一种高频噪声功率增益的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高频噪声功率增益的控制系统及方法，涉及火电机组过程控制技术领域。所述系统包括改进新型基础控制器、超前滞后观测器、高频噪声功率增益计算装置、比较器、非线性积分控制装置和乘法器。本发明专利技术能够利用信号中含有的噪声干扰信号完成高频噪声功率增益的在线计算，在实际过程信号中普遍含有高频噪声干扰信号，通过将改进新型基础控制器的高频噪声功率增益自动跟踪到预设的高频噪声功率增益给定，使得改进新型基础控制器的性能控制在最佳的状态下，并且对改进新型基础控制器的在线工作影响较小。

【技术实现步骤摘要】
一种高频噪声功率增益的控制系统及方法
本专利技术涉及火电机组过程控制
，尤其涉及一种高频噪声功率增益的控制系统及方法。
技术介绍
在火电机组过程控制领域，运用超前观测能够获取过程响应的提前信息，对于提高过程控制性能具有重要意义。2019年，《自动化学报》在中国知网优先出版论文“在工业过程控制领域:基础控制技术的进展与展望”，该文献发布了一种新型基础控制器(Highperformanceleadingobserver，HPLO)，在超前观测机制上有所突破。所述新型基础控制器可以单独运用，然而，超前观测存在噪声干扰放大的问题，主要是高频噪声干扰放大。在高频噪声干扰水平较高时，例如高频噪声功率增益(Highfrequencynoisepowergain，HFNPG)较高，会对所述新型基础控制器的输出信号造成严重的干扰，甚至造成所述新型基础控制器不能正常工作。在火电机组过程控制中，首先需要解决所述新型基础控制器的高频噪声功率增益的在线控制问题。在很大程度上，所述新型基础控制器的高频噪声功率增益代表了所新型基础控制器的高频噪声干扰水平。另外，所述新型基础控制器存在结构相对复杂的问题，需要进行工程改进，即改进新型基础控制器(Improvedhighperformanceleadingobserver，INFC)。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种高频噪声功率增益的控制系统及方法，通过将改进新型基础控制器的高频噪声功率增益自动跟踪到预设的高频噪声功率增益给定，将改进新型基础控制器的性能控制在最佳的状态下，使得噪声干扰对改进新型基础控制器的在线工作影响减小。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种高频噪声功率增益的控制系统，包括：改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；高频噪声功率增益计算装置，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；比较器，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；非线性积分控制装置，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；乘法器，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器。优选地，所述非线性积分控制装置包括获取常数1的TI输入端和获取启停信号的OTC输入端。优选地，所述改进新型基础控制器，包括：输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块和噪声滤波器；所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；所述噪声滤波器用于输出控制器输出信号。优选地，所述改进新型基础控制器的参数表达式为：INFC＝KIGCHEI(s)NF(s),KGC＝1+KFGC,期其中，INFC(s)为改进新型基础控制器的传递函数；KIGC为输入增益控制模块的增益；HEI(s)为高效积分器的传递函数；ICFA(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；nICFA为所述第一惯性组合滤波器的阶次；THEI为所述高效积分器的时间常数；HPLO(s)为新型基础控制器的传递函数；KFGC为反馈增益控制模块的增益；KGC为增益补偿模块的增益；ICFB(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；nICFB为所述第二惯性组合滤波器的阶次；THPLO为改进新型基础控制器的时间常数；NF(s)为噪声滤波器的传递函数；TNFP为所述噪声滤波器的噪声滤波参数。优选地，所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号。优选地，所述超前滞后观测器的参数表达式为：L/L:O(s)＝LL(s)ILL(s),LL(s)＝1+TLLs,TLL＝TNFP,TILL＝ILTCG(t)其中，L/L:O(s)为超前滞后观测器的传递函数；LL(s)为超前单元的传递函数；TLL为超前单元的超前时间常数；TNFP为所述噪声滤波参数；ILL(s)为惯性滞后单元的传递函数；TILL为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；ILTCG(t)为惯性滞后时间常数给定。优选地，所述比较器的参数表达式为：ISG(t)＝HFNPGG,ISF(t)＝HFNPG:S(t)其中，SC(t)为比较信号；ISG(t)为给定端输入信号；HFNPG为预设的高频噪声功率增益给定；ISF(t)为反馈端输入信号；HFNPG:S(t)为所述第二高频噪声功率增益；DZC为所述比较器的死区。优选地，所述高频噪声功率增益计算装置的参数表达式为：OSSO:B(t)＝[OSHPF:B(t)]2,OSSO:A(t)＝[OSHPF:A(t)]2其中，HFNPG(t)为第二高频噪声功率增益；L-1表示拉普拉斯反变换；MOV:B(s)为平均值运算B的传递函数；HPF:B(s)为高通滤波B(HighpassfilterofB，HPF:B)的传递函数；OSHPF:B(t)为所述高通滤波B输出信号；OSSO:B(t)为平方运算B(SquareoperationofB，SO:B)输出信号；IS:B(t)为输入信号B；MOV:A(s)为平均值运算A的传递函数；HPF:A(s)为高通滤波A的传递函数；OSHPF:A(t)为高通滤波A输出信号；OSSO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；MOV:A(s)为平均值运算A的传递函数；OSSO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号；TMT为MOV:B(s)和MOV:A(s)共同的平均时间长度；THPF为HPF:B(s)和HPF:A(s)共同的高通滤波时间常数。本专利技术实施例还提供一种高频噪声功率增益的控制方法，包括：将控制器输入信号输入至改进新型基础控制器，得到控制器输出信号；将所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数输入至超前滞后观测器，得到观测器输出信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，包括：/n改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；/n超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；/n高频噪声功率增益计算装置，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；/n比较器，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；/n非线性积分控制装置，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；/n乘法器，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器。/n

【技术特征摘要】
1.一种高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，包括：
改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号，并输出控制器输出信号；
超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号以及所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数，并输出观测器输出信号；
高频噪声功率增益计算装置，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；
比较器，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出比较信号；
非线性积分控制装置，用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；
乘法器，用于获取所述噪声滤波参数和所述积分控制信号，并输出惯性滞后时间常数给定至所述超前滞后观测器。


2.根据权利要求1所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述非线性积分控制装置包括获取常数1的TI输入端和获取启停信号的OTC输入端。


3.根据权利要求1所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述改进新型基础控制器，包括：输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块和噪声滤波器；
所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；所述噪声滤波器用于输出控制器输出信号。


4.根据权利要求3所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述改进新型基础控制器的参数表达式为：
INFC＝KIGCHEI(s)NF(s),









KGC＝1+KFGC,






期其中，INFC(s)为改进新型基础控制器的传递函数；KIGC为输入增益控制模块的增益；HEI(s)为高效积分器的传递函数；ICFA(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；nICFA为所述第一惯性组合滤波器的阶次；THEI为所述高效积分器的时间常数；HPLO(s)为新型基础控制器的传递函数；KFGC为反馈增益控制模块的增益；KGC为增益补偿模块的增益；ICFB(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；nICFB为所述第二惯性组合滤波器的阶次；THPLO为改进新型基础控制器的时间常数；NF(s)为噪声滤波器的传递函数；TNFP为所述噪声滤波器的噪声滤波参数。


5.根据权利要求1所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；
所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；
所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和超前时间常数控制值；
所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号。


6.根据权利要求5所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述超前滞后观测器的参数表达式为：
L/L:O(s)＝LL(s)ILL(s),
LL(s)＝1+TLLs,TLL＝TNFP,



其中，L/L:O(s)为超前滞后观测器的传递函数；LL(s)为超前单元的传递函数；TLL为超前单元的超前时间常数；TNFP为所述噪声滤波参数；ILL(s)为惯性滞后单元的传递函数；TILL为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；ILTCG(t)为惯性滞后时间常数给定。


7.根据权利要求1所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述比较器的参数表达式为：



ISG(t)＝HFNPGG,
ISF(t)＝HFNPG:S(t)
其中，SC(t)为比较信号；ISG(t)为给定端输入信号；HFNPGG为预设的高频噪声功率增益给定；ISF(t)为反馈端输入信号；HFNPG:S(t)为所述第二高频噪声功率增益；DZC为所述比较器的死区。


8.根据权利要求1所述的高频噪声功率增益的控制系统，其特征在于，所述高频噪声功率增益计算装置的参数表达式为：












OSSO:B(t)＝[OSHPF:B(t)]2,









OSSO:A(t)＝[OSHPF:A(t)]2
其中，HFNPG(t)为第二高频噪声功率增益；L-1表示拉普拉斯反变换；MOV:B(s)为平均值运算B的传递函数；HPF:B(s)为高通滤波B的传递函数；OSHPF:B(t)为所述高通滤波B输出信号；OSSO:B(t)为平方运算B输出信号；IS:B(t)为输入信号B；MOV:A(s)为平均值运算A的传递函数；HPF:A(s)为高通滤波A的传递函数；OSHPF:A(t)为高通滤波A输出信号；OSSO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；TMT为MOV:B(s)和MOV:A(s)共同的平均时间长度；THPF为HPF:B(s)和HPF:A(s)共同的高通滤波时间常数。


9.一种高频噪声功率增益的控制方法，其特征在于，包括：
将控制器输入信号输入至改进新型基础控制器，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦攀，郑晓光，李军，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44