[实用新型]一种基于FPGA实现的分数阶积分器

权利要求书

1.一种基于FPGA实现的分数阶积分器，其特征在于，包括：

量化模块，用于量化分数阶积分器的系数，得到分数阶积分器时域下的差分表达式；

FPGA模块，用于根据所述差分表达式，将所述分数阶积分器的实现分解为无反馈结构的零点系数的FPGA实现、无反馈结构的极点系数的FPGA实现及无反馈结构的顶层运算的FPGA实现。

2.根据权利要求1所述的分数阶积分器，其特征在于，所述量化模块，包括：

获取子模块，用于获取分数阶积分器的标准传递函数；

变形子模块，用于将所述标准传递函数变形为分数阶传递函数；

量化子模块，用户对所述分数阶传递函数的系数进行量化；

输出子模块，用于根据量化后的系数，输出所述分数阶传递函数时域下的差分表达式。

3.根据权利要求2所述的分数阶积分器，其特征在于，所述量化子模块，还用于将量化后的分数阶传递函数分母系数的第一项设置为2的整数次幂次方的形式。

4.根据权利要求2所述的分数阶积分器，其特征在于，若所述标准传递函数包括：比例系数、积分系数和半阶积分算子，则所述变形子模块，包括：

接收子模块，用于接收用户设定的比例系数和积分系数；

展开子模块，用于采用预设的积分算法将所述半阶积分算子展开；

代入子模块，用于将所述比例系数、积分系数和展开后的半阶积分算子代入到所述标准传递函数中，将所述标准传递函数变形为分数阶传递函数。

5.根据权利要求4所述的分数阶积分器，其特征在于，所述展开子模块，具体用于采用Al-aloui算法对所述半阶积分算子进行数值逼近，以将所述半阶积分算子展开。

6.根据权利要求1所述的分数阶积分器，其特征在于，所述FPGA模块，包括：

求差子模块，用于对零点系数的FPGA实现结果与极点系数的FPGA实现结果做差运算；

移位子模块，用于对所述求差子模块输出的结果进行移位；

截位子模块，用于将所述移位子模块输出的结果截位后输出。

7.根据权利要求6所述的分数阶积分器，其特征在于，所述FPGA模块，还包括：

第一移位相加子模块，用于实现所述零点系数的常系数乘法运算；

第一求和子模块，用于对所述第一移位相加子模块的运算结果求和，以输出零点系数的FPGA实现结果；

第二移位相加子模块，用于实现所述极点系数的常系数乘法运算；

第二求和子模块，用于对所述第二移位相加子模块的运算结果求和，以输出极点系数的FPGA实现结果。

8.根据权利要求1所述的分数阶积分器，其特征在于，所述零点系数的FPGA实现与极点系数的FPGA实现皆采用FIR滤波器实现时所使用的方法。