[发明专利]基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法

说明书

本发明公开了基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法，属于控制理论和信号处理的技术领域。该方法采样控制分离的原理，利用微处理器的高速定时器产生固定延时触发采样来实现分数阶延时采样，进而实现分数阶延时环节，采用定时器计数每个控制周期开始后的固定延时并在固定延时届满时触发采样模块对输入量进行分数阶延时采样，固定延时根据分数阶延时拍数与控制周期的乘积即可确定，在下个控制器计算周期内，利用上个周期内采样到的分数阶信号进行计算，随后的其他实现和传统的控制系统实现类似，设计简单，不需要计算太多参数，不存在近似拟合的情况。

技术领域

本发明公开了基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法，属于控制理论和信号处理的技术领域。

背景技术

在数字控制系统中，特别是控制更新频率较低的控制系统中，往往需要实现一个分数阶延时环节。之前的实现方案一直是通过插值法和FIR原理去实现，但是这种方案是一种近似拟合的方案，在幅值上会有高频衰减，不能在全频带保持其信号直通；且其精度和需要的内存资源是相互制约的，不能利用较少的内存资源实现高精度分数阶延时环节。所以之前的方案不是一种最佳的解决方案。本申请旨在基于采样控制分离原理提出能够以较少内存资源实现高精度分数阶延时的解决方案。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法，基于采样控制分离原理以较少内存资源实了现高精度分数阶延时，解决了插值法和FIR原理实现的分数阶延时环节存在近似拟合情况、信号的采集精度与需要的内存存在相互制约关系的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法，采用定时器计数每个控制周期开始后的固定延时并在固定延时届满时触发采样模块对输入量进行分数阶延时采样，所述固定延时为分数阶延时拍数与控制周期的乘积。

作为基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法的进一步优化方案，该方法适用于分数阶延时环节和整数阶环节为串联关系的数字控制系统，根据分数阶延时环节的延时拍数与控制周期的乘积确定固定延时，再根据固定延时和定时器的输出频率确定定时器的计数次数。

作为基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法的进一步优化方案，该方法适用于分数阶超前环节和整数阶环节为串联关系的数字控制系统，将分数阶超前环节等效为分数阶延时环节和1拍超前环节的串联单元，根据等效分数阶延时环节的延时拍数与控制周期的乘积确定等效分数阶延时环节的固定延时，再根据等效分数阶延时环节的固定延时和定时器的输出频率确定定时器的计数次数。

作为基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法的进一步优化方案，该方法适用于包含多个分数阶延时环节和/或多个分数阶超前环节的数字控制系统，

对于分数阶延时环节：根据分数阶延时环节的延时拍数与控制周期的乘积确定分数阶延时环节的固定延时，再根据分数阶延时环节的固定延时和定时器的输出频率确定实现分数阶延时环节所需的定时器计数次数；

对于分数阶超前环节：将分数阶超前环节等效为分数阶延时环节和1拍超前环节的串联单元，根据等效分数阶延时环节的延时拍数与控制周期的乘积确定等效分数阶延时环节的固定延时，再根据等效分数阶延时环节的固定延时和定时器的输出频率确定实现等效分数阶延时环节所需的定时器计数次数。

作为基于采样控制分离原理的分数阶延时实现方法的进一步优化方案，该方法适用于分数阶滤波器。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：