得到第一低通滤波数据序列。所述第一低通滤波数据序列对应的频域函数为：S104，对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；在本步骤中，将所述第一低通滤波数据序列中的数据再次逆向输出，使整个数据序列恢复到正向输出，即：按1、2······N-1、N的顺序输出所述第一低通滤波数据序列，得到第二输出数据序列。S105，对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；在本步骤中，对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波。所述第二低通滤波可以采用本领域常用的各种低通滤波方式，在此不再一一列举。优选地，所述第二低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为：其中，为幅频增益，单位无量纲；Ta2为惯性常数，单位s；ω为角频率，单位rad/s；-arctan(Ta2ω)为相频相角，负表示滞后，单位°；j为虚数单位。按照所述第二输出数据序列的数据顺序，储存所述第二低通滤波后的输出数据，得到第二低通滤波数据序列。即：按1、2、·······N-1、N的顺序储存储存所述第二低通滤波后的输出数据，得到第二低通滤波数据序列。S106，取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。在本步骤中，取所述第二低通滤波数据序列的截止点为滤波输出数据。即：取所述第二低通滤波数据序列的N点为滤波输出数据，以保证滤波输出数据的实时性。将所述滤波输出数据用于热工过程系统控制具有良好的特性。将所述滤波输出数据用于热工过程系统控制，典型的，用于PID调节回路的过程数据使用等具有良好的特性。所述滤波输出数据对应的频域函数为：R(e-jωT)Gf(jω)其中，R(e-jωT)为所述输入数据序列反褶后的频域函数，Gf(jω)为滤波的频域函数，根据上述各式的关系，可继续推导出下式(1)和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热工过程数据滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。

【技术特征摘要】
1.一种热工过程数据滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制；所述第一低通滤波的惯性常数大于所述第二低通滤波的惯性常数；所述第一低通滤波的惯性常数和所述第二低通滤波的惯性常数的关系为：2Ta2>Ta1>Ta2；其中，Ta1为所述第一低通滤波的惯性常数，Ta2为所述第二低通滤波的惯性常数。2.如权利要求1所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列的步骤包括：按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，其中，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到稳定的序列长度。3.如权利要求1所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波的步骤中，所述第一低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为：其中，为幅频增益，单位无量纲；Ta1为惯性常数，单位s；ω为角频率，单位rad/s；-arctan(Ta1ω)为相频相角，负表示滞后，单位°；j为虚数单位。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，万文军，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44