CN109542083A - 一种对数字控制系统的信号进行修正的方法、系统和终端 - Google Patents
一种对数字控制系统的信号进行修正的方法、系统和终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种对数字控制系统的信号进行修正的方法、系统和终端，所述方法包括：获取采样信号的采样延迟T采样；根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；将修正后的采样信号输入到数字控制系统。本发明能够对数字控制系统的采样信号进行修正，消除延迟引入的不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及数字控制技术，尤指一种对数字控制系统的信号进行修正的方法、系统和终端。
背景技术
数字控制系统相比于模拟控制系统具备消除模拟漂移与噪声、便于高度集成化、抗干扰性强、可实现复杂控制策略等优点。数字控制和模拟控制的主要区别包括：
1，时间量化，数字控制系统是离散时间系统，处理被控信号或被调节模拟信号采样后的信号，并输出离散时间控制信号；
2，幅值量化。
其中，时间量化影响数字控制系统小信号动态特性，给数字控制系统的控制环路引入了延迟，一般也称为系统控制计算延迟T计算。
对信号进行采样过程中的采样保持(S-H)时间以及芯片转换时间也会引入延迟，一般称之为采样保持延迟，简称为采样延迟。
除了上述延迟以外，实际数字控制系统中采样滤波电路引入的时间延迟T电路也不能忽略。
数字控制系统中的上述延迟会产生额外的相位滞后，限制控制回路增益，并最终降低数字控制系统的响应速度，对整个数字控制系统的控制产生危害。所以，需要对数字控制系统的信号进行修正，消除延迟引入的不利影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对数字控制系统的信号进行修正的方法、系统和终端，能够对数字控制系统的采样信号进行修正，消除延迟引入的不利影响。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的方法，所述方法包括：
获取采样信号的采样延迟T采样；
根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；
将修正后的采样信号输入到数字控制系统。
作为一种实现方式，所述系统控制计算延迟T计算的获取方式，包括：
当模数AD采样开始时启动定时器或捕捉器，记录启动时间；
当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时器或捕捉器，记录停止时间；
利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。
作为一种实现方式，所述采样信号的采样频率为所述数字控制系统的控制频率的n倍，n为大于1的整数。
作为一种实现方式，所述方法还包括：
根据数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ；
依据θ变更数字控制系统使用的控制算法中的角度。
作为一种实现方式，根据所述数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ，包括：
θ＝360°×(T电路+T计算)/f
其中，f为所述数字控制系统所属产品的工作频率。
本发明实施例还提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的系统，包括：
延迟获取模块，用于获取采样信号的采样延迟T采样以及数字控制系统本身产生的延迟；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；
修正模块，用于根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；并将修正后的采样信号输入数字控制系统。
作为一种实现方式，所述延迟获取模块，用于获取系统控制计算延迟T计算，包括：
当模数AD采样开始时启动定时，记录启动时间；
当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时，记录停止时间；
利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。
作为一种实现方式，所述采样信号的采样频率为所述数字控制系统的控制频率的n倍，n为大于1的整数。
本发明实施例还提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的终端，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；
处理器，用于执行所述计算机可执行指令，以实现如前所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明包括：获取采样信号的采样延迟T采样；根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；将修正后的采样信号输入到数字控制系统。本发明能够对数字控制系统的采样信号进行修正，消除延迟引入的不利影响。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的对数字控制系统中的信号进行修正的方法流程图；
图2为本发明应用示例中对采样信号进行修正的示意图；
图3为本发明应用示例中数字控制系统利用采样信号进行控制的示意图；
图4为本发明实施例提供的对数字控制系统中的信号进行修正的系统组成图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的方法，如图1所示，所述方法包括：
S101获取采样信号的采样延迟T采样；
所述采样信号的采样频率为数字控制系统的控制频率的n倍，采样频率＝1/(n×控制周期)或者n×控制频率，控制周期＝1/控制频率；常规数字控制系统中AD采样频率与数字控制系统的控制频率等同，本发明实施例提高了采样频率，可提高信号修正的准确度；
S102根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；
所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；系统控制计算延迟T计算通常是由于数字控制系统中处理器需要时间来执行控制算法和实施其他实时功能而产生。
S103将修正后的采样信号输入数字控制系统。
作为一种实现方式，所述系统控制计算延迟T计算的获取方式，包括：
当模数AD采样开始时启动定时器(Timer)或捕捉器(Capture)，记录启动时间；当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时器或捕捉器，记录停止时间；利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。其中，启动定时器/捕捉器和停止定时器/捕捉器除可以通过软件实现外，还可通过硬件实现。
作为一种实现方式，本发明实施例还包括:
根据所述数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ；依据θ变更数字控制系统使用的控制算法中的角度；
其中，
θ＝360°×(T电路+T计算)/f
其中，f为所述数字控制系统所属产品的工作频率。该工作频率可以为电网频率。
本发明实施例能够准确锁定数字控制系统的输入采样信号，使得控制环节进行运算的信号与实际采样信号同步，消除延迟引入的信号相位滞后。
下面给出一个具体的应用示例对上述实施例进行举例说明。
该应用实例的基本硬件条件可以包括：主流微处理器内置AD转换模块(10位或12位转换位数)、AD转换模块的触发源(可以是软件触发或者内置硬件触发)以及内置定时器(Timer)或信号捕捉器(Capture)。AD转换模块的触发源触发AD转换模块工作，AD采样频率可以为数字控制系统控制频率的n倍，n为大于1的整数，n越大信号锁定的准确度越高，作为一种实现方式，n可以大于或等于8。
具体实现方式包括：
微处理器启动，可依据软件触发或者芯片内置定时器设定触发频率，触发AD转换模块工作，所述触发频率即为采样频率。设定AD采样开始时刻与数字控制中断开始时刻同步，这里可以依据载波周期定时器同步触发AD采样和数字控制中断起始时刻，除此之外，还可以有其他的方式实现AD采样开始时刻与数字控制中断开始时刻同步，这里不一一举例；
将AD采样转换后的数据存储为序列Data[n]；
进入数字控制中断服务程序时启动定时器TimerA(或者捕捉器CaptureA)，进行计数；在数字控制系统的控制算法需使用采样数据时停止定时器TimerA(或者捕捉器CaptureA)，根据定时器或捕捉器记录数值获取计算时间T计算；
依据采样滤波电路延迟T电路、T计算以及采用延迟对采样信号Data[n]进行修正得到Data[x]，如图2所示；将修正后的采样信号Data[x]输入数字控制系统参与控制运算；
依据采样滤波电路延迟T电路以及T计算计算数字控制系统的修正角度θ，将所述θ输入数字控制系统，对所述数字控制系统中使用的控制算法的角度进行变更，其中，θ＝360°×(T电路+T计算)/f，f为所述数字控制系统所属产品的工作频率；
数字控制系统采用控制算法进行控制计算，输出控制结果，如图3所示。
本发明实施例还提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的系统，如图4所示，所述系统包括：
延迟获取模块401，用于获取采样信号的采样延迟T采样以及数字控制系统本身产生的延迟；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；系统控制计算延迟T计算通常是由于数字控制系统中处理器需要时间来执行控制算法和实施其他实时功能而产生；
所述采样信号的采样频率为所述数字控制系统的控制频率的n倍，，采样频率＝1/(n×控制周期)或者n×控制频率，控制周期＝1/控制频率；常规数字控制系统中AD采样频率与数字控制系统的控制频率等同，本发明实施例提高了采样频率，可提高信号修正的准确度；
修正模块402，用于根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；并将修正后的采样信号输入数字控制系统。
作为一种实现方式，延迟获取模块401，用于获取系统控制计算延迟T计算，包括：
当模数AD采样开始时启动定时，记录启动时间；
当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时，记录停止时间；
利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。
作为一种实现方式，修正模块402，还用于根据所述数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ；依据θ变更数字控制系统使用的控制算法中的角度；其中，
θ＝360°×(T电路+T计算)/f
其中，f为所述数字控制系统所属产品的工作频率。
本发明实施例能够准确锁定数字控制系统的输入采样信号，使得控制环节进行运算的信号与实际采样信号同步，消除延迟引入的信号相位滞后。
本发明实施例还提供了一种对数字控制系统中的信号进行修正的终端，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；
处理器，用于执行所述计算机可执行指令，以实现如前实施例所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前述实施例所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种对数字控制系统中的信号进行修正的方法，其特征在于，包括：
获取采样信号的采样延迟T采样；
根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；
将修正后的采样信号输入到数字控制系统。
2.根据权利要求1所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法，其特征在于，所述系统控制计算延迟T计算的获取方式，包括：
当模数AD采样开始时启动定时器或捕捉器，记录启动时间；
当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时器或捕捉器，记录停止时间；
利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。
3.根据权利要求1所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法，其特征在于，
所述采样信号的采样频率为所述数字控制系统的控制频率的n倍，n为大于1的整数。
4.根据权利要求1所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法，其特征在于，还包括：
根据数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ；
依据θ变更数字控制系统使用的控制算法中的角度。
5.根据权利要求4所述的对数字控制系统中的信号进行修正，其特征在于，根据所述数字控制系统本身产生的延迟计算修正角度θ，包括：
θ＝360°×(T电路+T计算)/f
其中，f为所述数字控制系统所属产品的工作频率。
6.一种对数字控制系统中的信号进行修正的系统，其特征在于，包括：
延迟获取模块，用于获取采样信号的采样延迟T采样以及数字控制系统本身产生的延迟；所述数字控制系统本身产生的延迟包括：系统控制计算延迟T计算以及采样滤波电路延迟T电路；
修正模块，用于根据数字控制系统本身产生的延迟和所述采样延迟T采样对采样信号进行修正；并将修正后的采样信号输入数字控制系统。
7.根据权利要求6所述的对数字控制系统中的信号进行修正的系统，其特征在于，
延迟获取模块，用于获取系统控制计算延迟T计算，包括：
当模数AD采样开始时启动定时，记录启动时间；
当需要利用采样信号进行控制计算时停止定时，记录停止时间；
利用所述启动时间和停止时间的时间差得到所述系统控制计算延迟T计算。
8.根据权利要求6所述的对数字控制系统中的信号进行修正的系统，其特征在于，
所述采样信号的采样频率为所述数字控制系统的控制频率的n倍，n为大于1的整数。
9.一种对数字控制系统中的信号进行修正的终端，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；
处理器，用于执行所述计算机可执行指令，以实现权利要求1至5中任一项所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的对数字控制系统中的信号进行修正的方法的步骤。
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