一种变量字长确定方法、系统、设备及计算机存储介质技术方案

本申请公开了一种变量字长确定方法、系统、设备及计算机存储介质，应用于全数字闭环系统，该方法包括：确定全数字闭环系统的输入的个数及每个输入的输入字长信息；获取输入到全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；基于输入的个数、输入字长信息及第一传递函数确定变量信号的整数字长；获取全数字闭环系统输出的输出小数字长；获取全数字闭环系统的输出精度参数；获取变量信号对应的第二传递函数；基于输出小数字长、输出精度参数及第二传递函数确定变量信号的小数字长。本申请公开的一种变量字长确定方法，准确性高。本申请公开的一种变量字长确定系统、设备及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。

A variable word length determination method, system, equipment and computer storage medium

【技术实现步骤摘要】
一种变量字长确定方法、系统、设备及计算机存储介质
本申请涉及全数字闭环系统
，更具体地说，涉及一种变量字长确定方法、系统、设备及计算机存储介质。
技术介绍
数字系统中，每一个数是用有限字长的二进制数码表示的，运算过程中需要的数字信号的值、系统的系数和运算过程中的结果都存储在有限字长的存储单元中。全数字闭环系统中，变量字长所表示的动态范围和精度是矛盾的，存在有限字长效应，会影响全数字闭环系统的性能，为此需要确定全数字闭环系统的变量字长，以满足控制精度要求且克服有限字长效应。应当指出，本申请所描述的全数字闭环系统指的是采用全数字实现、系统的输出要反馈回给输入、输出与输入相互影响的系统；有限字长效应指的是，实现复杂的控制系统时，特别是采用定点方式实现时，由于处理器字长的限制，使得控制器存在不确定性，此种影响被称为有限字长效应。现有的一种全数字闭环系统变量字长确定方法是仿真分析法，也即通过枚举为全数字闭环系统提供输入激励用例，通过统计全数字闭环系统中信号的变化区间得到满足全数字闭环系统性能要求所需要的精度，从而确定各个变量的字长。然而，在应用仿真分析法时，仿真分析的耗时较长，并且系统的实际输入无法被枚举，从而不能保证全数字闭环系统对没被仿真的输入激励是有效的，也即仿真分析法确定的变量字长的准确性较低。综上所述，如何提高全数字闭环系统的变量字长的确定准确性是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种变量字长确定方法，其能在一定程度上解决如何提高全数字闭环系统的变量字长的确定准确性的技术问题。本申请还提供了一种变量字长确定系统、设备及计算机可读存储介质。为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种变量字长确定方法，应用于全数字闭环系统，包括：确定所述全数字闭环系统的输入的个数及每个所述输入的输入字长信息；获取所述输入到所述全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长；获取所述全数字闭环系统输出的输出小数字长；获取所述全数字闭环系统的输出精度参数；获取所述变量信号对应的第二传递函数；基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长。其中，所述基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长，可以包括：采用第一整数字长运算公式，基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数对应的差分方程确定所述变量信号的整数字长；所述第一整数字长运算公式包括：其中，表示所述变量信号的整数字长的最大值；m表示所述全数字闭环系统的响应周期；M1表示所述全数字闭环系统的输入的个数；g′qt(k)表示所述第一传递函数对应的差分方程；QT表示在m时间段内所述输入的所述输入字长信息的最大值；表示向下取整运算。其中，所述基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长，可以包括：采用第一小数字长运算公式，基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长；所述第一小数字长运算公式包括：其中，表示所述变量信号的小数字长；FWo表示所述输出小数字长；ζ表示所述输出精度参数；hqd(z)表示所述第二传递函数；l表示虚数单位；表示向上取整运算。所述变量字长确定方法，还可以包括：获取所述全数字闭环系统的闭环传递函数；基于预设性能要求，通过所述闭环传递函数确定开环传递函数中各个系数的变化范围；基于所述变化范围确定所述开环传递函数的各个系数的整数字长；获取所述全数字闭环系统的字长性能指标参数；计算所述闭环传递函数在D稳定性下的极点；基于所述字长性能指标参数及所述极点确定所述开环传递函数的各个系数的小数字长。其中，所述基于所述变化范围确定所述开环传递函数的各个系数的整数字长，可以包括：采用第二整数字长运算公式，基于所述变化范围确定所述开环传递函数的各个系数的整数字长；所述第二整数字长运算公式包括：其中，表示所述开环传递函数的系数aj的整数字长，表示所述开环传递函数的系数bj的整数字长；|aj|max表示所述系数aj的模的最大值，|bj|max表示所述系数bj的模的最大值；表示向下取整运算。其中，所述基于所述字长性能指标参数及所述极点确定所述开环传递函数的各个系数的小数字长，可以包括：采用第二小数字长运算公式，基于所述字长性能指标参数及所述极点确定所述开环传递函数的各个系数的小数字长；所述第二小数字长运算公式包括：其中，表示所述开环传递函数的系数aj的小数字长，表示所述开环传递函数的系数bj的小数字长；pi、pj表示所述极点；ε表示所述字长性能指标参数；Q表示所述全数字闭环系统的离散系统阶数；表示求偏导运算；表示向下取整运算。其中，所述获取所述输入到所述全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数之前，还可以包括：对所述全数字闭环系统进行反馈延迟消除。一种变量字长确定系统，应用于全数字闭环系统，包括：第一确定模块，用于确定所述全数字闭环系统的输入的个数及每个所述输入的输入字长信息；第一获取模块，用于获取所述输入到所述全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；第一确定模块，用于基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长；第二获取模块，用于获取所述全数字闭环系统输出的输出小数字长；第三获取模块，用于获取所述全数字闭环系统的输出精度参数；第四获取模块，用于获取所述变量信号对应的第二传递函数；第二确定模块，用于基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长。一种变量字长确定设备，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时实现如上任一所述的变量字长确定方法的步骤。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实现如上任一所述的变量字长确定方法的步骤。本申请提供的一种变量字长确定方法，应用于全数字闭环系统，确定全数字闭环系统的输入的个数及每个输入的输入字长信息；获取输入到全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；基于输入的个数、输入字长信息及第一传递函数确定变量信号的整数字长；获取全数字闭环系统输出的输出小数字长；获取全数字闭环系统的输出精度参数；获取变量信号对应的第二传递函数；基于输出小数字长、输出精度参数及第二传递函数确定变量信号的小数字长。本申请提供的一种变量字长确定方法，可以基于获取的输入的个数、输入的输入字长信息及第一传递函数确定变量信号的整数字长，可以基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变量字长确定方法，其特征在于，应用于全数字闭环系统，包括：/n确定所述全数字闭环系统的输入的个数及每个所述输入的输入字长信息；/n获取所述输入到所述全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；/n基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长；/n获取所述全数字闭环系统输出的输出小数字长；/n获取所述全数字闭环系统的输出精度参数；/n获取所述变量信号对应的第二传递函数；/n基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长。/n

【技术特征摘要】
1.一种变量字长确定方法，其特征在于，应用于全数字闭环系统，包括：
确定所述全数字闭环系统的输入的个数及每个所述输入的输入字长信息；
获取所述输入到所述全数字闭环系统的变量信号间的第一传递函数；
基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长；
获取所述全数字闭环系统输出的输出小数字长；
获取所述全数字闭环系统的输出精度参数；
获取所述变量信号对应的第二传递函数；
基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数确定所述变量信号的整数字长，包括：
采用第一整数字长运算公式，基于所述输入的个数、所述输入字长信息及所述第一传递函数对应的差分方程确定所述变量信号的整数字长；
所述第一整数字长运算公式包括：



其中，表示所述变量信号的整数字长的最大值；m表示所述全数字闭环系统的响应周期；M1表示所述全数字闭环系统的输入的个数；g′qt(k)表示所述第一传递函数对应的差分方程；QT表示在m时间段内所述输入的所述输入字长信息的最大值；表示向下取整运算。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长，包括：
采用第一小数字长运算公式，基于所述输出小数字长、所述输出精度参数及所述第二传递函数确定所述变量信号的小数字长；
所述第一小数字长运算公式包括：



其中，表示所述变量信号的小数字长；FWo表示所述输出小数字长；ζ表示所述输出精度参数；hqd(z)表示所述第二传递函数；l表示虚数单位；表示向上取整运算。


4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述全数字闭环系统的闭环传递函数；
基于预设性能要求，通过所述闭环传递函数确定开环传递函数中各个系数的变化范围；
基于所述变化范围确定所述开环传递函数的各个系数的整数字长；
获取所述全数字闭环系统的字长性能指标参数；
计算所述闭环传递函数在D稳定性下的极点；
基于所述字长性能指标参数及所述极点确定所述开环传递函数的各个系数的小数字长。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述变化范围确定所述开环传递函数的各个系数的整数字长...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚静，
申请(专利权)人：安徽省配天重工装备技术有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34