[发明专利]一种高频噪声功率增益的自动跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种高频噪声功率增益的自动跟踪系统，其特征在于，包括：

改进新型基础控制器，用于获取控制器输入信号并输出控制器输出信号；

一阶惯性滤波器，用于获取所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数原始值，并输出噪声滤波参数控制值和超前时间常数控制值；

超前滞后观测器，用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值，并输出观测器输出信号；

高频噪声功率增益计算模块，用于获取所述控制器输入信号和所述观测器输出信号，并输出第二高频噪声功率增益；

非线性偏差积分控制模块，用于获取预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益，并输出积分控制信号；

乘法器，用于获取所述积分控制信号和所述噪声滤波参数原始值，并输出惯性滞后时间常数给定至所述一阶惯性滤波器和所述超前滞后观测器；

自动跟踪模块，用于输出启停信号至所述一阶惯性滤波器和所述非线性偏差积分控制模块；其中，所述启停信号为1时表示自动跟踪状态，所述启停信号为0时表示停止状态；

具体地，

所述改进新型基础控制器包括输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块、噪声滤波器和噪声滤波参数选择模块；

所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；

所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；

所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；

所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；

所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；

所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；

所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；

所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；

所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；

所述噪声滤波参数选择模块的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；

所述噪声滤波参数选择模块的输入端用于获取所述噪声滤波参数原始值和所述噪声滤波参数控制值；

所述改进新型基础控制器的参数表达式为：

INFC＝K_IGCHEI(s)NF(s),

K_GC＝1+K_FGC,

其中，INFC(s)为所述改进新型基础控制器的传递函数；K_IGC为输入增益控制模块的高效积分器增益；HEI(s)为高效积分器的传递函数；ICFA(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；n_ICFA为所述第一惯性组合滤波器的阶次；T_HEI为所述高效积分器的时间常数；HPLO(s)为新型基础控制器的传递函数；K_FGC为反馈增益控制模块的增益；K_GC为增益补偿模块的增益；ICFB(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；n_ICFB为所述第二惯性组合滤波器的阶次；T_HPLO为改进新型基础控制器的时间常数；NF(s)为噪声滤波器的传递函数；T_NFP为所述噪声滤波器的噪声滤波参数；

所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；

所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；

所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号；

所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前滞后观测器的参数表达式为：

L/L:O(s)＝LL(s)ILL(s),

LL(s)＝1+T_LLs,T_LL＝LTCCV(t),

T_ILL＝ILTCG(t)

其中，L/L:O(s)为超前滞后观测器的传递函数；LL(s)为超前单元的传递函数；T_LL为超前单元的超前时间常数；LTCCV(t)为超前时间常数控制值；ILL(s)为惯性滞后单元的传递函数；T_ILL为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；

ILTCG(t)为惯性滞后时间常数给定；

所述非线性偏差积分控制模块包括平方根运算单元、比较器和积分控制器；

所述平方根运算单元用于获取预设的高频噪声功率增益给定并输出第一平方根运算信号至所述比较器，所述平方根运算单元还用于获取所述第二高频噪声功率增益并输出第二平方根运算信号至所述比较器；

所述比较器用于获取所述第一平方根运算信号和所述第二平方根运算信号，并输出比较信号；

所述积分控制器用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；

所述积分控制器还用于获取来自所述积分控制器的TI输入端的常数1；

所述比较器的参数表达式为：

IS_G(t)＝S_SRO:A(t),

IS_F(t)＝S_SRO:B(t)

其中，S_C(t)为比较信号；IS_G(t)为比较器的正端输入信号；S_SRO:A(t)为第一平方根运算信号；IS_F(t)为比较器的负端输入信号；S_SRO:B(t)为第二平方根运算信号；DZ_C为比较器的死区；

所述高频噪声功率增益计算模块的参数表达式为：

OS_SO:B(t)＝[OS_HPF:B(t)]²,

OS_SO:A(t)＝[OS_HPF:A(t)]²

其中，HFNPG(t)为第二高频噪声功率增益；L^-1表示拉普拉斯反变换；MVO:B(s)为平均值运算B的传递函数；HPF:B(s)为高通滤波B的传递函数；OS_HPF:B(t)为高通滤波B输出信号；OS_SO:B(t)为平方运算B输出信号；IS:B(t)为输入信号B；MOV:A(s)为平均值运算A的传递函数；HPF:A(s)为高通滤波A的传递函数；OS_HPF:A(t)为高通滤波A输出信号；OS_SO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；MVO:A(s)为平均值运算A的传递函数；OS_SO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；T_MT为MVO:B(s)和MVO:A(s)共同的平均时间长度；T_HPF为HPF:B(s)和HPF:A(s)共同的高通滤波时间常数。

2.一种高频噪声功率增益的自动跟踪方法，其特征在于，包括：

将控制器输入信号输入至改进新型基础控制器，得到控制器输出信号；

将所述改进新型基础控制器的噪声滤波参数原始值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声滤波参数控制值和超前时间常数控制值；

将所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值输入至超前滞后观测器，得到观测器输出信号；

将所述控制器输入信号和所述观测器输出信号输入至高频噪声功率增益计算模块，得到第二高频噪声功率增益；

将预设的高频噪声功率增益给定和所述第二高频噪声功率增益输入至非线性偏差积分控制模块，得到积分控制信号；还包括：

将自动跟踪模块输出的启停信号输入至所述一阶惯性滤波器和所述非线性偏差积分控制模块；其中，所述启停信号为1时表示自动跟踪状态，所述启停信号为0时表示停止状态；

将所述积分控制信号和所述噪声滤波参数原始值输入至乘法器，得到惯性滞后时间常数给定；

将所述惯性滞后时间常数给定输入至所述一阶惯性滤波器和所述超前滞后观测器；

具体地，

所述改进新型基础控制器包括输入增益控制模块、加法器、第一惯性组合滤波器、减法器、反馈增益控制模块、第二惯性组合滤波器、增益补偿模块、噪声滤波器和噪声滤波参数选择模块；

所述输入增益控制模块的输出端与所述加法器的第一加数端连接；

所述第一惯性组合滤波器的输入端与所述加法器的输出端连接；

所述第一惯性组合滤波器的输出端与所述加法器的第二加数端连接；

所述加法器的输出端与所述减法器的被减数端连接；

所述减法器的输出端与所述反馈增益控制模块的输入端连接；

所述反馈增益控制模块的输出端与所述第二惯性组合滤波器的输入端连接；

所述第二惯性组合滤波器的输出端与所述减法器的减数端连接；

所述减法器的输出端与所述增益补偿模块的输入端连接；

所述增益补偿的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；

所述噪声滤波参数选择模块的输出端与所述噪声滤波器的输入端连接；

所述噪声滤波参数选择模块的输入端用于获取所述噪声滤波参数原始值和所述噪声滤波参数控制值；

所述改进新型基础控制器的参数表达式为：

INFC(s)＝K_IGCHEI(s)NF(s)

K_GC＝1+K_FGC，

其中，INFC(s)为所述改进新型基础控制器的传递函数；K_IGC为输入增益控制模块的增益；HEI(s)为高效积分器的传递函数；ICFA(s)为第一惯性组合滤波器的传递函数；n_ICFA为所述第一惯性组合滤波器的阶次；T_HEI为所述高效积分器的时间常数；HPLO(s)为新型基础控制器的传递函数；K_FGC为反馈增益控制模块的增益；K_GC为增益补偿模块的增益；ICFB(s)为第二惯性组合滤波器的传递函数；n_ICFB为所述第二惯性组合滤波器的阶次；T_HPLO为改进新型基础控制器的时间常数；NF(s)为噪声滤波器的传递函数；T_NFP为所述噪声滤波器的噪声滤波参数；

所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前单元的输出端与所述惯性滞后单元的输入端连接；

所述超前单元用于获取所述控制器输出信号和所述超前时间常数控制值；

所述惯性滞后单元用于获取所述惯性滞后时间常数给定并输出观测器输出信号；

所述超前滞后观测器包括超前单元和惯性滞后单元；

所述超前滞后观测器的参数表达式为：

L/L:O(s)＝LL(s)ILL(s),

LL(s)＝1+T_LLs,T_LL＝LTCCV(t),

T_ILL＝ILTCG(t)

其中，L/L:O(s)为超前滞后观测器的传递函数；LL(s)为超前单元的传递函数；T_LL为超前单元的超前时间常数；LTCCV(t)为超前时间常数控制值；ILL(s)为惯性滞后单元的传递函数；T_ILL为惯性滞后单元的惯性滞后时间常数；

ILTCG(t)为惯性滞后时间常数给定；

所述非线性偏差积分控制模块包括平方根运算单元、比较器和积分控制器；

所述平方根运算单元用于获取预设的高频噪声功率增益给定并输出第一平方根运算信号至所述比较器，所述平方根运算单元还用于获取所述第二高频噪声功率增益并输出第二平方根运算信号至所述比较器；

所述比较器用于获取所述第一平方根运算信号和所述第二平方根运算信号，并输出比较信号；

所述积分控制器用于获取所述比较信号，并输出积分控制信号；还包括：将常数1输入至所述积分控制器的TI输入端；

所述比较器的参数表达式为：

IS_G(t)＝S_SRO:A(t),

IS_F(t)＝S_SRO:B(t)

其中，S_C(t)为比较信号；IS_G(t)为比较器的正端输入信号；S_SRO:A(t)为第一平方根运算信号；IS_F(t)为比较器的负端输入信号；S_SRO:B(t)为第二平方根运算信号；DZ_C为比较器的死区；

所述高频噪声功率增益计算模块的参数表达式为：

OS_SO:B(t)＝[OS_HPF:B(t)]²,

OS_SO:A(t)＝[OS_HPF:A(t)]²

其中，HFNPG(t)为第二高频噪声功率增益；L^-1表示拉普拉斯反变换；MVO:B(s)为平均值运算B的传递函数；HPF:B(s)为高通滤波B的传递函数；OS_HPF:B(t)为高通滤波B输出信号；OS_SO:B(t)为平方运算B输出信号；IS:B(t)为输入信号B；MOV:A(s)为平均值运算A的传递函数；HPF:A(s)为高通滤波A的传递函数；OS_HPF:A(t)为高通滤波A输出信号；OS_SO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；MVO:A(s)为平均值运算A的传递函数；OS_SO:A(t)为平方运算A输出信号；IS:A(t)为输入信号A；T_MT为MVO:B(s)和MVO:A(s)共同的平均时间长度；T_HPF为HPF:B(s)和HPF:A(s)共同的高通滤波时间常数。