一种直角三角窗函数的构造方法、装置及滤波器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直角三角窗函数的构造方法、装置及滤波器，方法包括获取单位阶跃信号，将单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号，并根据减法器信号，构造直角三角窗函数；其中，信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器；可将直角三角窗函数的构造装置与第二积分器串联，获得滤波器，并通过滤波器进行信号滤波。本实施例实现了突破一阶惯性滤波器的指数型的跟踪滤波机制，提高滤波性能及效果。提高滤波性能及效果。提高滤波性能及效果。

【技术实现步骤摘要】
一种直角三角窗函数的构造方法、装置及滤波器


[0001]本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种直角三角窗函数的构造方法、装置及滤波器。

技术介绍

[0002]在信号处理
，采用窗函数设计数字低通滤波器，能够获得较好的频域滤波性能。常用的窗函数包括有：矩形窗、等腰三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、切比雪夫窗等。在工业过程控制领域，过程信号普遍存在高频随机噪声干扰，低通滤波器(Low pass filters，LPF)的基本用途是滤除高频随机噪声干扰。从提高工业过程控制性能的角度，则要求LPF在滤除高频随机噪声干扰同时，能够提高输出跟踪输入的性能，即减小LPF滤波的滞后。
[0003]在工业过程控制领域，比例
‑
积分
‑
微分(proportional
‑
integral
‑
derivative，PID)控制器是一种首选的基础性控制技术，基础控制地位至今难以撼动。从工业控制技术发展的角度，基础性控制技术不可能一直停留在PID控制，需要产生出能够取代现有PID控制的新型基础控制技术(New foundation control，NFC)；PID结构基于一阶惯性滤波器(First order inertial filter，FOIF)构造，FOIF代表了一种典型的指数型的跟踪滤波机制，若要实现取代PID控制的NFC，则需要从LPF的角度突破FOIF的指数型的跟踪滤波机制，并提高跟踪滤波的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种直角三角窗函数的构造方法、装置及滤波器，实现突破一阶惯性滤波器的指数型的跟踪滤波机制，提高滤波性能及效果。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种直角三角窗函数的构造方法，包括：
[0006]获取单位阶跃信号，将单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号，并根据减法器信号，构造直角三角窗函数；其中，信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器。
[0007]实施本专利技术实施例，获取单位阶跃信号，将单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号，并根据减法器信号，构造直角三角窗函数；其中，信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器。通过单位阶跃信号和各种信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，构造直角三角窗函数，将直角三角窗函数用于滤波时，使得滤波输出相位超前，滤波输出超前于一阶惯性滤波器滤波输出，突破一阶惯性滤波器的指数型的跟踪滤波机制，提高滤波性能及效果。
[0008]作为优选方案，延时积分处理，具体为：
[0009]将单位阶跃信号输入至第一延时器，在第一延时器输出端得到第一延时信号，公式为：
[0010][0011]PV
L1
(t)＝PV
UST
(t
‑
T
RTW
)
[0012]其中，PV
UST
(t)为单位阶跃信号的过程；PV
L1
(t)为第一延时信号的过程；T
RTW
为直角三角窗函数的时间长度；t为当前时间；
[0013]将单位阶跃信号输入至第一积分器，在第一积分器输出端得到第一积分信号，公式为：
[0014][0015]T
FI
＝T
RTW
[0016]其中，PV
FI
(t)为第一积分信号的过程，T
FI
为第一积分器的积分时间；
[0017]将第一积分信号输入至第二延时器，在第二延时器输出端得到第二延时信号，公式为：
[0018]PV
L2
(t)＝PV
FI
(t
‑
T
RTW
)
[0019]其中，PV
L2
(t)为第二延时信号的过程。
[0020]作为优选方案，信号加减处理，具体为：
[0021]将第一延时信号与第二延时信号输入至二输入加法器，在二输入加法器输出端得到加法器信号，公式为：
[0022]PV
TIA
(t)＝PV
L1
(t)+PV
L2
(t)
[0023]其中，PV
TIA
(t)为加法器信号的过程；
[0024]将第一积分信号输入至二输入减法器的被减数端，将加法器信号输入至二输入减法器的减数端，在二输入减法器输出端得到减法器信号，公式为：
[0025]PV
TIS
(t)＝PV
FI
(t)
‑
PV
TIA
(t)
[0026]其中，PV
TIS
(t)为减法器信号的过程。
[0027]作为优选方案，根据减法器信号，构造直角三角窗函数，具体为：
[0028]将减法器信号的过程作为直角三角窗函数的输出，构造直角三角窗函数，公式为：
[0029]PV
RTW
(t)＝PV
TIS
(t)
[0030]其中，PV
RTW
(t)为直角三角窗函数。
[0031]为了解决相同的技术问题，本专利技术实施例还提供了一种直角三角窗函数的构造装置，包括信号处理模块和构造模块；
[0032]其中，信号处理模块用于获取单位阶跃信号，将单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号；其中，信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器。
[0033]构造模块用于根据减法器信号，构造直角三角窗函数。
[0034]作为优选方案，信号处理模块包括延时积分处理单元和信号加减处理单元；
[0035]其中，延时积分处理单元用于将单位阶跃信号输入至第一延时器，在第一延时器输出端得到第一延时信号，公式为：
[0036][0037]PV
L1
(t)＝PV
UST
(t
‑
T
RTW
)
[0038]其中，PV
UST
(t)为单位阶跃信号的过程，PV
L1
(t)为第一延时信号的过程，T
RTW
为直角三角窗函数的时间长度，t为当前时间；
[0039]将单位阶跃信号输入至第一积分器，在第一积分器输出端得到第一积分信号，公式为：
[0040][0041]T
FI
＝T
RTW
[0042]其中，PV
FI
(t)为第一积分信号的过程，T
FI
为第一积分器的积分时间；
[0043]将第一积分信号输入至第二延时器，在第二延时器输出端得到第二延时信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直角三角窗函数的构造方法，其特征在于，包括：获取单位阶跃信号，将所述单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号，并根据所述减法器信号，构造直角三角窗函数；其中，所述信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器。2.如权利要求1所述的直角三角窗函数的构造方法，其特征在于，所述延时积分处理，具体为：将所述单位阶跃信号输入至所述第一延时器，在所述第一延时器输出端得到第一延时信号，公式为：PV
L1
(t)＝PV
UST
(t
‑
T
RTW
)其中，PV
UST
(t)为所述单位阶跃信号的过程，PV
L1
(t)为所述第一延时信号的过程，T
RTW
为所述直角三角窗函数的时间长度，t为当前时间；将所述单位阶跃信号输入至所述第一积分器，在所述第一积分器输出端得到第一积分信号，公式为：T
FI
＝T
RTW
其中，PV
FI
(t)为所述第一积分信号的过程，T
FI
为所述第一积分器的积分时间；将所述第一积分信号输入至第二延时器，在所述第二延时器输出端得到第二延时信号，公式为：PV
L2
(t)＝PV
FI
(t
‑
T
RTW
)其中，PV
L2
(t)为所述第二延时信号的过程。3.如权利要求2所述的直角三角窗函数的构造方法，其特征在于，所述信号加减处理，具体为：将所述第一延时信号与所述第二延时信号输入至所述二输入加法器，在所述二输入加法器输出端得到加法器信号，公式为：PV
TIA
(t)＝PV
L1
(t)+PV
L2
(t)其中，PV
TIA
(t)为所述加法器信号的过程；将所述第一积分信号输入至所述二输入减法器的被减数端，将所述加法器信号输入至所述二输入减法器的减数端，在所述二输入减法器输出端得到减法器信号，公式为：PV
TIS
(t)＝PV
FI
(t)
‑
PV
TIA
(t)其中，PV
TIS
(t)为所述减法器信号的过程。4.如权利要求3所述的直角三角窗函数的构造方法，其特征在于，所述根据所述减法器信号，构造直角三角窗函数，具体为：将所述减法器信号的过程作为所述直角三角窗函数的输出，构造所述直角三角窗函数，公式为：PV
RTW
(t)＝PV
TIS
(t)其中，PV
RTW
(t)为所述直角三角窗函数。
5.一种直角三角窗函数的构造装置，其特征在于，包括信号处理模块和构造模块；其中，所述信号处理模块用于获取单位阶跃信号，将所述单位阶跃信号通过信号处理器进行延时积分处理和信号加减处理，获得减法器信号；其中，所述信号处理器包括第一延时器、第一积分器、第二延时器、二输入加法器和二输入减法器；所述构造模块用于根据所述减法器信号，构造直角三角窗函数。6.如权利要求5所述的直角三角窗函数的构造装置，其特征在于，所述信号处理模块包括延时积分处理单元和信号加减处理单元；其中，所述延时积分处理单元用于将所述单位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，陈锦攀，
申请(专利权)人：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：