1/4余弦型窗函数信号的生成装置及滤波信号的生成系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置及滤波信号的生成系统，所述装置包括：第一减法器、第二减法器、第一积分器、第二积分器、延时器、加法器和第一比例控制器；所述第一减法器、所述第一积分器和所述第二积分器依次连接，所述第二积分器分别与所述第一减法器、所述延时器和所述加法器连接，所述第二积分器与所述第一减法器连接形成闭环反馈，所述延时器和所述加法器连接，所述加法器和所述第一比例控制器连接，所述第一比例控制器和所述第二减法器连接。本发明专利技术可以依次结合减法器、积分器、延时器、加法器对输入信号生成新型窗函数，区别于现有窗函数，用于构造最速跟踪滤波器，实现了最速滤波跟踪，突破了指数型跟踪机制，能提升滤波处理的效果和滤波性能。能提升滤波处理的效果和滤波性能。能提升滤波处理的效果和滤波性能。

【技术实现步骤摘要】
1/4余弦型窗函数信号的生成装置及滤波信号的生成系统


[0001]本专利技术涉及信号处理和工业过程控制的
，尤其涉及一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置及滤波信号的生成系统。

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
，首选的基础控制技术就是大量运用的比例
‑
积分
‑
微分(proportional
‑
integral
‑
derivative，PID)控制器，该技术在工业过程控制的基础控制地位至今难以撼动。从工业控制技术发展来看，如火电机组深度调峰、快速调频的要求，PID控制技术已经不能满足调控过程需要。今天看来，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，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。实现取代PID的本质是从跟踪滤波机制的角度突破FOIF的指数型跟踪滤波机制，即需找到实现最速跟踪滤波机制，构造最速跟踪滤波器的窗函数。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置及滤波信号的生成系统，生成新型窗函数，区别于现有窗函数，用于构造最速跟踪滤波器，实现了最速滤波跟踪，突破了指数型跟踪机制，能提升滤波处理的效果和滤波性能。
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置，所述装置包括：第一减法器、第二减法器、第一积分器、第二积分器、延时器、加法器和第一比例控制器；
[0006]所述第一减法器、所述第一积分器和所述第二积分器依次连接，所述第二积分器分别与所述第一减法器、所述延时器和所述加法器连接，所述第二积分器分别与所述第一减法器形成闭环反馈，所述加法器和所述第一比例控制器连接，所述第一比例控制器和所述第二减法器连接，所述延时器和所述加法器连接；
[0007]输入信号依次经过所述第一减法器、所述第一积分器和所述第二积分器得到第二积分输出信号，所述第二积分输出信号输入至所述第一减法器，形成闭环反馈；所述第二积分输出信号输入至所述延时器得到延时信号，，所述第二积分输出信号输入至所述加法器，所述加法器将所述第二积分输出信号和所述延时信号相加得到加法信号，所述第一比例控制器对所述加法信号进行比例控制得到第一比例信号，所述第二减法器对所述第一比例信号和所述输入信号进行减法处理得到1/4余弦型窗函数信号。
[0008]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一积分器的表达式为：
[0009][0010]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。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二积分器的表达式为：
[0012][0013]其中，f
SI
(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；T
W
为窗口时间长度。
[0014]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述延时器的表达式为：
[0015][0016]T
L
＝T
W
[0017]其中，f
L
(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数；T
L
为延时时间常数，T
W
为窗口时间长度。
[0018]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一比例控制器的表达式为：
[0019]f
K
(s)＝K
P
[0020]其中，f
k
(s)为所述第一比例控制器的拉普拉斯传递函数；K
P
为第一比例控制器的增益。
[0021]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述1/4余弦型窗函数信号的表达式为：
[0022][0023]其中，f
QCW
(s)为所述1/4余弦型窗函数信号的拉普拉斯传递函数；T
W
为窗口时间长度；T
L
为延时时间常数；K
P
为所述第一比例控制器的比例增益。
[0024]在第一方面的一种可能的实现方式中，所述T
L
＝T
W
。
[0025]本专利技术实施例的第二方面提供了一种滤波信号的生成系统，所述系统包括：如上所述的1/4余弦型窗函数信号的生成装置、第三积分器和第二比例控制器；
[0026]所述1/4余弦型窗函数信号的生成装置、所述第三积分器和所述第二比例控制器依次连接；
[0027]所述1/4余弦型窗函数信号的生成装置将1/4余弦型窗函数信号至所述第三积分器进行积分处理，所述第三积分器将积分处理后的信号传输至所述第二比例控制器进行比例调控得到滤波信号。
[0028]在第二方面的一种可能的实现方式中，所述滤波信号的生成系统的表达式为：
[0029][0030]其中，f
FTF
(s)为所述滤波信号的生成系统的拉普拉斯传递函数；f
QCW
(s)为所述1/4余弦型窗函数信号的拉普拉斯传递函数；T
I
为积分时间；T
W
为窗口时间长度；K
B:P
为所述第二比例控制器的比例增益。
[0031]在第二方面的一种可能的实现方式中，所述
[0032]相比于现有技术，本专利技术实施例提供的一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置及
滤波信号的生成系统，其有益效果在于：本专利技术可以依次结合减法器、积分器、延时器、加法器对输入信号生成1/4余弦型窗函数信号，区别于现有窗函数，用于构造最速跟踪滤波器，实现了最速滤波跟踪，突破了指数型跟踪机制，能提升滤波处理的效果和滤波性能。
附图说明
[0033]图1是本专利技术一实施例提供的一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置的结构示意图；
[0034]图2是本专利技术一实施例提供的第二积分器输出的积分信号波形图；
[0035]图3是本专利技术一实施例提供的延时器输出的延时信号波形图；
[0036]图4是本专利技术一实施例提供的1/4余弦型窗函数信号的波形图；
[0037]图5是本专利技术一实施例提供的1/4余弦型窗函数信号的生成装置与一阶惯性滤波器的输出波形对比图；
[0038]图6是本专利技术一实施例提供的一种滤波信号的生成系统的结构示意图；
[0039]图7是本专利技术一实施例提供的滤波信号的生成系统输出的信号波形图；
[0040]图8是本专利技术一实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1/4余弦型窗函数信号的生成装置，其特征在于，所述装置包括：第一减法器、第二减法器、第一积分器、第二积分器、延时器、加法器和第一比例控制器；所述第一减法器、所述第一积分器和所述第二积分器依次连接，所述第二积分器分别与所述第一减法器、所述延时器和所述加法器连接，所述第二积分器分别与所述第一减法器形成闭环反馈，所述延时器和加法器连接，所述加法器和所述第一比例控制器连接，所述第一比例控制器和所述第二减法器连接；输入信号依次经过所述第一减法器、所述第一积分器和所述第二积分器得到第二积分输出信号，所述第二积分输出信号输入至所述第一减法器，形成闭环反馈；所述第二积分输出信号输入至所述延时器得到延时信号，所述第二积分输出信号输入至所述加法器，所述加法器将所述第二积分输出信号和所述延时信号相加得到加法信号，所述第一比例控制器对所述加法信号进行比例控制得到第一比例信号，所述第二减法器对所述第一比例信号和所述输入信号进行减法处理得到1/4余弦型窗函数信号。2.根据权利要求1所述的1/4余弦型窗函数信号的生成装置，其特征在于，所述第一积分器的表达式为：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。3.根据权利要求1所述的1/4余弦型窗函数信号的生成装置，其特征在于，所述第二积分器的表达式为：其中，f
SI
(s)为所述第二积分器的拉普拉斯传递函数；T
W
为窗口时间长度。4.根据权利要求1所述的1/4余弦型窗函数信号的生成装置，其特征在于，所述延时器的表达式为：T
L
＝T
W
其中，f
L
(s)为所述延时器的拉普拉斯传递函数；T
L
为延时时间常数，T
W
为窗口时间长度。5.根据权利要求1所述的1/4余弦型窗函数信号的生成装置，其特征在于，所述第一比例控制器的表达式为：f
K
(s)＝K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦攀，姜宇，夏亚君，欧小波，刘梦娜，陈磊，
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：