本發(fā)明涉及自動控制
技術領域：
，尤其涉及一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法及裝置。
背景技術：
：隨著先進控制理論的崛起，經(jīng)典控制理論和信號處理技術發(fā)展，特別是計算機技術的高度發(fā)展，為一些新技術的產(chǎn)生和應用創(chuàng)造了良好的客觀條件。模型是現(xiàn)代先進控制理論應用的重要前提和基礎，實際工程中，高階對象在工業(yè)系統(tǒng)中普遍存在，由于高階模型難以建立和應用，目前在模型降階方面的研究較多經(jīng)典控制理論仍然具有較大的發(fā)展空間，在實際工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)典的PID控制技術仍然在大量應用。微分、實際微分、二階實際微分等屬于一種信號超前處理方法，對提高傳統(tǒng)PID控制品質(zhì)具有顯著的作用。提取過程信號的微分信號在工業(yè)控制領域具有重要的意義，微分運算包括理想微分運算和實際微分運算，理想微分運算具有良好的特性，主要表現(xiàn)在理想微分信號的超前相位恒等于+90°。由于實際過程信號中普遍存在噪聲干擾包括高頻干擾等，隨著干擾頻率的增加，理想微分運算在頻域的幅值增益將趨于無窮大，簡單理解存在干擾放大效應，這既是理想微分運算存在的致命缺陷。在實際過程系統(tǒng)中，理想微分運算難以實現(xiàn)和難以運用，多采用實際微分運算，導致了實際微分信號存在超前相位不足的技術問題。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例提供的一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法及裝置，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。本發(fā)明實施例提供的一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法，包括：根據(jù)過程對象的所述預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的近似微分信號；通過根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對所述近似微分信號進行采樣，獲取所述近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對所述離散信號序列進行所述平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，所述平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。優(yōu)選地，根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號之前還包括：獲取所述過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)；根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。優(yōu)選地，根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號具體包括：根據(jù)所述預設階數(shù)和所述預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的所述過程對象傳遞函數(shù)；根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。優(yōu)選地，根據(jù)所述過程對象的所述預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)具體包括：根據(jù)LCR濾波表達式，確定所述LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式；根據(jù)所述過程對象的所述預設慣性常數(shù)結合所述LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出所述LCR帶通濾波參數(shù)。優(yōu)選地，根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的近似微分信號具體包括：對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號，所述LCR帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號；根據(jù)所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的所述近似微分信號。本發(fā)明實施例提供的一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的裝置，包括：LCR帶通濾波參數(shù)計算單元，用于根據(jù)過程對象的所述預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；近似微分信號獲取單元，用于根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的近似微分信號；離散信號序列獲取單元，用于通過根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對所述近似微分信號進行采樣，獲取所述近似微分信號的離散信號序列；平均值濾波序列獲取單元，用于根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對所述離散信號序列進行所述平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，所述平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。優(yōu)選地，獲取過程信號的近似微分信號的裝置還包括：預設數(shù)獲取單元，用于獲取所述過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)；過程對象階躍激勵單元，用于根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。優(yōu)選地，過程對象階躍激勵單元具體包括：過程對象確定子單元，用于根據(jù)所述預設階數(shù)和所述預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的所述過程對象傳遞函數(shù)；過程信號獲取子單元，用于根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。優(yōu)選地，LCR帶通濾波參數(shù)計算單元具體包括：LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式確定子單元，用于根據(jù)LCR濾波表達式，確定所述LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式；LCR帶通濾波參數(shù)計算子單元，用于根據(jù)所述過程對象的所述預設慣性常數(shù)結合所述LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出所述LCR帶通濾波參數(shù)。優(yōu)選地，近似微分信號獲取單元具體包括：LCR帶通濾波信號獲取子單元，用于對所述過程信號進行LCR帶通濾波，獲取所述過信號的LCR帶通濾波信號，所述LCR帶通濾波信號包含所述過程信號的近似微分信號；近似微分信號獲取子單元，用于根據(jù)所述LCR帶通濾波信號與獲取到的所述LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的所述近似微分信號。從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：本發(fā)明實施例提供的一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法及裝置，其中，獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法包括：根據(jù)過程對象的所述預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的近似微分信號；通過根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對所述近似微分信號進行采樣，獲取所述近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對所述離散信號序列進行所述平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，所述平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。本實施例中，通過根據(jù)過程對象的所述預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取所述過程信號的近似微分信號；通過根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對所述近似微分信號進行采樣，獲取所述近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)所述LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對所述離散信號序列進行所述平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法一個實施例的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法另一個實施例的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置一個實施例的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置另一個實施例的結構示意圖；圖5為LCR帶通濾波器電路示意圖；圖6為對象階躍激勵過程信號和對象階躍激勵(過程信號)的近似微分信號的實驗結果圖；圖7為近似微分信號與理想微分信號的實驗對比結果圖；圖8為近似微分提取方法抗白噪聲干擾特性實驗結果圖；圖9為理想微分運算抗白噪聲干擾特性實驗結果。具體實施方式本發(fā)明實施例提供的一種獲取低階對象過程信號的近似微分信號的方法及裝置，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法一個實施例包括：101、根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；本實施例中，當需要提取過程信號的微分信號時，首先需要根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)。102、根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號；當根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)之后，需要根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號。103、通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；當根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號之后，需要通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列。104、根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列。當通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列之后，需要根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。本實施例中，通過根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號；通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。上面是對獲取過程信號的近似微分信號的方法的過程進行詳細的描述，下面將對具體過程進行詳細的描述，請參閱圖2，本發(fā)明實施例提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的方法另一個實施例包括：201、獲取過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)；本實施例中，當需要提取過程信號的微分信號時，首先需要獲取過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)。202、根據(jù)預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)；當獲取過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)之后，需要根據(jù)預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)。203、根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號；當根據(jù)預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)之后，需要根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。204、根據(jù)LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式；當根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號之后，需要根據(jù)LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式。205、根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)結合LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出LCR帶通濾波參數(shù)；當根據(jù)LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式之后，需要根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)結合LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出LCR帶通濾波參數(shù)。206、對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號；當根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)結合LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出LCR帶通濾波參數(shù)之后，需要對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號，LCR帶通濾波信號包含過程信號的近似微分信號。207、根據(jù)LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號；當對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號之后，需要根據(jù)LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號。208、通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；當根據(jù)LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號之后，需要通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列。209、根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列；當通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列之后，需要根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。210、將近似微分信號提取過程與理想微分運算進行對比。為了說明本發(fā)明的近似微分信號提取方法的優(yōu)越性，需要將近似微分信號提取過程與理想微分運算進行對比。下面以一具體應用場景對圖2進行詳細的描述，如圖5至圖7所示：過程對象為預設階數(shù)n和預設慣性常數(shù)Tα的等容慣性環(huán)節(jié)；獲取過程對象的預設階數(shù)n和預設慣性常數(shù)Tα；獲取過程對象階躍激勵的過程信號；根據(jù)對象的慣性常數(shù)設置預設數(shù)的LCR帶通濾波參數(shù)；對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號；LCR帶通濾波信號為包含述過程信號的近似微分信號；獲取LCR帶通濾器靜態(tài)增益，將LCR帶通濾波信號除以LCR帶通濾器靜態(tài)增益，獲取初步近似微分信號；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置預設數(shù)的離散采樣頻率；根據(jù)離散采樣頻率，對初步近似微分信號進行采樣，獲取初步近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置預設數(shù)的平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列；平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列；將本發(fā)明的近似微分信號提取方法與理想微分運算進行對比，以說明本發(fā)明的近似微分信號提取方法的優(yōu)越性。S101、過程對象為預設階數(shù)n和預設慣性常數(shù)Tα的等容慣性環(huán)節(jié)：過程對象表達為式(1)：Wn(s)=1(1+Tαs)n---(1)]]>式中，Wn(s)為Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)，n為預設階數(shù)、單位無量綱，Tα為慣性常數(shù)、單位s。1代表對象的靜態(tài)增益為1。解釋1：不關心對象的靜態(tài)增益，將對象的靜態(tài)增益進行歸一化處理。解釋2：所謂的低階對象，即過程對象的預設階數(shù)n小于等于2。S102、獲取過程對象的預設階數(shù)n和預設慣性常數(shù)Tα可以采用基于時域的過程模型辨識法、基于頻域的過程模型辨識法、基于最小等乘二的過程模型辨識法、基于為隨機激勵的過程模型辨識法等獲取過程對象的預設階數(shù)n和預設慣性常數(shù)Tα。在一個實施例中，預設階數(shù)n＝2，慣性常數(shù)Tα＝100s。S103、獲取過程對象階躍激勵的過程信號，過程對象為預設階數(shù)n的等容慣性環(huán)節(jié)：在一個實施例中，預設階數(shù)n＝2，慣性常數(shù)Tα＝100s。過程對象表達為式(2)：W2(s)=1(1+Tαs)4---(2)]]>式中，W2(s)為Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)；2為預設階數(shù)，單位無量綱；Tα為對象慣性常數(shù)，單位s。過程對象在單位階躍激勵下的過程信號表達為式(3)：Y2(t)=L-1[1(1+Tαs)41s]=1-Yd1(t)-Yd2(t)Yd1(t)=c-tTα,Yd2(t)=tTαe-tTα---(3)]]>式中，Y2(t)為過程對象在單位階躍激勵下的過程信號，Yd1(t)、Yd2(t)為過程信號中的1階、2階微分信號成分。S104、根據(jù)對象的慣性常數(shù)設置預設數(shù)的LCR帶通濾波參數(shù)：LCR濾波表達為式(4)：WLCR(s)=YLCR(s)X(s)=RTIsTITDs2+RTIs+1---(4)]]>式中，WLCR(s)、YLCR(s)、X(s)為Laplace形式的LCR帶通濾波器傳遞函數(shù)、輸出信號、輸入信號，R表示為電阻，單位Ω；TI表示為積分常數(shù)，單位s；TD表示為微分常數(shù)，單位s；令TI＝TD＝TO，并且令R→0，表達為式(5)：WLCR(s)R→0=Rωoss2+ωo2]]>ωo=1To---(5)]]>式中，R表述為LCR帶通濾波器電阻，單位Ω；To為LCR帶通濾波參數(shù)，單位s；ωo表述為中心頻率，單位rad/s。在一個實施例中，LCR帶通濾波參數(shù)為慣性常數(shù)的0.1倍，表達為式(6)：To=Tα10---(6)]]>式中，To為LCR帶通濾波參數(shù)，單位s；Tα為慣性常數(shù)，單位s。S105、對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號：對過程信號進行LCR帶通濾波，表達為式(7)：式中，Y2-LCR(t)為對象單位階躍激勵過程信號Y2(t)的LCR帶通濾波信號，包含微分信號Yd1(t)、Yd2(t)的成分和穩(wěn)態(tài)正弦成分，G(ωo)為1階對象在中心頻率ωo的頻域幅值增益、單位無量綱，為1階對象在中心頻率ωo的頻域移相、單位rad。S106、LCR帶通濾波信號包含過程信號的近似微分信號：在一個實施例中，預設階數(shù)n＝2，慣性常數(shù)Tα＝100s，LCR帶通濾波器電阻R取0.0001Ω，LCR帶通濾波參數(shù)To取0.05Tα＝5s，計算得到LCR帶通濾波信號中各種成分的相對比例，如下表所示：成分2階微分1階微分穩(wěn)態(tài)正弦相對比例1.00.004980.04993表中可見，LCR帶通濾波信號的成分以2階微分信號Yd2(t)為主，則LCR帶通濾波信號可簡化為式(8)：Y2-LCR(t)≈RG(ωo)Yd2(t)(8)式中，G(ωo)為一階對象在中心頻率ωo的幅值增益、單位無量綱，RG(ωo)為LCR帶通濾器靜態(tài)增益，單位Ω；Y2-LCR(t)為LCR帶通頻濾信號，近似為LCR帶通濾波靜態(tài)增益RG(ωo)乘2階微分信號Yd2(t)。說明，實際LCR帶通濾波器電阻R趨于0時，穩(wěn)態(tài)正弦分量幅值不隨過程時間衰減。實際LCR帶通濾波器電阻R不可能趨于0，但可以取有限(正實數(shù))小值，可認為穩(wěn)態(tài)正弦分量幅值在有限的過程時間內(nèi)不衰減。S107、獲取LCR帶通濾器靜態(tài)增益，將LCR帶通濾波信號除以LCR帶通濾器靜態(tài)增益，獲取初步近似微分信號：獲取LCR帶通濾器靜態(tài)增益，表達為式(9)：GLCR＝RG(ωo)G(ωo)=11+Tα2ωo2---(9)]]>式中，GLCR為LCR帶通濾器靜態(tài)增益、單位Ω，G(ωo)為一階對象在中心頻率ωo的幅值增益、單位無量綱。LCR帶通濾波信號Y2-LCR(t)除以LCR帶通濾波器靜態(tài)增益GLCR，獲取初步近似微分信號，表達為式(10)：Y2-LCR-d(t)=Y2-LCR(t)GLCR≈Yd2(t)---(10)]]>式中，Y2-LCR-d(t)為LCR帶通濾波器獲取的初步近似微分信號，近似為2階微分信號Yd2(t)。S108、根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置預設數(shù)的離散采樣頻率：設置預設數(shù)的離散采樣頻率，表達為式(11)：fs=102πTo---(11)]]>式中，fs為采樣頻率，單位Hz，To為LCR帶通濾波參數(shù)、單位s。S109、根據(jù)離散采樣頻率，對初步近似微分信號進行采樣，獲取初步近似微分信號的離散信號序列：離散信號序列表達為式(12)nY2-LCR-d(n)n=0,1,2,3,••••••,N-1---(12)]]>式中，Y2-LCR-d(n)為初步近似微分信號的離散信號序列，n為序列離散值、單位無量綱，N為序列長度、單位無量綱。S110、根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置預設數(shù)的平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列：平均值濾波參數(shù)表達為式(13)：NT=(int)1fs=(int)2πTo10---(13)]]>式中NT為平均值濾波參數(shù)，即離散信號相加的數(shù)量，單位無量綱；(int)代表取整數(shù)。平均值濾波序列表達為式(14)：Y2-LCR-D(n)=1NTΣnNT-1[Y2-LCR-d(n)]---(14)]]>n＝0,1,2,3,······,N-1式中，Y2-LCR-D(n)為平均值濾波序列，n為序列離散值、單位無量綱，N為序列長度、單位無量綱。說明，低階對象過程信號的LCR帶通濾波信號Y2-LCR(t)中，存在一定幅值的穩(wěn)態(tài)正弦分量成分，本處理目的在于抑制穩(wěn)態(tài)正弦成分，同時提高抗噪聲干擾特性。S111、平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。S112、將本發(fā)明的近似微分信號提取方法與理想微分運算進行對比，以說明本發(fā)明的近似微分信號提取方法的優(yōu)越性：在一個實施例中，預設階數(shù)n＝2，慣性常數(shù)Tα＝100s，LCR帶通濾波器電阻R取0.0001Ω，LCR帶通濾波參數(shù)To取0.05Tα＝5s。對該實施例的所述過程信號Y2(t)進行理想微分運算，獲得理想微分信號，表達為式(11)：Y2-d(t)=L-1[1(1+Tαs)2Tds1s]=Yd2(t)Td=Tα---(11)]]>式中，Td為微分常數(shù)、單位s，在微分常數(shù)Td等于慣性常數(shù)Tα時，所述過程信號Y2(t)的理想微分運算信號Y2-d(t)、為2階微分信號Yd2(t)。理想微分運算在頻域幅值增益，表達為式(12)：Gd(ω)＝Tdω(12)式中，Gd(ω)為理想微分運算在頻域的幅值增益，單位無量綱。隨著頻率ω的增加，增益Gd(ω)將趨于無窮大。相比較，LCR帶通濾頻域幅值增益表達為式(13)：GLCR(ω)=RRG(ωo)(ωoω-ωωo)2+R2---(13)]]>式中，GLCR(ω)為LCR帶通濾波器在頻域的幅值增益，單位無量綱。隨著頻率ω的增加，增益GLCR(ω)將趨于零，這既是近似微分信號提取方法與理想微分運算(包括實際微分運算)的本質(zhì)區(qū)別所在。LCR帶通濾波器，圖5所示，在一個實施例中，預設階數(shù)n等于2，慣性常數(shù)Tα等于100s，LCR帶通濾波器電阻R取0.0001Ω，LCR帶通濾波參數(shù)To取0.05Tα＝5s，實驗得到對象階躍激勵過程信號和對象階躍激勵(過程信號)的近似微分信號的實驗結果、如圖6所示，近似微分信號與理想微分信號的實驗對比結果、如圖7所示。圖7所示,近似微分信號與理想微分信號相比存在約1.5s的滯后，可認為近似微分信號與理想微分信號基本相同。在相同的實施例中，進行白噪聲加擾實驗，在白噪聲相對均值0.01，得到的實驗結果：近似微分提取方法抗白噪聲干擾特性實驗結果、圖8所示，理想微分運算抗白噪聲干擾特性實驗結果、圖9所示。本實施例中，通過根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號；通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。進一步地，對象階躍激勵響應與正弦激勵響應之間存在某種內(nèi)在的關聯(lián)，在較高的正弦激勵頻率下，可通過對象正弦激勵響應獲取對象階躍激勵響應的暫態(tài)分量，一種點頻濾波器能夠?qū)ο箅A躍激勵轉(zhuǎn)換為正弦激勵的效果，客觀上實現(xiàn)了階躍激勵響應暫態(tài)分量的提取，進而推導了一種主要由LCR濾波器為基礎的新型過程對象或過程信號降階方法，信號降階機理與比例微分降階方法完全不同，具有良好的抗噪聲干擾特性，能夠?qū)崿F(xiàn)較高階數(shù)的信號降階處理。文中方法完善了信號分析和處理方法，具有良好的理論意義和實際應用價值。數(shù)學分析、仿真實驗和實際應用結果，驗證了新方法的正確性和有效性。請參閱圖3，本發(fā)明實施例中提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置的一個實施例包括：LCR帶通濾波參數(shù)計算單元301，用于根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；近似微分信號獲取單元302，用于根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號。離散信號序列獲取單元303，用于通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；平均值濾波序列獲取單元304，用于根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。本實施例中，通過LCR帶通濾波參數(shù)計算單元301根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，近似微分信號獲取單元302根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號，離散信號序列獲取單元303通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列，平均值濾波序列獲取單元304根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。上面是對獲取過程信號的近似微分信號的裝置的各單元進行詳細的描述，下面將對子單元進行詳細的描述，請參閱圖4，本發(fā)明實施例中提供的一種獲取過程信號的近似微分信號的裝置的另一個實施例包括：預設數(shù)獲取單元401，用于獲取過程對象的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)。過程對象階躍激勵單元402，用于根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號；過程對象階躍激勵單元402具體包括：過程對象確定子單元4021，用于根據(jù)預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)確定Laplace形式的過程對象傳遞函數(shù)；過程信號獲取子單元4022，用于根據(jù)獲取的預設階數(shù)和預設慣性常數(shù)計算獲取對應的過程對象階躍激勵的過程信號。LCR帶通濾波參數(shù)計算單元403，用于根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)；LCR帶通濾波參數(shù)計算單元403具體包括：LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式確定子單元4031，用于根據(jù)LCR濾波表達式，確定LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式；LCR帶通濾波參數(shù)計算子單元4032，用于根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)結合LCR帶通濾波參數(shù)的計算方式計算出LCR帶通濾波參數(shù)。近似微分信號獲取單元404，用于根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號。近似微分信號獲取單元404具體包括：LCR帶通濾波信號獲取子單元4041，用于對過程信號進行LCR帶通濾波，獲取過信號的LCR帶通濾波信號，LCR帶通濾波信號包含過程信號的近似微分信號；近似微分信號獲取子單元4042，用于根據(jù)LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號。離散信號序列獲取單元405，用于通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列；平均值濾波序列獲取單元406，用于根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，平均值濾波序列為低階對象過程信號的近似微分信號的離散信號序列。本實施例中，通過LCR帶通濾波參數(shù)計算單元403根據(jù)過程對象的預設慣性常數(shù)計算LCR帶通濾波參數(shù)，近似微分信號獲取單元404根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)對應的LCR帶通濾波信號與獲取到的LCR帶通濾波器靜態(tài)增益，獲取過程信號的近似微分信號，離散信號序列獲取單元405通過根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置的離散采樣頻率對近似微分信號進行采樣，獲取近似微分信號的離散信號序列，平均值濾波序列獲取單元406根據(jù)LCR帶通濾波參數(shù)設置平均值濾波參數(shù)，對離散信號序列進行平均值濾波參數(shù)的平均值濾波，獲取平均值濾波序列，解決了目前在理想微分運算存在的高頻增益過高的技術問題、實際微分信號存在的超前相位不足的技術問題。所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-OnlyMemory)、隨機存取存儲器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。當前第1頁1 2 3