光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控制方法及装置制造方法及图纸

一种光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控制方法，其特征在于：　　　　在光纤电流互感器系统的数学模型中引入扰动输入信号；　　　　利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，抑制所述的扰动输入信号。

Closed loop control method and device for noise suppression of optical fiber current transformer system

An optical current transducer system closed-loop noise suppression control method, which is characterized in that the disturbance input signal in the mathematical model of optical fiber current transformer system; using the control algorithm to the input signal in the mathematical model of feedback processing, the disturbance input signal suppression.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤电流互感器领域，尤其涉及一种光纤电流互感器系统噪声 抑制的闭环控制方法及装置。
技术介绍
随着电流互感器技术的发展，光纤电流互感器已经得到了越来越多的应用， 由于其采用光纤作为信号感应和传输的媒介，不仅绝缘性能好、受电磁干扰的影 响也小，而且设计结构简单、体积小、质量轻，制造成本也较低。但在实际应用 中，由于光纤电流互感器系统内部的光路噪声，即系统扰动信号会影响到系统的 测量精度，因此抑制光纤电流互感器系统内的光路噪声成为了迫切需要解决的问题，如图1所示为现有技术中的光纤电流互感器系统的闭环控制结构示意图，图中 输入信号中由于法拉第效应(Faraday效应)而携带有非互易相位差A0S;该 携带了非互易相位差的输入信号依次通过探测器和前放电路、模数转换器(A/D转换器)和解调单元，最后到达数字控制器而得到输出信号；而所述的数字控制 器还会将该输出信号作为反馈信号依次通过数模转换器(D/A转换器)及驱动器， 和相位调制器后，形成反馈相位Ap,,并由此抵消掉由于法拉第效应而产生的非互易相位差,从而形成闭环控制。由于在实际应用中，非互易相位差A^中同时包含有各种系统的噪声，其中 光路噪声为系统的主要噪声源，这样就限制了系统的测量精度，而现有技术中的 控制器设计中并没有考虑到如何来抑制系统的光路噪声，从而使得系统的测量精 度会受到系统光路噪声的影响，降低了光纤电流互感器系统的性能。
技术实现思路
本专利技术实施方式所要解决的技术问题在于提供一种光纤电流互感器系统 噪声抑制的闭环控制方法及装置，能够有效的抑制系统光路噪声所带来的影 响，从而提高了系统测量的精度。本专利技术实施方式提供了 一种光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控制方法，包括在光纤电流互感器系统的数学模型中S1入扰动输入信号； 利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，抑制所述的扰 动输入信号。所述的扰动输入信号是一个有限能量的扰动信号，用来表示系统的光路噪声。所述利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，具体包括根据鲁棒控制算法对描述所述系统数学模型的状态方程进行优化计算，得 到所述系统的鲁棒保性能控制律。 所述方法还包括将所得到的系统鲁棒保性能控制律引入所述光纤电流互感器系统的数学 模型中，抑制所述的扰动输入信号。本专利技术实施方式还提供了 一种光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控制 装置，包括扰动信号处理单元，设置于光纤电流互感器系统中的控制器上，用于利用 控制算法对光纤电流互感器系统的数学模型中的输入信号进行反馈处理，抑制 所述数学模型中引入的扰动输入信号。所述扰动信号处理单元中包括控制优化模块，用于根据鲁棒控制算法对描述所述系统数学模型的状态方程进行优化计算，得到所述系统的鲁棒保性能控制律；其中，将所得到的鲁棒保性能控制律引入所述光纤电流互感器系统的数学模型中，用来抑制所述的扰动输入信号。以上所述装置集成设置于所述控制器中，或设置成单独的功能实体。 由上述所提供的技术方案可以看出，首先在光纤电流互感器系统的数学模型中引入扰动输入信号；然后利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，抑制所述的扰动输入信号，这里所述的扰动输入信号主要为系统的 光路噪声。通过这样的优化处理之后，就可以有效的抑制系统光路噪声所带来 的影响，提高系统测量的精度，进而提高了光纤电流互感器的系统性能。附图说明图1为现有技术中的光纤电流互感器系统的闭环控制结构示意图2为本专利技术实施方式所述闭环控制方法的流程示意图3为本专利技术实施方式等效的光纤电流互感器系统的方框结构示意图4为扰动输入信号的模拟仿真示意图5为按照原控制算法得出的系统输出仿真示意图6为本专利技术实施方式所得出的系统输出仿真示意图7为本专利技术实施方式所述闭环控制装置的结构示意图。具体实施例方式本专利技术实施方式提供了 一种用于光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控 制方法及装置。通过在光纤电流互感器系统的数学模型中《I入扰动输入信号； 然后利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，这里所述的控 制算法可以是鲁棒控制算法。具体可以是利用鲁棒控制算法对描述所述系统数 学模型的状态方程进行优化计算，得到所述系统的鲁棒保性能控制律；然后再 将所得到的系统鲁棒保性能控制律引入所述光纤电流互感器系统的数学模型中，来抑制该扰动输入信号。这样当光纤电流互感器系统中存在光路噪声时， 就可以利用系统的鲁棒保性能控制律来有效的抑制该光路噪声，提高系统的测 量精度，进而提高了光纤电流互感器的系统性能。为更好的描述本专利技术实施方式，现结合附图对本专利技术的具体实施方式进4亍 说明，如图2所示为本专利技术实施方式所述闭环控制方法的流程示意图，所述方法包括步骤21:在光纤电流互感器系统的数学模型中引入扰动输入信号参数。具体来说就是，在光纤电流互感器系统的数学模型建立时，在输入信号中 引入扰动信号，也就是考虑系统的光路噪声，如图3所示为等效的光纤电流互 感器系统模型的方框结构示意图，图中w为扰动输入信号，"为反馈控制信号， z为输出信号，^+yt'即为前向通道增益，^为系统的反馈系数；其中^+it'中的 参数(用来表示系统模型中的不确定因素，该不确定因素主要是光源光功率、 探测器和前放增益随温度的变化而导致的系统前向通道增益的变化引起的。以附图3的系统模型为例，由于(的存在，引入了系统参-数的不确定性。光纤电流互感器系统的数学模型为<formula>formula see original document page 7</formula>(5)柳=x(A;) + 0.5w(A:)将上述公式简化，可以由以下状态方程来描述光纤电流互感器系统<formula>formula see original document page 7</formula>其中；c("e,是系统的状态变量，"("为反馈控制信号，w("为噪声即 扰动输入信号，z(it)为系统输出信号；其中的G、 H,、 i/2、 C和"参数是描述 系统模型的已知实常数矩阵；而AG和是反映系统模型中参数A:'不确定性的 未知实矩阵，因为在实际系统中it'的变化是有界的，所以AG和A/^是范数有界 的，且具有以下形式-,^ ￡2] (7) 其中上述公式7中的M满足M'M《/的不确定矩阵；参数F、 ^和A是已知的常数矩阵，用来表示不确定参数的结构信息。另外，根据光纤电流互感器系统的取值范围4=0.1, ^=1， W-O.l，并由上述公式5、 6和7可推知上述各已知实常数矩阵的表达式<formula>formula see original document page 8</formula>这样，就可以用上述公式6和7来描述光纤电流互感器系统的数学模型。步骤22:利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理。具体来说就是，当按照以上步骤21的操作，在光纤电流互感器系统的数学 模型中引入扰动输入信号之后，就可以利用控制算法对所述数学模型中的输入 信号进行反馈处理，来抑制所引入的扰动输入信号。这里所述的扰动输入信号 可以是一个有限能量的扰动信号，其主要是用来描述系统的光路噪声。以上进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电流互感器系统噪声抑制的闭环控制方法，其特征在于：在光纤电流互感器系统的数学模型中引入扰动输入信号；利用控制算法对所述数学模型中的输入信号进行反馈处理，抑制所述的扰动输入信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张春熹，李慧，许文渊，李立京，张晞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11