一种抛物线型窗函数的构造方法、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抛物线型窗函数的构造方法、装置及滤波器，构造方法包括将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号；将第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号；通过将输入信号进行第一延时减法处理后，和第一加法器输出信号进行加法处理，构造抛物线型窗函数。通过抛物线型窗函数设计最速跟踪滤波器本实施例实现了高效跟踪滤波，突破一阶惯性滤波的指数型跟踪机制的滤波跟踪效率较低的局限性，增强滤波效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种抛物线型窗函数的构造方法、装置及滤波器


[0001]本专利技术涉及信号处理技术和工业过程控制
，尤其涉及一种抛物线型窗函数的构造方法、装置及滤波器。

技术介绍

[0002]在信号处理
，窗函数法是基础且普遍应用的滤波器设计方法，采用窗函数设计数字低通滤波器，得到频域滤波效果。常见的窗函数包括有：矩形窗、等腰三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗和切比雪夫窗等。而这几种常见的窗函数，阻带衰减、旁瓣峰值等参数是固定的，通带起伏和阻带衰减相等，对滤波器性能将产生一些不利的影响。
[0003]在工业过程控制领域，在过程信号普遍存在高频随机噪声干扰，运用低通滤波器(Low pass filters，LPF)滤除高频随机噪声干扰是常用的技术手段，其中一阶惯性滤波器(First order inertial filter，FOIF)是一种大量运用的和基本的LPF。从提高工业过程控制性能的角度，要求LPF在滤除高频随机噪声干扰同时，能够减小LPF滤波的滞后。
[0004]在工业过程控制领域，大量运用的比例
‑
积分
‑
微分(proportional
‑
integral
‑
derivative，PID)控制器代表了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)。实现取代PID控制的NFC，在本质上是从LPF的角度突破FOIF的指数型的跟踪滤波机制，PID结构基于FOIF构造，FOIF代表了一种典型的指数型的跟踪滤波机制，FOIF主要存在输出跟踪输入性能不高的问题，无法实现高效滤波。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种抛物线型窗函数的构造方法、装置及滤波器，实现高效跟踪滤波，突破一阶惯性滤波的指数型跟踪机制的滤波跟踪效率较低的跟踪输入信号的局限性，增强滤波效果。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种抛物线型窗函数的构造方法，包括：
[0007]将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号；
[0008]将第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号；
[0009]通过将输入信号和第一加法器输出信号进行延时数值运算处理，构造抛物线型窗函数。
[0010]实施本专利技术实施例，将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号；将第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号；通过将输入信号和第一加法器输出信号进行延时数值运算处理，构造抛物线型窗函数，通过构造抛物线型窗函数，抛物线型窗函数在滤波时，使得滤波输出相位超前，能够在本质上突破一阶惯性滤波器的指数型的跟踪滤波机制，突破一阶惯性滤波的跟踪输入信号的局限性，形成典型的独创
的指数型跟踪滤波机制，提高输出跟踪输入信号的性能，实现高效跟踪滤波，增强滤波效果。
[0011]作为优选方案，将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号，具体为：
[0012]将输入信号输入至第一减法器的被减数端，将第二积分输出信号输入至第一减法器的减数端，输入信号和第二积分输出信号进行减法运算，得到反馈输出信号；其中，第二积分输出信号是将第一积分输出信号进行积分运算得到；
[0013]将反馈输出信号进行积分运算，得到第一积分输出信号。
[0014]作为优选方案，将反馈输出信号进行积分运算，得到第一积分输出信号，具体为：
[0015]将反馈输出信号输入至第一积分器的输入端，在第一积分器的输出端得到第一积分输出信号；其中，第一积分器的表达为：
[0016][0017]其中，f
FI
(s)为第一积分器的拉普拉斯传递函数，T
W
为窗口时间长度。
[0018]作为优选方案，第二积分输出信号是将第一积分输出信号进行积分运算得到，具体为：
[0019]将第一积分输出信号输入至第二积分器的输入端，在第二积分器的输出端得到第二积分输出信号；其中，第二积分器的表达为：
[0020][0021]其中，f
SI
(s)为第二积分器的拉普拉斯传递函数；T
W
为窗口时间长度。
[0022]作为优选方案，通过将输入信号和第一加法器输出信号进行延时数值运算处理，构造抛物线型窗函数，具体为：
[0023]将输入信号进行延时处理，获得第一延时输出信号；
[0024]将第一延时输出信号输入至第二减法器减数端，将输入信号输入至第二减法器被减数端，在第二减法器中将输入信号减去第一延时输出信号，得到第二减法器输出信号；
[0025]将第二减法器输出信号输入至第二加法器的第一输入端，将第一加法器输出信号输入至第二加法器的第二输入端，在第二加法器中将第二减法器输出信号与第一加法器输出信号相加，得到第二加法器输出信号；
[0026]根据第二加法器输出信号，构造抛物线型窗函数。
[0027]作为优选方案，将第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号，具体为：
[0028]将第一积分输出信号输入至第二延时器的输入端，在第二延时器的输出端得到第二延时输出信号；其中，第二延时器的表达为：
[0029][0030]其中，f
L:B
(s)为第二延时器的拉普拉斯传递函数，T
F:B
为第二延时器的延时时间常数；
[0031]将第一积分输出信号输入至第一加法器的第一输入端，将第二延时输出信号输入
至第一加法器的第二输入端，在第一加法器中将第一积分输出信号和第二延时输出信号相加，得到第一加法器输出信号。
[0032]作为优选方案，将输入信号进行延时处理，获得第一延时输出信号，具体为：
[0033]将输入信号输入至第一延时器的输入端，在第一延时器的输出端得到第一延时输出信号；其中，第一延时器的表达为：
[0034][0035]其中，f
L:A
(s)为第一延时器的拉普拉斯传递函数，T
F:A
为第一延时器的延时时间常数。
[0036]作为优选方案，根据第二加法器输出信号，构造抛物线型窗函数，具体为：
[0037]将第二加法器输出信号的输出作为抛物线型窗函数的输出，构造抛物线型窗函数，公式为：
[0038][0039]T
F:A
＝T
F:B
＝T
W
[0040]其中，f
PWF
(s)为抛物线型窗函数的拉普拉斯传递函数，T
W
为窗口时间长度，T
F:A
为第一延时器的延时时间常数，T
F:B
为第二延时器的延时时间常数。
[0041]为了解决相同的技术问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，包括：将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号；将所述第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号；通过将所述输入信号和所述第一加法器输出信号进行延时数值运算处理，构造抛物线型窗函数。2.如权利要求1所述的抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，所述将输入信号进行反馈积分运算处理，得到第一积分输出信号，具体为：将所述输入信号输入至第一减法器的被减数端，将第二积分输出信号输入至所述第一减法器的减数端，所述输入信号和所述第二积分输出信号进行减法运算，得到反馈输出信号；其中，所述第二积分输出信号是将所述第一积分输出信号进行积分运算得到；将所述反馈输出信号进行积分运算，得到第一积分输出信号。3.如权利要求2所述的抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，所述将所述反馈输出信号进行积分运算，得到第一积分输出信号，具体为：将所述反馈输出信号输入至第一积分器的输入端，在所述第一积分器的输出端得到所述第一积分输出信号；其中，所述第一积分器的表达为：其中，f
FI
(s)为所述第一积分器的拉普拉斯传递函数，T
W
为窗口时间长度。4.如权利要求3所述的抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，所述第二积分输出信号是将所述第一积分输出信号进行积分运算得到，具体为：将所述第一积分输出信号输入至第二积分器的输入端，在所述第二积分器的输出端得到所述第二积分输出信号；其中，所述第二积分器的表达为：其中，f
SI
(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；T
W
为所述窗口时间长度。5.如权利要求1所述的抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，所述通过将所述输入信号和所述第一加法器输出信号进行延时数值运算处理，构造抛物线型窗函数，具体为：将所述输入信号进行延时处理，获得第一延时输出信号；将所述第一延时输出信号输入至第二减法器减数端，将所述输入信号输入至所述第二减法器被减数端，在所述第二减法器中将所述输入信号减去所述第一延时输出信号，得到第二减法器输出信号；将所述第二减法器输出信号输入至第二加法器的第一输入端，将所述第一加法器输出信号输入至所述第二加法器的第二输入端，在所述第二加法器中将所述第二减法器输出信号与所述第一加法器输出信号相加，得到第二加法器输出信号；根据所述第二加法器输出信号，构造所述抛物线型窗函数。6.如权利要求1所述的抛物线型窗函数的构造方法，其特征在于，所述将所述第一积分输出信号进行延时叠加处理，得到第一加法器输出信号，具体为：将所述第一积分输出信号输入至第二延时器的输入端，在所述第二延时器的输出端得
到第二延时输出信号；其中，所述第二延时器的表达为：其中，f
L:B
(s)为所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦攀，胡卫，黄诗文，王增彬，陶然，王钤，
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：