[發明專利]一種點頻濾波方法、裝置及其系統

無效

• 申請號: 201110294940.2
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102386888A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李軍;萬文軍;劉志剛
• 申請（專利權）人: 李軍;萬文軍;劉志剛
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及工業自動控制技術領域，尤其涉及一種點頻濾波方法、裝置及其系統。

背景技術

在控制回路中施加激勵信號獲取相應的過程響應是控制工程應用最廣泛的一種實驗分析方法和手段。經典實驗方法主要有以階躍信號為激勵的階躍時域分析法，以正弦或余弦波頻率信號激勵的頻域分析法等。時域分析是描述數學函數或物理信號對時間的關系，頻域分析則是描述信號在頻率方面的特性。例如，信號強度隨時間的變化規律屬于時域特性，信號是由哪些單一頻率的信號合成的則屬于頻域特性。對信號進行時域分析時，有時一些信號的時域參數相同，但并不能說明信號就完全相同。因為信號不僅隨時間變化，還與頻率、相位等信息有關，這就需要進一步分析信號的頻率結構，并在頻率域中對信號進行描述。

控制回路或對象的頻率特性是控制系統設計和參數調整的根本依據。在工業過程中，在頻率域中對信號進行分析或描述受到了各種因素的限制。首先，獲取頻率特性便是一項極其繁雜的事情，有時工藝過程卻不允許施加過大的正弦波激勵信號。其次，對于慢時變過程系統而言，試驗所經歷的時間較長，可能受到的干擾能量更大。因而，控制實踐中，工程技術人員往往通過對象或系統的時域過渡過程來研究控制系統特性。然而，通過這種時域分析手段難以掌握對象的本質特性，致使分析和研究過程具有較大的盲目性。最后，現有技術當中，動態信號從時間域變換到頻率域主要通過傅立葉級數和傅立葉變換實現，繁雜的傅里葉變換計算增加了實驗的難度。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種點頻濾波方法、裝置及其系統，能夠實現從階躍信號成分中抽取頻率信號，作為頻域分析的數據源。

本發明提供了一種點頻濾波方法，包括：

設置預設數頻率和預設數帶寬；

識別接入的測試信號中所包含的階躍信號頻譜成分；

在所述預設數頻率和所述預設數帶寬的條件下從所述階躍信號頻譜成分中抽取頻率信號。

相應地，本發明還提供了一種點頻濾波裝置，包括：

參數設置單元，用于設置預設數頻率和預設數帶寬；

與所述參數設置單元相連的信號識別單元，用于識別接入的測試信號中所包含的階躍信號頻譜成分；

與所述信號識別單元相連的信號抽取單元，用于在所述預設數頻率和所述預設數帶寬的條件下從所述階躍信號頻譜成分中抽取頻率信號。

相應地，本發明還提供了一種點頻濾波系統，包括：

如前所述的點頻濾波裝置；

與所述點頻濾波裝置輸入端相連的控制對象。

進一步的，本發明提供的一種點頻濾波系統：

所述控制對象的輸入端與點頻濾波裝置的輸入端相連，所述點頻濾波裝置用于識別接入的激勵測試信號中所包含的階躍信號頻譜成分，在所述預設數頻率和所述預設數帶寬的條件下從該階躍信號頻譜成分中抽取第一頻率信號；

所述控制對象的輸出端與點頻濾波裝置的輸入端相連，所述點頻濾波裝置用于識別接入的響應測試信號中所包含的階躍響應信號頻譜成分，在所述預設數頻率和所述預設數帶寬的條件下從該階躍響應信號頻譜成分中抽取第二頻率信號；

點頻濾波裝置的輸出端與頻率特性分析單元相連，所述頻率特性分析單元用于比較所述第一頻率信號和所述第二頻率信號的幅值和/相位，獲得激勵測試信號與響應測試信號之間的頻率特性。

實施本發明，具有如下有益效果：

本發明開創性地提出了階躍信號不僅可用于時域分析方法，而且能充當頻域分析中的數據源。根據工程檢測的需要而設置預設數頻率，并根據提取頻率信號的便捷性設置預設數帶寬，就可以將階躍響應數據的頻譜特性分布分離和識別出來。為此，我們可采用帶通濾波器實現將需要的頻率段信號從階躍響應中提取出來，而其它頻率信號均將被濾除。理想的情況下，如果帶通濾波器相應的帶寬無窮小得話，那么就可以獲得某個頻率點上“單色”信號。進一步的，提取出控制對象的輸入、輸出信號并進行比較，便可直接獲取該控制對象的頻率特性，從而避開了繁雜的傅里葉變換數值分析計算，能快速有效地分辨出系統或控制對象的頻域特性。

附圖說明

圖1是本發明一種點頻濾波方法的流程圖；

圖2是本發明一種點頻濾波方法的實施例流程圖；

圖3是本發明一種點頻濾波系統的實施例效果之一示意圖；

圖4是本發明一種點頻濾波系統的實施例效果之二示意圖；

圖5是本發明一種點頻濾波系統的實施例效果之三示意圖；

圖6是本發明一種點頻濾波裝置的示意圖；