本发明专利技术提出控制对象的频谱分析方法，包括步骤：预设LCR振荡电路的电阻；其中，所述电阻的取值范围为：大于-2且小于0；获取系统控制对象的输入信号，以及获取系统控制对象的输出信号；将所述输入信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号；将所述输出信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号；比较所述第一响应信号和所述第二响应信号得到所述系统控制对象的频谱分析结果。本发明专利技术还提出控制对象的频谱分析装置，提高系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及エ业自动控制领域，特别是涉及控制对象的频谱分析方法和装置。
技术介绍
系统控制对象的频率特性是控制系统设计和參数调整的根本依据。频率特性辨识基本原理是系统控制对象在激励信号作用下，通过频率谱辨识方法分别得到系统或对象输入信号和输出信号在频域的频率谱特性，主要包括幅频谱特性、相频谱特性等。但是エ业过程系统的过程信号普遍受到各种内外随机噪声的干扰，噪声干扰对过程控制系统的频率特性辨识构成了不可忽视的影响。从系统频率特性辨识角度看，大多数的过程对象具有类似低通滤波器的特性，激励信号通过对象后，在对象低通截止频率之外的相对高频率信号将会有较大幅度的衰减，特别是在系统控制对象输出端存在较高强度的噪声干扰下，这些相对高频率信号的噪信比特性将显著的恶化，系统控制对象在这些相对高频率上的频率特性辨识质量通常是难以保证的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出控制对象的频谱分析方法，提高系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。为达到上述目的，采用的技术方案是控制对象的频谱分析方法，包括步骤预设LCR振荡电路的电阻；获取系统控制对象的输入信号；获取系统控制对象的输出信号；将所述输入信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号；将所述输出信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号； 比较所述第一响应信号和所述第二响应信号，得到所述系统控制对象的频谱分析结果。本专利技术方法首先设置LCR振荡器的电阻，经过LCR振荡电路的信号幅值随时间呈指数增强，这样噪声干扰的影响也就逐渐减弱，从而大幅度降低了输出频率信号的噪信比；然后将LCR振荡电路输出的信号，乘以ー个相匹配的收敛指数函数，最終得到仍是等幅输出的信号；但信号的噪信比特性已得到了显著的改善，从而在较强的噪声干扰环境下，显著提高了控制对象频域特性辨识质量，提高了系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。本专利技术的目的还在于提出控制对象的频谱分析方法，提高系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。为达到上述目的，采用的技术方案是控制对象的频谱分析装置，包括预配置単元，用于预设LCR振荡电路的电阻；第一获取单元，用于获取系统控制对象的输入信号；第二获取单元，用于获取系统控制对象的输出信号；第一信号处理单元，用于将所述输入信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号；第二信号处理单元，用于将所述输 出信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号；频谱分析単元，用于比较所述第一响应信号和所述第二响应信号，得到所述系统控制对象的频谱分析結果。本专利技术装置首先设置LCR振荡器的电阻，经过LCR振荡电路的信号幅值随时间呈指数增强，这样噪声干扰的影响也就逐渐减弱，从而大幅度降低了输出频率信号的噪信比；然后将LCR振荡电路输出的信号，乘以ー个相匹配的收敛指数函数，最終得到仍是等幅输出的信号；但信号的噪信比特性已得到了显著的改善，从而在较强的噪声干扰环境下，显著提高了控制对象频域特性辨识质量，提高了系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。附图说明图I为本专利技术方法的一个实施例流程图；图2为本专利技术方法的一个实施例示意图；图3为本专利技术装置的一个结构示意图。具体实施例方式为便于理解，下面将结合附图进行阐述。本专利技术提出控制对象的频谱分析方法，请參考图1，包括步骤S101、预设LCR振荡电路的电阻；S102、获取系统控制对象的输入信号，以及获取系统控制对象的输出信号；S103、将输入信号输入LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号；S104、将输出信号输入LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号；S105、比较第一响应信号和第二响应信号得到系统控制对象的频谱分析結果。本专利技术方法首先设置LCR振荡器的电阻，信号经过LCR振荡电路后，幅值随时间呈指数增强，这样噪声干扰的影响也就逐渐减弱，从而大幅度降低了输出频率信号的噪信比；然后将LCR振荡电路输出的信号，乘以ー个相匹配的收敛指数函数，最終得到仍是等幅输出的信号；但信号的噪信比特性已得到了显著的改善，从而在较强的噪声干扰环境下，显著提高了控制对象频域特性辨识质量，提高了系统的抗干扰能力，提高频谱分析的可靠性。图2是本专利技术的一个实施例示意图，系统控制对象的输出信号受到干扰信号的影响；获取输入系统控制对象的信号到LCR振荡电路，获取系统控制对象的输出信号到LCR振荡电路；经过LCR振荡电路后，再通过乘法器处理，然后进行频谱处理，输出频谱处理結果。其中，LCR振荡器电路由电感L、电容C、电阻R构成，在频率信号从电阻R端输出时，可以用下面的传递函数表述两者之间的关系c f71 ル)ル)x(s)T1TdS2+RT1S+ I ⑴式(I)中，R表不电阻；T1表不电容所对应的积分常数；Td表不电感所对应的微分常数；s表示复数频率単位。不失一般性，令Ti=Td=Tq,则式⑴转换为式⑵(;n-s)Iぐ！’(A Uf{s)-lm-T^+iu0s+i (2)其中，LCR振荡器中心频率W。为 I I = Itt = ~ -Si1I1D 1O八)式⑵単位阶跃响应为式⑷^(S) =,(7；, V+ 7^7；^ +1) (4)对式⑷进行拉氏反变换得到式(5)=如一)W 卜及2/4)如果式(5)中，一2〈R〈0，则式(5)输出正弦波信号的幅值是呈指数Z5toヅ发散的，简称为LCR发散振荡。但如果将式(5)乘以ー个收敛指数函数则得到式(6)ち =沙■。乃ひ)=ゾふ4-(ゅ/I —炉/4)式(6)输出正弦波信号仍然是等幅的，简单称为LCR发散收敛振荡。为了简化问题，当R取值范围较小时，如R| <0.2，则式(6)可以近似为式(7)，相比它的原式，其幅值和频率产生的误差约为±0. 5%，在工程上完全可以接受。Yf(t) 7^Rsin(Wot) (7)式(7)表明，在阶跃激励下，LCR发散收敛振荡输出为中心频率Coci的等幅正弦波信号。但实际上存在一个问题，随着时间的増加，式(5)输出正弦波信号的幅值将趋于无穷大，可能会造成物理设备计算出错，主要是数值范围的超限。因此在计算上加以限制。在其中一个实施方式中，在上述S102步骤前，预设获取系统控制对象的输入信号和输出信号的时间(例如在输出10个周期正弦波信号);当预设时间到，则停止当前的频谱分析。整理式(2)得到LCR振荡器闭环回路形式，为式(8) -(S) = Xi^l R y:,.y__R/U j ^R)'パ.卜外.)—^+ RTj + \~ l + [R/(7],s + R)]* [IHiatlS)]⑷实际必须通过闭环回路形式，即式(8)实现LCR振荡器功能。综上，本专利技术可以用于获取频域分析的数据源，优选地，该数据源为预设数频率的正弦波信号或正弦波响应信号。在其中一个实施方式中，上述S103步骤具体为将输入信号输入LCR振荡电路,得到第一发散信号；将第一发散信号乘以收敛函数，得到第一响应信号； 上述S104步骤具体为将输出信号输入LCR振荡电路,得到第二发散信号；将第二发散信号乘以收敛函数，得到第二响应信号；其中，收敛函数为ぜラ10)01 _ Coci为所述LCR振荡器的中心频率，R为与预设LCR振荡电路的电阻相同的电阻，t为时间。在其中一个实施方式中，上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.控制对象的频谱分析方法，其特征在于，包括步骤 预设LCR振荡电路的电阻；其中，所述电阻的取值范围为大于-2且小于O ; 获取系统控制对象的输入信号； 获取系统控制对象的输出信号； 将所述输入信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号； 将所述输出信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号； 比较所述第一响应信号和所述第二响应信号，得到所述系统控制对象的频谱分析结果。2.根据权利要求I所述的控制对象的频谱分析方法，其特征在于， 在所述获取系统控制对象的输入信号的步骤前，预设获取系统控制对象的输入信号和输出信号的时间；当预设时间到，则停止当前的频谱分析。3.根据权利要求I所述的控制对象的频谱分析方法，其特征在于， 所述将输入信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第一响应信号的步骤具体为 将所述输入信号输入所述LCR振荡电路，得到第一发散信号； 将所述第一发散信号乘以收敛函数，得到所述第一响应信号； 所述将输出信号输入所述LCR振荡电路，并进行收敛处理后得到第二响应信号的步骤具体为 将所述输出信号输入所述LCR振荡电路，得到第二发散信号； 将所述第二发散信号乘以收敛函数，得到所述第二响应信号； 其中，所述收敛函数为J 51i0y 为所述LCR振荡器的中心频率，R为与所述预设LCR振荡电路的电阻相同的电阻，t为时间。4.根据权利要求I至3任一项所述的控制对象的频谱分析方法，其特征在于， 所述比较第一响应信号和所述第二响应信号得到所述系统控制对象的频谱分析结果的步骤包括 获取所述第一响应信号的幅值信息和相位信息； 获取所述第二响应信号的幅值信息和相位信息； 比较所述第一响应信号的幅值信息与所述第二响应信号的幅值信息；以及，比较所述第一响应信号的相位信息与所述第二响应信号的相位信息； 输出比较结果。5.控制对象的频谱分析装置，其特征在于，包括 预配置单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：李军，万文军，张曦，庞志强，李鑫亮，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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