本發(fā)明涉及濾波技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種濾波方法、裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù):
近年來,t-s模糊模型受到了廣泛地關(guān)注,t-s模糊模型是由非線性模糊權(quán)重將一系列線性子模型光滑連接而成的全局模型,它可以在凸緊集內(nèi)以任意精度逼近任意光滑非線性函數(shù),t-s模糊模型在模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制器綜合以及濾波器設(shè)計(jì)等方面都發(fā)揮著巨大的作用并取得了豐碩的理論成果。
值得注意的是,上述結(jié)果以一型模糊邏輯為基礎(chǔ),這些傳統(tǒng)的一型t-s模糊控制通常以假定模糊權(quán)重不包含不確定性信息。然而在實(shí)際應(yīng)用中,不僅具有非線性而且往往伴隨著不確定性,一旦考慮的系統(tǒng)為具有參數(shù)不確定的非線性系統(tǒng),基于一型模糊邏輯的t-s模糊控制方法不能被直接應(yīng)用。
因此,如何更好地處理了具有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng),完成濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì),使誤差濾波系統(tǒng)穩(wěn)定,是現(xiàn)有技術(shù)中一亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種濾波方法、裝置及電子設(shè)備以改善上述問題。
第一方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種濾波方法,所述濾波方法包括:
建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型;
建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型;
根據(jù)所述區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型以及所述區(qū)間二型模糊濾波器模型建立濾波誤差模型,并根據(jù)所述濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
第二方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種濾波裝置,所述濾波裝置包括:
第一建立模塊,用于建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型;
第二建立模塊,用于建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型;
第三建立模塊,根據(jù)所述區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型以及所述區(qū)間二型模糊濾波器模型建立濾波誤差模型;
濾波模塊,用于根據(jù)所述濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
第三方面,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備,所述電子設(shè)備包括:
存儲(chǔ)器;
處理器;以及
濾波裝置,所述濾波裝置安裝于所述存儲(chǔ)器中并包括一個(gè)或多個(gè)由所述處理器執(zhí)行的軟件功能模組,所述濾波裝置包括:
第一建立模塊,用于建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型;
第二建立模塊,用于建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型;
第三建立模塊,根據(jù)所述區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型以及所述區(qū)間二型模糊濾波器模型建立濾波誤差模型;
濾波模塊,用于根據(jù)所述濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的濾波方法、裝置及電子設(shè)備具有如下的有益效果:
本發(fā)明提供的濾波方法、裝置及電子設(shè)備能更好地處理具有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng),完成了濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì),使濾波更加穩(wěn)定。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉較佳實(shí)施例,并配合所附附圖,作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,應(yīng)當(dāng)理解,以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例,因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的濾波方法的流程圖。
圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的彈簧阻尼系統(tǒng)的受力原理圖。
圖4為圖3中初始條件為x1=1,
圖5為圖3中初始條件為x2=-2,
圖6為圖3在零初始條件下的誤差回復(fù)曲線圖。
圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的濾波裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖標(biāo):10-電子設(shè)備;101-存儲(chǔ)器;102-存儲(chǔ)控制器;103-處理器;104-外設(shè)接口;105-顯示單元;106-音頻單元;107-輸入輸出單元;200-濾波裝置;210-第一建立模塊;220-第二建立模塊;230-第三建立模塊;240-濾波模塊。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此,以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?;诒景l(fā)明的實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng),因此,一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí),在本發(fā)明的描述中,術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
請(qǐng)參閱圖1,是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的電子設(shè)備10的結(jié)構(gòu)框圖,本發(fā)明實(shí)施例提供的濾波裝置200可應(yīng)用于所述電子設(shè)備10中。所述電子設(shè)備10可以是,但不限于智能手機(jī)、個(gè)人電腦(personalcomputer,pc)、平板電腦、個(gè)人數(shù)字助理(personaldigitalassistant,pda)、移動(dòng)上網(wǎng)設(shè)備(mobileinternetdevice,mid)等。所述電子設(shè)備10的操作系統(tǒng)可以是,但不限于,安卓(android)系統(tǒng)、ios(iphoneoperatingsystem)系統(tǒng)、windowsphone系統(tǒng)、windows系統(tǒng)等。
于本發(fā)明實(shí)施例中,所述電子設(shè)備10還包括存儲(chǔ)器101、存儲(chǔ)控制器102、處理器103、外設(shè)接口104、顯示單元105、音頻單元106以及輸入輸出單元107。
所述存儲(chǔ)器101、存儲(chǔ)控制器102、處理器103、外設(shè)接口104、顯示單元105、音頻單元106以及輸入輸出單元107,各元件相互之間直接或間接地電性連接,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如,這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信號(hào)線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述濾波裝置200包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器101中或固化在所述電子設(shè)備10的操作系統(tǒng)(operatingsystem,os)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執(zhí)行存儲(chǔ)器101中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊,例如,所述濾波裝置200包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。
處理器103可能是一種集成電路芯片,具有信號(hào)的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器,包括中央處理器(centralprocessingunit,簡(jiǎn)稱cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(networkprocessor,簡(jiǎn)稱np)等;還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件??梢詫?shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器103也可以是任何常規(guī)的處理器等。
所述外設(shè)接口104將各種輸入/輸出裝置耦合至處理器103以及存儲(chǔ)器101。在一些實(shí)施例中,外設(shè)接口104,處理器103以及存儲(chǔ)控制器102可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。在其他一些實(shí)例中,他們可以分別由獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)。
顯示單元105在所述電子設(shè)備1010與用戶之間提供一個(gè)交互界面(例如用戶操作界面)或用于顯示圖像數(shù)據(jù)給用戶參考。在本實(shí)施例中,所述顯示單元105可以是液晶顯示器或觸控顯示器。若為觸控顯示器,其可為支持單點(diǎn)和多點(diǎn)觸控操作的電容式觸控屏或電阻式觸控屏等。支持單點(diǎn)和多點(diǎn)觸控操作是指觸控顯示器能感應(yīng)到來自該觸控顯示器上一個(gè)或多個(gè)位置處同時(shí)產(chǎn)生的觸控操作,并將該感應(yīng)到的觸控操作交由處理器進(jìn)行計(jì)算和處理。
音頻單元106向用戶提供音頻接口,其可包括一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)或者多個(gè)揚(yáng)聲器以及音頻電路。
輸入輸出單元107用于提供給用戶輸入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)用戶與所述電子設(shè)備10的交互。所述輸入輸出單元107可以是,但不限于,鼠標(biāo)和鍵盤等。
請(qǐng)參閱圖2,是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的應(yīng)用于濾波裝置200的濾波方法的流程圖,下面將對(duì)圖2所述的具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。
步驟s101,建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型。
在本實(shí)施例中,全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型fα為:
其中,i=1,2,…p,α=1,2,…r,x(t)∈rn是狀態(tài)向量,z(t)∈rv是控制輸出,y(t)∈rm是測(cè)量輸出,w∈rq是擾動(dòng)輸入,ai,adi,d1i,ci,cdi,d2i,ei,edi和d3i是已知的系統(tǒng)矩陣,d(t)是時(shí)變時(shí)滯,d(t)滿足:
h和μ是兩個(gè)標(biāo)量,
具體的,在建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型時(shí),首先考慮如下的規(guī)則,如果f1(x(t))是
其中
其中h和μ是兩個(gè)標(biāo)量。
第i條規(guī)則的激活強(qiáng)度定義為如下區(qū)間集:
其中
則,可得到全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型:
其中,
步驟s102,建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型。
在本實(shí)施例中,全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型gβ為:
其中,j=1,2,…p,β=1,2,…r,afj,bfj和cfj是濾波參數(shù),
具體的,定義前提隸屬函數(shù)不匹配的區(qū)間二型模糊濾波器,濾波器系統(tǒng)規(guī)則:如果g1(x(t))是
其中
其中
則,可得到全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型:
其中
βj(x(t))∈[0,1]和
步驟s103,建立濾波誤差模型,并根據(jù)所述濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
在本實(shí)施例中,濾波誤差模型為:
其中,
具體的,在得到公式(3)和(5)后,可由公式(3)和(5)運(yùn)算得到該濾波誤差模型。
得到該濾波誤差模型后,根據(jù)所述濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
例如,如圖3所示,是彈簧阻尼系統(tǒng)的受力原理圖,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得:
其中m為物體質(zhì)量,ff和fs分別為物體所受摩擦力和彈簧的彈力,u(t)為水平方向合力,x代表位移。由于
定義
其中相關(guān)參數(shù)為:
由于不確定參數(shù)
接下來,給出l2-l∞性能指標(biāo)下的濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)。令φ=i,ψ1=ψ2=0,ψ3=γ2i。當(dāng)取α=1,β=10,h=0.5,μ=0.2,得到最小的l2-l∞性能指標(biāo)γ=1.0302,并求得濾波器增益矩陣為:
在初始條件x1=1,x2=-2,
設(shè)擾動(dòng)為
從圖4-6可以看出,本發(fā)明實(shí)施例提供的濾波方法對(duì)參數(shù)不確定的彈簧阻尼系統(tǒng)是有效的。
綜上,本發(fā)明實(shí)施例提供的濾波方法,采用區(qū)間二型t-s模糊模型,更好地處理了具有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng),完成了濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì),使濾波更加穩(wěn)定。
請(qǐng)參閱圖7,是本發(fā)明較佳實(shí)施例提供的濾波裝置200的結(jié)構(gòu)框圖,所述濾波裝置200包括有第一建立模塊210、第二建立模塊220、第三建立模塊230和濾波模塊240。
第一建立模塊210用于建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型。
具體的,濾波裝置200通過所述第一建立模塊210用于建立全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型fα
其中,i=1,2,…p,α=1,2,…r,x(t)∈rn是狀態(tài)向量,z(t)∈rv是控制輸出,y(t)∈rm是測(cè)量輸出,w∈rq是擾動(dòng)輸入,ai,adi,d1i,ci,cdi,d2i,ei,edi和d3i是已知的系統(tǒng)矩陣,d(t)是時(shí)變時(shí)滯,d(t)滿足:
h和μ是兩個(gè)標(biāo)量,
可以理解的,所述第一建立模塊210可以用于執(zhí)行上述的步驟s101。
第二建立模塊220用于建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型。
具體的,濾波裝置200通過所述第二建立模塊220用于建立全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型gβ
其中,j=1,2,…p,β=1,2,…r,afj,bfj和cfj是濾波參數(shù),
可以理解的,所述第二建立模塊220可以用于執(zhí)行上述的步驟s102。
第三建立模塊230用于根據(jù)所述區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型以及所述區(qū)間二型模糊濾波器模型建立濾波誤差模型。
具體的,濾波裝置200通過所述第三建立模塊230用于依據(jù)所述全局的區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型fα以及所述全局的區(qū)間二型模糊濾波器模型gβ建立濾波誤差模型
其中,
可以理解的,所述第三建立模塊230可以用于執(zhí)行上述的步驟s103中根據(jù)所述區(qū)間二型t-s模糊時(shí)滯系統(tǒng)模型以及所述區(qū)間二型模糊濾波器模型建立濾波誤差模型這一過程。
濾波模塊240用于根據(jù)濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
建立濾波誤差模型后,濾波裝置200的濾波模塊240根據(jù)該濾波誤差模型進(jìn)行濾波。
可以理解的,所述濾波模塊240可以用于執(zhí)行上述的步驟s103中根據(jù)濾波誤差模型進(jìn)行濾波這一過程。
綜上,本發(fā)明實(shí)施例提供的濾波裝置200,采用區(qū)間二型t-s模糊模型,更好地處理了具有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng),完成了濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì),使濾波更加穩(wěn)定。
在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中,應(yīng)該理解到,所揭露的裝置和方法,也可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的,例如,附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上,流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分,所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意,在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中,方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如,兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行,它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行,這依所涉及的功能而定。也要注意的是,框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合,可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來實(shí)現(xiàn)。
另外,在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分,也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在,也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。
所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí),可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?;谶@樣的理解,本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來,該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中,包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī),服務(wù)器,或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom,read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram,randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個(gè)……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng),因此,一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
以上所述,僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。