熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法及其裝置，通過對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列，然后將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出后進行第一低通濾波；再逆向輸出使數(shù)據(jù)恢復(fù)正向之后進行第二低通濾波，獲取第二低通濾波數(shù)據(jù)序列；取所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)用于熱工過程控制。能夠?qū)崿F(xiàn)熱工過程信號的有效低通濾波處理，減小噪聲干擾影響，同時所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)，可保證濾波輸出數(shù)據(jù)具有良好的實時性，使濾波處理后的數(shù)據(jù)具有超前的相位特性，能夠顯著提高過程系統(tǒng)的魯棒性或穩(wěn)定性裕度。
【專利說明】熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電廠熱工過程自動控制的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種熱工過程數(shù)據(jù) 濾波方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在熱工過程控制工程實踐中，過程信號受到各種噪聲干擾的情況是普遍存在的。 通過對過程信號進行低通濾波處理來減小噪聲干擾的影響是經(jīng)常用到的一種方法。
[0003] 然而，對過程信號的低通濾波處理又一定程度影響了過程系統(tǒng)的性能，如低通濾 波環(huán)節(jié)的滯后相位特性增加了過程系統(tǒng)的階數(shù)，使過程系統(tǒng)的魯棒性或穩(wěn)定性裕度有所降 低，從而使熱工過程自動控制變得不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有的熱工過程自動控制技術(shù)對過程信號的低通濾波處理影響了過程系統(tǒng) 的性能，使過程系統(tǒng)的魯棒性或穩(wěn)定性裕度有所降低，從而使熱工過程自動控制變得不穩(wěn) 定的問題，本發(fā)明提供一種熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法及其裝置，能夠在實現(xiàn)過程信號的有效 低通濾波同時，又可在一定程度上提高過程系統(tǒng)的魯棒性或穩(wěn)定性裕度。
[0005] -種熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，包括以下步驟：
[0006] 對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣點的數(shù) 據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列；
[0007] 將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲得第一輸出數(shù)據(jù)序列；
[0008] 對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，獲取第一低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲 存；
[0009] 對所述第一低通濾波數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲取第二輸出數(shù)據(jù)序列；
[0010] 對所述第二輸出數(shù)據(jù)序列進行第二低通濾波，獲取第二低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲 存；
[0011] 取所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)，用于熱工過 程控制。
[0012] 一種熱工過程數(shù)據(jù)濾波裝置，包括：
[0013] 輸入數(shù)據(jù)獲取模塊，用于對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序 正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列；
[0014] 第一數(shù)據(jù)逆向模塊，用于將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲得第一輸出 數(shù)據(jù)序列；
[0015] 第一低通濾波模塊，用于對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，獲取第一 低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲存；
[0016] 第二數(shù)據(jù)逆向模塊，用于對所述第一低通濾波數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲取 第二輸出數(shù)據(jù)序列；
[0017] 第二低通濾波模塊，用于對所述第二輸出數(shù)據(jù)序列進行第二低通濾波，獲取第二 低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲存；
[0018] 數(shù)據(jù)輸出模塊，用于取所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸 出數(shù)據(jù)，用于熱工過程控制。
[0019] 本發(fā)明的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法及其裝置中，通過對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采 樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù) 序列，然后將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出后進行第一低通濾波；再逆向輸出使數(shù) 據(jù)恢復(fù)正向之后，進行第二低通濾波，獲取第二低通濾波數(shù)據(jù)序列；取所述第二低通濾波數(shù) 據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)，用于熱工過程控制。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)熱工過程 信號的有效低通濾波處理，減小噪聲干擾影響，同時所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一 個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)，可保證濾波輸出數(shù)據(jù)具有良好的實時性，使濾波處理后的數(shù) 據(jù)具有超前的相位特性，能夠顯著提高過程系統(tǒng)的魯棒性或穩(wěn)定性裕度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法的流程示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明熱工過程數(shù)據(jù)濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 請參閱圖1，圖1是本發(fā)明熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法的流程示意圖。
[0023] 所述熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，包括以下步驟：
[0024] S101，對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣 點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列；
[0025] 在本步驟中，按相等的采樣間隔對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時 間順序正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)長度為N的輸入數(shù)據(jù)序列，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù) 長度N等于熱工過程系統(tǒng)一次階躍響應(yīng)開始到穩(wěn)定的序列長度。
[0026] 即在計算機采樣控制系統(tǒng)中，按相等的采樣間隔T對輸入數(shù)據(jù)U(t)進行采樣，形 成了 U(1)、U(2).......U(N-1)、U(N)等N個輸入數(shù)據(jù)序列，N為數(shù)據(jù)序列的長度。 取預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度N等于熱工過程系統(tǒng)一次階躍響應(yīng)開始到趨于穩(wěn)定的序列長度。
[0027] 按時間前后順序看，所述輸入數(shù)據(jù)序列的N點始終為實時數(shù)據(jù)，除此之外均為歷 史數(shù)據(jù)。
[0028] 按照時間前后順序，正向存儲所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列。即按1、2、 3.......N-l、N的順序儲存所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度N的輸入數(shù)據(jù)序列。
[0029] 設(shè)所述輸入數(shù)據(jù)序列的原輸入信號時域函數(shù)為R(t)，則對應(yīng)的頻域函數(shù)為： R(e>T)，典型的原輸入信號包括：溫度、壓力、流量等信號。
[0030] S102,將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲得第一輸出數(shù)據(jù)序列；
[0031] 在本步驟中，將所述輸入數(shù)據(jù)序列逆向輸出，即：按N、N-1.......2、1的順 序輸出所述輸入數(shù)據(jù)序列，得到第一輸出數(shù)據(jù)序列。
[0032] 將所述輸入數(shù)據(jù)序列逆向輸出，本質(zhì)上是在時域上進行反褶，反褶后的時域函數(shù) 為R(_t)，根據(jù)傅里葉變換性質(zhì)，反褶后對應(yīng)的頻域函數(shù)為：R( ei_uT)。
[0033] S103,對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，獲取第一低通濾波數(shù)據(jù)序列 并儲存；
[0034] 在本步驟中，對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，所述第一低通濾波可 以采用本領(lǐng)域常用的各種低通濾波方式，在此不再一一列舉。
[0035] 優(yōu)選的，所述第一低通濾波的環(huán)節(jié)為增益為1的一階慣性環(huán)節(jié)，其頻域函數(shù)為：
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，包括以下步驟： 對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)， 獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列； 將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲得第一輸出數(shù)據(jù)序列； 對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，獲取第一低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲存； 對所述第一低通濾波數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲取第二輸出數(shù)據(jù)序列； 對所述第二輸出數(shù)據(jù)序列進行第二低通濾波，獲取第二低通濾波數(shù)據(jù)序列并儲存； 取所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù)據(jù)，用于熱工過程控 制。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，對熱工過程的輸入數(shù)據(jù) 進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸 入數(shù)據(jù)序列的步驟包括： 按相等的采樣間隔對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各 個采樣點的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)長度為N的輸入數(shù)據(jù)序列，其中，所述數(shù)據(jù)長度N等于熱工過程 系統(tǒng)一次階躍響應(yīng)開始到穩(wěn)定的序列長度。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，對所述第一輸出數(shù)據(jù)序 列進行第一低通濾波的步驟中，所述第一低通濾波的環(huán)節(jié)為增益為1的一階慣性環(huán)節(jié)，其 頻域函數(shù)為：

為幅頻增益，單位無量綱；Tal為慣性常數(shù)，單位s ; ω為角頻率， 單位rad/s;-arctan(Talc〇)為相頻相角，負表示滯后，單位° ;j為虛數(shù)單位。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，對所述第二輸出數(shù)據(jù)序 列進行第二低通濾波的步驟中，所述第二低通濾波的環(huán)節(jié)為增益為1的一階慣性環(huán)節(jié)，其 頻域函數(shù)為：

為幅頻增益，單位無量綱；Ta2為慣性常數(shù)，單位s ; ω為角頻率， 單位rad/s;-arctan(Ta2c〇)為相頻相角，負表示滯后，單位° ;j為虛數(shù)單位。
5. 如權(quán)利要求1至4任意一項所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，所述第一低 通濾波的慣性常數(shù)大于所述第二低通濾波的慣性常數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波方法，其特征在于，所述第一低通濾波的慣 性常數(shù)和所述第二低通濾波的慣性常數(shù)的關(guān)系為：2Ta2>Tal>Ta2 ;其中，Tal為所述第一低 通濾波的慣性常數(shù)，Ta2為所述第二低通濾波的慣性常數(shù)。
7. -種熱工過程數(shù)據(jù)濾波裝置，其特征在于，包括： 輸入數(shù)據(jù)獲取模塊，用于對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向 儲存各個采樣點的數(shù)據(jù)，獲取具有預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)長度的輸入數(shù)據(jù)序列； 第一數(shù)據(jù)逆向模塊，用于將所述輸入數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲得第一輸出數(shù)據(jù) 序列； 第一低通濾波模塊，用于對所述第一輸出數(shù)據(jù)序列進行第一低通濾波，獲取第一低通 濾波數(shù)據(jù)序列并儲存； 第二數(shù)據(jù)逆向模塊，用于對所述第一低通濾波數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)逆向輸出，獲取第二 輸出數(shù)據(jù)序列； 第二低通濾波模塊，用于對所述第二輸出數(shù)據(jù)序列進行第二低通濾波，獲取第二低通 濾波數(shù)據(jù)序列并儲存； 數(shù)據(jù)輸出模塊，用于取所述第二低通濾波數(shù)據(jù)序列中最后一個采樣點的數(shù)據(jù)為輸出數(shù) 據(jù)，用于熱工過程控制。
8. 如權(quán)利要求7所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入數(shù)據(jù)獲取模塊 按相等的采樣間隔對熱工過程的輸入數(shù)據(jù)進行采樣，并按照采樣時間順序正向儲存各個采 樣點的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)長度為N的輸入數(shù)據(jù)序列，其中，所述數(shù)據(jù)長度N等于熱工過程系統(tǒng) 一次階躍響應(yīng)開始到穩(wěn)定的序列長度。
9. 如權(quán)利要求7或者8所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述第一低通濾波 模塊的慣性常數(shù)大于所述第二低通濾波模塊的慣性常數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的熱工過程數(shù)據(jù)濾波系統(tǒng)，其特征在于，所述第一低通濾波模塊 的慣性常數(shù)和所述第二低通濾波模塊的慣性常數(shù)的關(guān)系為：2Ta2>Tal>Ta2 ;其中，Tal為所 述第一低通濾波的慣性常數(shù)，Ta2為所述第二低通濾波的慣性常數(shù)。
【文檔編號】G06F19/00GK104050363SQ201410250993
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李軍, 萬文軍 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院