[發(fā)明專利]基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711114436.3
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN107966906B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武玉衡;葉永強(qiáng);何順華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發(fā)明公開了基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法，屬于控制理論和信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域。該方法采樣控制分離的原理，利用微處理器的高速定時(shí)器產(chǎn)生固定延時(shí)觸發(fā)采樣來實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階延時(shí)采樣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)，采用定時(shí)器計(jì)數(shù)每個(gè)控制周期開始后的固定延時(shí)并在固定延時(shí)屆滿時(shí)觸發(fā)采樣模塊對輸入量進(jìn)行分?jǐn)?shù)階延時(shí)采樣，固定延時(shí)根據(jù)分?jǐn)?shù)階延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積即可確定，在下個(gè)控制器計(jì)算周期內(nèi)，利用上個(gè)周期內(nèi)采樣到的分?jǐn)?shù)階信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，隨后的其他實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)類似，設(shè)計(jì)簡單，不需要計(jì)算太多參數(shù)，不存在近似擬合的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法，屬于控制理論和信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在數(shù)字控制系統(tǒng)中，特別是控制更新頻率較低的控制系統(tǒng)中，往往需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)。之前的實(shí)現(xiàn)方案一直是通過插值法和FIR原理去實(shí)現(xiàn)，但是這種方案是一種近似擬合的方案，在幅值上會(huì)有高頻衰減，不能在全頻帶保持其信號(hào)直通；且其精度和需要的內(nèi)存資源是相互制約的，不能利用較少的內(nèi)存資源實(shí)現(xiàn)高精度分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)。所以之前的方案不是一種最佳的解決方案。本申請旨在基于采樣控制分離原理提出能夠以較少內(nèi)存資源實(shí)現(xiàn)高精度分?jǐn)?shù)階延時(shí)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法，基于采樣控制分離原理以較少內(nèi)存資源實(shí)了現(xiàn)高精度分?jǐn)?shù)階延時(shí)，解決了插值法和FIR原理實(shí)現(xiàn)的分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)存在近似擬合情況、信號(hào)的采集精度與需要的內(nèi)存存在相互制約關(guān)系的技術(shù)問題。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法，采用定時(shí)器計(jì)數(shù)每個(gè)控制周期開始后的固定延時(shí)并在固定延時(shí)屆滿時(shí)觸發(fā)采樣模塊對輸入量進(jìn)行分?jǐn)?shù)階延時(shí)采樣，所述固定延時(shí)為分?jǐn)?shù)階延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積。

作為基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該方法適用于分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)和整數(shù)階環(huán)節(jié)為串聯(lián)關(guān)系的數(shù)字控制系統(tǒng)，根據(jù)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積確定固定延時(shí)，再根據(jù)固定延時(shí)和定時(shí)器的輸出頻率確定定時(shí)器的計(jì)數(shù)次數(shù)。

作為基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該方法適用于分?jǐn)?shù)階超前環(huán)節(jié)和整數(shù)階環(huán)節(jié)為串聯(lián)關(guān)系的數(shù)字控制系統(tǒng)，將分?jǐn)?shù)階超前環(huán)節(jié)等效為分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)和1拍超前環(huán)節(jié)的串聯(lián)單元，根據(jù)等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積確定等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)，再根據(jù)等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)和定時(shí)器的輸出頻率確定定時(shí)器的計(jì)數(shù)次數(shù)。

作為基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該方法適用于包含多個(gè)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)和/或多個(gè)分?jǐn)?shù)階超前環(huán)節(jié)的數(shù)字控制系統(tǒng)，

對于分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)：根據(jù)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積確定分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)，再根據(jù)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)和定時(shí)器的輸出頻率確定實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)所需的定時(shí)器計(jì)數(shù)次數(shù)；

對于分?jǐn)?shù)階超前環(huán)節(jié)：將分?jǐn)?shù)階超前環(huán)節(jié)等效為分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)和1拍超前環(huán)節(jié)的串聯(lián)單元，根據(jù)等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)拍數(shù)與控制周期的乘積確定等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)，再根據(jù)等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)的固定延時(shí)和定時(shí)器的輸出頻率確定實(shí)現(xiàn)等效分?jǐn)?shù)階延時(shí)環(huán)節(jié)所需的定時(shí)器計(jì)數(shù)次數(shù)。

作為基于采樣控制分離原理的分?jǐn)?shù)階延時(shí)實(shí)現(xiàn)方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該方法適用于分?jǐn)?shù)階濾波器。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：