[发明专利]高性能超前观测器的高频噪声幅值增益的自动跟踪方法有效
| 申请号： | 202110588232.3 | 申请日： | 2021-05-26 |
| 公开（公告）号： | CN113311699B | 公开（公告）日： | 2022-06-14 |
| 发明（设计）人： | 李军 | 申请（专利权）人： | 广东电网有限责任公司;广东电网有限责任公司电力科学研究院 |
| 主分类号： | G05B13/02 | 分类号： | G05B13/02 |
| 代理公司： | 广州三环专利商标代理有限公司 44202 | 代理人： | 陈旭红;晏静文 |
| 地址： | 510000 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 性能 超前 观测器 高频 噪声 增益 自动 跟踪 方法 | ||
1.一种改进高性能超前观测器的高频噪声幅值增益的自动跟踪方法，其特征在于，包括：
获取改进高性能超前观测器的参数，根据所述改进高性能超前观测器的参数建立第二改进高性能超前观测器；获取噪声干扰源发出的噪声干扰信号，将所述噪声干扰信号作为第二改进高性能超前观测器的输入信号输入至所述第二改进高性能超前观测器，得到第二改进高性能超前观测器的输出信号；
将所述噪声干扰信号及所述第二改进高性能超前观测器的输出信号输入至高频噪声幅值增益计算单元，得到第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益；
获取预设高频噪声幅值增益，将所述预设高频噪声幅值增益及所述第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益输入至比较器，得到比较信号；
将所述比较信号输入至积分控制单元，得到积分控制信号；
获取噪声滤波器的原始滤波时间常数，将所述原始滤波时间常数及所述积分控制信号输入至乘法器，得到第二噪声滤波参数控制值；
获取改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数，将所述改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数及所述第二噪声滤波参数控制值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声参数控制值；
获取改进高性能超前观测器的输入信号，将所述改进高性能超前观测器的输入信号及所述噪声参数控制值输入至改进高性能超前观测器，得到改进高性能超前观测器的输出信号；具体地，
所述改进高性能超前观测器的传递函数为：
其中，IHPLO(s)为改进高性能超前观测器的传递函数，KGC为改进高性能超前观测器的补偿增益，KIPC为改进高性能超前观测器的内部比例控制的增益，NF(s)为噪声滤波器的传递函数，TNFP为噪声滤波器的噪声滤波参数，ESWF(s)为工程滑动窗滤波器的传递函数，nESWF为工程滑动窗滤波器的阶次，TIHPLO为改进高性能超前观测器的时间常数，s为拉普拉斯算子；
所述第二改进高性能超前观测器的传递函数为：
其中，IHPLO:S(s)为第二改进高性能超前观测器的传递函数，KGC:S为第二改进高性能超前观测器的第二补偿增益，KIPC:S为第二改进高性能超前观测器的第二内部比例控制的增益，NF:S(s)为第二噪声滤波器的传递函数，TNFP:S为第二噪声滤波器的第二噪声滤波参数，NFPCV:S(t)为第二噪声滤波参数控制值，ESWF:S(s)为第二工程滑动窗滤波器的传递函数，nESWF:S为第二工程滑动窗滤波器的第二阶次，TIHPLO:S为第二改进高性能超前观测器的第二时间常数，s为拉普拉斯算子；
所述比较器的传递函数为：
其中，SC(t)为比较器的传递函数，ISG(t)为比较器的给定端输入信号，HFNAGG为预设高频噪声幅值增益，ISF(t)为比较器的反馈端输入信号，HFNAGIHPLO:S(t)为第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益，DZC为比较器的死区，t为时间值；
所述比较信号输入至积分控制单元，得到积分控制信号，包括：
获取自动跟踪-停止的输出信号，将所述比较信号、所述自动跟踪-停止的输出信号及常数1输入至积分控制单元，得到积分控制信号；
所述积分控制单元的传递函数为：
其中，SIC(t)为积分控制单元的传递函数，TI为积分控制单元的跟踪输入，OTC为积分控制单元的输出跟踪控制值，AT/S为自动跟踪-停止的输出信号，SC(t)为比较器的传递函数，TIC为积分控制单元的积分时间常数，t为时间值；所述乘法器的传递函数为：
NFPCV:S(t)＝SIC(t)NFPOV；
其中，SIC(t)为积分控制单元的传递函数，NFPOV为噪声滤波原始参数，t为时间值；
所述将所述改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数及所述第二噪声滤波参数控制值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声参数控制值，包括：
获取自动跟踪-停止的输出信号，将所述自动跟踪-停止的输出信号、所述改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数及所述第二噪声滤波参数控制值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声参数控制值；
所述一阶惯性滤波器的传递函数为：
其中，FOIF(s)为一阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为一阶惯性滤波器的时间常数，NFPCV(t)为噪声滤波参数控制值，GI为一阶惯性滤波器的跟踪输入，OGC为一阶惯性滤波器的跟踪控制值，AT/S为自动跟踪-停止的输出信号，L-1为拉普拉斯反变换，NFPCV:S(t)为所述第二噪声滤波参数控制值，t为时间值，s为拉普拉斯算子；
所述噪声干扰源的传递函数为：
其中，NJSS(t)为噪声干扰信号源的传递函数，rand()为伪随机数函数，输出范围0～32768整型实数，％为求余数，％200为求200的余数，输出范围0～200整型实数，100为固定浮点实数，KFPR为固定比例调节的增益，固定KFPR＝0.01，KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益；
所述将所述噪声干扰信号及所述第二改进高性能超前观测器的输出信号输入至高频噪声幅值增益计算单元，得到第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益，包括：
将所述噪声干扰信号输入至第一高通滤波单元，得到第一高通滤波信号；将所述第一高通滤波信号输入至第一绝对值运算单元，得到第一绝对值信号；将所述第一绝对值信号输入至第一平均值运算单元，得到第一平均值信号；
将所述第二改进高性能超前观测器的输出信号输入至第二高通滤波单元，得到第二高通滤波信号；将所述第二高通滤波信号输入至第二绝对值运算单元，得到第二绝对值信号；将所述第二绝对值信号输入至第二平均值运算单元，得到第二平均值信号；
将所述第一平均值信号及所述第二平均值信号输入至除法运算单元，得到第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益；
所述高频噪声幅值增益计算单元的传递函数为：
其中，HFNAG(t)为高频噪声幅值增益计算单元的传递函数，L-1为拉普拉斯反变换，MVO:B(s)为第二平均值运算单元的传递函数，HPF:B(s)为第二高通滤波单元的传递函数，OSHPF:B(t)为第二高通滤波单元的输出信号，OSAVO:B(t)为第二绝对值运算单元的传递函数，IS:B(t)为第二输入信号，MVO:A(s)为第一平均值运算单元的传递函数，HPF:A(s)为第一高通滤波单元的传递函数，OSHPF:A(t)为第一高通滤波的输出信号，OSAVO:A(t)为第一绝对值运算单元的输出信号，IS:A(t)为第一输入信号，TMT为第一平均值运算单元和第二平均值运算单元共同的平均时间，THPF为第一高通滤波单元和第二高通滤波单元的共同的高通滤波时间常数，t为时间值，s为拉普拉斯算子。
2.一种改进高性能超前观测器的高频噪声幅值增益的自动跟踪系统，其特征在于，包括：
第二改进高性能超前观测器建立及运算模块，用于获取改进高性能超前观测器的参数，根据所述改进高性能超前观测器的参数建立第二改进高性能超前观测器；获取噪声干扰源发出的噪声干扰信号，将所述噪声干扰信号作为第二改进高性能超前观测器的输入信号输入至所述第二改进高性能超前观测器，得到第二改进高性能超前观测器的输出信号；
高频噪声幅值增益运算模块，用于将所述噪声干扰信号及所述第二改进高性能超前观测器的输出信号输入至高频噪声幅值增益计算单元，得到第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益；
比较器运算模块，用于获取预设高频噪声幅值增益，将所述预设高频噪声幅值增益及所述第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益输入至比较器，得到比较信号；
积分控制模块，用于将所述比较信号输入至积分控制单元，得到积分控制信号；
乘法器运算模块，用于获取噪声滤波器的原始滤波时间常数，将所述原始滤波时间常数及所述积分控制信号输入至乘法器，得到第二噪声滤波参数控制值；
一阶惯性滤波器运算模块，用于获取改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数，将所述改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数及所述第二噪声滤波参数控制值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声参数控制值；
改进高性能超前观测器运算模块，用于获取改进高性能超前观测器的输入信号，将所述改进高性能超前观测器的输入信号及所述噪声参数控制值输入至改进高性能超前观测器，得到改进高性能超前观测器的输出信号；具体地，
所述改进高性能超前观测器的传递函数为：
其中，IHPLO(s)为改进高性能超前观测器的传递函数，KGC为改进高性能超前观测器的补偿增益，KIPC为改进高性能超前观测器的内部比例控制的增益，NF(s)为噪声滤波器的传递函数，TNFP为噪声滤波器的噪声滤波参数，ESWF(s)为工程滑动窗滤波器的传递函数，nESWF为工程滑动窗滤波器的阶次，TIHPLO为改进高性能超前观测器的时间常数，s为拉普拉斯算子；
所述第二改进高性能超前观测器的传递函数为：
其中，IHPLO:S(s)为第二改进高性能超前观测器的传递函数，KGC:S为第二改进高性能超前观测器的第二补偿增益，KIPC:S为第二改进高性能超前观测器的第二内部比例控制的增益，NF:S(s)为第二噪声滤波器的传递函数，TNFP:S为第二噪声滤波器的第二噪声滤波参数，NFPCV:S(t)为第二噪声滤波参数控制值，ESWF:S(s)为第二工程滑动窗滤波器的传递函数，nESWF:S为第二工程滑动窗滤波器的第二阶次，TIHPLO:S为第二改进高性能超前观测器的第二时间常数，s为拉普拉斯算子；
所述比较器的传递函数为：
其中，SC(t)为比较器的传递函数，ISG(t)为比较器的给定端输入信号，HFNAGG为预设高频噪声幅值增益，ISF(t)为比较器的反馈端输入信号，HFNAGIHPLO:S(t)为第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益，DZC为比较器的死区，t为时间值；
所述积分控制模块，还用于获取自动跟踪-停止的输出信号，将所述比较信号、所述自动跟踪-停止的输出信号及常数1输入至积分控制单元，得到积分控制信号；
所述积分控制单元的传递函数为：
其中，SIC(t)为积分控制单元的传递函数，TI为积分控制单元的跟踪输入，OTC为积分控制单元的输出跟踪控制值，AT/S为自动跟踪-停止的输出信号，SC(t)为比较器的传递函数，TIC为积分控制单元的积分时间常数，t为时间值；
所述乘法器的传递函数为：
NFPCV:S(t)＝SIC(t)NFPOV；
其中，SIC(t)为积分控制单元的传递函数，NFPOV为噪声滤波原始参数，t为时间值；
所述一阶惯性滤波器运算模块，还用于获取自动跟踪-停止的输出信号，将所述自动跟踪-停止的输出信号、所述改进高性能超前观测器的噪声滤波原始参数及所述第二噪声滤波参数控制值输入至一阶惯性滤波器，得到噪声参数控制值；
所述一阶惯性滤波器的传递函数为：
其中，FOIF(s)为一阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为一阶惯性滤波器的时间常数，NFPCV(t)为噪声滤波参数控制值，GI为一阶惯性滤波器的跟踪输入，OGC为一阶惯性滤波器的跟踪控制值，AT/S为自动跟踪-停止的输出信号，L-1为拉普拉斯反变换，NFPCV:S(t)为所述第二噪声滤波参数控制值，t为时间值，s为拉普拉斯算子；
所述噪声干扰源的传递函数为：
其中，NJSS(t)为噪声干扰信号源的传递函数，rand()为伪随机数函数，输出范围0～32768整型实数，％为求余数，％200为求200的余数，输出范围0～200整型实数，100为固定浮点实数，KFPR为固定比例调节的增益，固定KFPR＝0.01，KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益；
所述高频噪声幅值增益运算模块，还用于将所述噪声干扰信号输入至第一高通滤波单元，得到第一高通滤波信号；将所述第一高通滤波信号输入至第一绝对值运算单元，得到第一绝对值信号；将所述第一绝对值信号输入至第一平均值运算单元，得到第一平均值信号；
将所述第二改进高性能超前观测器的输出信号输入至第二高通滤波单元，得到第二高通滤波信号；将所述第二高通滤波信号输入至第二绝对值运算单元，得到第二绝对值信号；将所述第二绝对值信号输入至第二平均值运算单元，得到第二平均值信号；
将所述第一平均值信号及所述第二平均值信号输入至除法运算单元，得到第二改进高性能超前观测器高频噪声幅值增益；
所述高频噪声幅值增益计算单元的传递函数为：
其中，HFNAG(t)为高频噪声幅值增益计算单元的传递函数，L-1为拉普拉斯反变换，MVO:B(s)为第二平均值运算单元的传递函数，HPF:B(s)为第二高通滤波单元的传递函数，OSHPF:B(t)为第二高通滤波单元的输出信号，OSAVO:B(t)为第二绝对值运算单元的传递函数，IS:B(t)为第二输入信号，MVO:A(s)为第一平均值运算单元的传递函数，HPF:A(s)为第一高通滤波单元的传递函数，OSHPF:A(t)为第一高通滤波的输出信号，OSAVO:A(t)为第一绝对值运算单元的输出信号，IS:A(t)为第一输入信号，TMT为第一平均值运算单元和第二平均值运算单元共同的平均时间，THPF为第一高通滤波单元和第二高通滤波单元的共同的高通滤波时间常数，t为时间值，s为拉普拉斯算子。
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