CN110109395B - 一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质，其中方法包括：获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽，解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。

Description

一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
获取过程的频率带宽(Process frequency bandwidth,PFB)具有重要的实际意义，例如用于控制器参数的整定或者用于超前观测器参数的整定等，但是现有获取过程的频率带宽方法复杂，在控制工程中难以采用，导致难以获取控制工程的过程的频率带宽。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质，解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
本申请第一方面提供了一种过程的频率带宽的获取方法，包括：
获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；
获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
优选地，
所述获取所述过程响应趋势曲线上斜率最大时对应的切线段具体包括：
获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线；
连接第一端点和第二端点得到所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
其中，所述第一端点为所述切线与X轴的交点，第二端点为所述切线与直线y＝d的交点，所述d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
优选地，
所述根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽具体包括：
获取所述切线段的第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET；
根据
Figure BDA0002053247650000021
计算所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
本申请第二方面提供一种过程的频率带宽的获取装置，包括：
第一获取模块，用于获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；
第二获取模块，用于获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
计算模块，用于根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
优选地，
所述第二获取模块具体包括：
第一获取子模块，用于获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线；
绘制子模块，用于以第一端点和第二端点绘制线段得到所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
其中，所述第一端点为所述切线与X轴的交点，第二端点为所述切线与直线y＝d的交点，所述d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
优选地，
所述计算模块具体包括：
第二获取子模块，用于获取所述切线段的第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET；
计算子模块，用于根据
Figure BDA0002053247650000022
计算所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
本申请第三方面提供一种过程的频率带宽的获取设备，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的过程的频率带宽的获取方法。
本申请第四方面提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的过程的频率带宽的获取方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供了一种过程的频率带宽的获取方法，首先获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线，然后获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段，最后根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽，整个过程中，获取待分析控制工程的过程响应趋势曲线后，再获取过程响应趋势曲线斜率最大时的切线段，最后根据切线段即可获取待分析控制工程的过程的频率带宽，方法简单易实现，从而解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取方法的第二实施例的流程示意图；
图3为本申请实施例中的过程响应趋势曲线图；
图4为本申请实施例中切线段和过程响应趋势曲线的关系示意图；
图5为本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取方法的应用例示意图；
图6为本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种过程的频率带宽的获取方法、装置、设备和存储介质，解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取方法的第一实施例的流程示意图，包括：
步骤101、获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线。
需要说明的是，在获取过程的频率带宽时，首先获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线。
步骤102、获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段。
需要说明的是，在获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线后，获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段。
步骤103、根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽。
需要说明的是，在获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段后，根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽。
本实施例中，首先获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线，然后获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段，最后根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽，整个过程中，获取待分析控制工程的过程响应趋势曲线后，再获取过程响应趋势曲线斜率最大时的切线段，最后根据切线段即可获取待分析控制工程的过程的频率带宽，方法简单易实现，从而解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
以上为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的获取方法的第一实施例，以下为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的获取方法的第二实施例。
请参阅图2，本申请实施例中一种过程的频率带宽的获取方法的第二实施例的流程示意图，包括：
步骤201、获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线。
本实施例中，获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线如图3所示，在图3中，x轴为从单位阶跃输入开始的过程时间，单位为s。y轴为高阶过程在单位阶跃输入的过程响应的过程值，单位由具体的系统所决定。
步骤202、获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线。
步骤203、连接第一端点和第二端点得到过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段。
需要说明的是，第一端点为切线与X轴的交点，第二端点为切线与直线y＝d的交点，d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
本实施例中，获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段如图4中的线段MN。
步骤204、获取切线段的第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET。
本实施例中，如图4所示，获取第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET。
步骤205、根据
Figure BDA0002053247650000051
计算待分析控制工程的过程的频率带宽。
本实施例中，首先获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线，然后获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段，最后根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽，整个过程中，获取待分析控制工程的过程响应趋势曲线后，再获取过程响应趋势曲线斜率最大时的切线段，最后根据切线段即可获取待分析控制工程的过程的频率带宽，方法简单易实现，从而解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
以上为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的获取方法的第二实施例，以下为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的方法的应用例，请参阅图5。
1)、获取高阶过程
Figure BDA0002053247650000052
在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线，如图5所示。
2)、获取过程响应趋势曲线的过程值随过程时间变化的最大斜率值(Maximumslope value,MSV)。
3)、获取最大斜率值出现在x轴和y轴的位置点(Position point,PP)。
4)、获取过程响应的终值(Process response final value,PRFV)。
5)、画一条经位置点PP的斜线，斜线的斜率等于最大斜率值。斜线起始于x轴、截止于过程响应的终值(即过程响应趋势曲线终止点的y值)。斜线的起始点在x轴的时间为起始时间(Starting time,ST)，斜线的截止点在x轴的时间为截止时间(End time,ET)，如图5所示。
在图5中，PS-END为过程响应的终值，单位为无量纲，TST为起始时间，单位为s，TET为截止时间，单位为s，根据斜线，得到TST＝126s，TET＝593s。
6)、通过
Figure BDA0002053247650000061
获取高阶过程的频率带宽，ωP为高阶过程的频率带宽，单位为rad/s，即根据步骤5得到的时间可以得到ωP＝2/(593-126)≈0.004283rad/s。
7)验证实施例中高阶过程的理论频率带宽为
Figure BDA0002053247650000062
式中，ωPL为实施例中高阶过程的理论频率带宽，单位为rad/s。
通过将ωP与ωPL进行对比，ωP相对ωPL的误差为-1.53％，误差较小，从工程的角度看误差完全可以接受。
以上为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的获取方法的应用例，以下为本申请实施例提供的一种过程的频率带宽的获取装置的实施例，请参阅图6。
本申请实施例中提供的一种过程的频率带宽的获取装置，包括：
第一获取模块601，用于获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；
第二获取模块602，用于获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
计算模块603，用于根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽。
进一步地，第二获取模块602具体包括：
第一获取子模块6021，用于获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线；
绘制子模块6022，用于以第一端点和第二端点绘制线段得到过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
其中，第一端点为切线与X轴的交点，第二端点为切线与直线y＝d的交点，d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
进一步地，计算模块603具体包括：
第二获取子模块6031，用于获取切线段的第一端点所对应的时间TET和第二端点所对应的时间TST；
计算子模块6032，用于根据
Figure BDA0002053247650000071
计算待分析控制工程的过程的频率带宽。
本实施例中，首先获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线，然后获取过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段，最后根据切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定待分析控制工程的过程的频率带宽，整个过程中，获取待分析控制工程的过程响应趋势曲线后，再获取过程响应趋势曲线斜率最大时的切线段，最后根据切线段即可获取待分析控制工程的过程的频率带宽，方法简单易实现，从而解决了现有获取过程的频率带宽方法复杂的技术问题。
本申请实施例还提供一种过程的频率带宽的获取设备，包括：处理器和存储器；存储器上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如前述实施例所描述的过程的频率带宽的获取方法。
本申请实施例还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如前述实施例所描述的过程的频率带宽的获取方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种过程的频率带宽的获取方法，其特征在于，包括：
获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；
获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽；
所述根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽具体包括：
获取所述切线段的第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET；
根据
Figure FDA0003110432300000011
计算所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
2.根据权利要求1所述的过程的频率带宽的获取方法，其特征在于，所述获取所述过程响应趋势曲线上斜率最大时对应的切线段具体包括：
获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线；
连接第一端点和第二端点得到所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
其中，所述第一端点为所述切线与X轴的交点，第二端点为所述切线与直线y＝d的交点，所述d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
3.一种过程的频率带宽的获取装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取待分析控制工程在单位阶跃输入的过程响应趋势曲线；
第二获取模块，用于获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
计算模块，用于根据所述切线段所对应的时间，通过带宽计算公式确定所述待分析控制工程的过程的频率带宽；
所述计算模块具体包括：
第二获取子模块，用于获取所述切线段的第一端点所对应的时间TST和第二端点所对应的时间TET；
计算子模块，用于根据
Figure FDA0003110432300000012
计算所述待分析控制工程的过程的频率带宽。
4.根据权利要求3所述的过程的频率带宽的获取装置，其特征在于，所述第二获取模块具体包括：
第一获取子模块，用于获取所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线；
绘制子模块，用于以第一端点和第二端点绘制线段得到所述过程响应趋势曲线斜率最大时对应的切线段；
其中，所述第一端点为所述切线与X轴的交点，第二端点为所述切线与直线y＝d的交点，所述d为过程响应趋势曲线终止点的y值。
5.一种过程的频率带宽的获取设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的过程的频率带宽的获取方法。
6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的过程的频率带宽的获取方法。
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