CN113193853B - 基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统 - Google Patents

基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统。该方法包括：将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号；将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统，以使所述炉膛压力控制系统调节炉膛压力。从提高效率的角度，相对采用现有近似滑动窗滤波器滤波，本发明能够进一步提高输出信号跟踪输入信号的效率，即进一步减小了滤波相位滞后，有利于进一步提高炉膛压力控制系统的控制品质。此外，该新的近似滑动窗滤波器可以用于构造其它控制系统，从而实现控制系统的控制效率可调节，以满足实际控制过程的不同需要。

Description

基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统
技术领域
本发明涉及火电机组过程控制技术领域，尤其涉及一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统。
背景技术
在火电机组的过程控制领域中，一些控制系统的过程信号受到明显的随机干扰，例如火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号受到明显的随机干扰，需要对所述过程信号进行滤波处理，常用的滤波处理手段是采用一阶惯性滤波(First order inertia filter，简称FOIF)。但是FOIF存在较大的滤波相位滞后，对炉膛压力控制系统的控制品质有不容忽略的影响。现有技术提出了一种近似滑动窗滤波器(Approximate sliding windowfilter，简称ASWF)，ASWF明显提高了输出跟踪输入的效率，即减小了ASWF滤波相位滞后，提高了炉膛压力控制系统的控制品质。
然而，实际控制过程存在低阶易控过程、高阶难控过程等。为了满足实际控制过程的不同需要，要求实现对ASWF输出跟踪输入的效率的可调节，例如对于低阶易控过程要求能够提高ASWF输出跟踪输入的效率，而对于高阶难控过程要求能够降低ASWF输出跟踪输入的效率，而火电机组的炉膛压力控制系统的控制过程则属于低阶易控过程。对ASWF输出跟踪输入的效率的调节并不是简单的调节ASWF时间常数的问题，需要通过对ASWF阶次的调整实现对ASWF输出跟踪输入的效率的调节。降低ASWF输出跟踪输入的效率相对简单，例如可通过降低ASWF阶次实现。但是提高ASWF输出跟踪输入的效率相对不易，虽然可通过提高ASWF阶次实现，但是随着ASWF阶次的提高，ASWF输出跟踪输入的效率趋于饱和，在工程上ASWF阶次不宜过高，例如误差难以接受。
由上可知，现有的ASWF输出跟踪输入的效率调节存在难度大，从而较难调节包括火电机组的炉膛压力控制系统在内的控制效率的问题。
发明内容
本发明目的在于，提供一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统，用于对火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号进行新的近似滑动窗滤波器滤波，相对采用现有的近似滑动窗滤波器滤波，本发明进一步提高了输出跟踪输入的效率，即进一步减小了滤波相位滞后，有利于进一步提高炉膛压力控制系统的控制品质，以解决现有的ASWF输出跟踪输入的效率调节存在难度大，从而较难调节包括火电机组的炉膛压力控制系统在内的控制效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，包括：
将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号；
将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统，以使所述炉膛压力控制系统调节炉膛压力。
在某一个具体实施例中，所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
在某一个具体实施例中，所述将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号，具体为：
将所述输入信号输入至近似滑动窗滤波器的输入端，在所述近似滑动窗滤波器的输出端得到近似滑动窗滤波器输出信号；
将所述输入信号输入至高阶惯性滤波器的输入端，在所述高阶惯性滤波器的输出端得到高阶惯性滤波器输出信号；
将所述高阶惯性滤波器输出信号输入至常用微分器的输入端，在所述常用微分器的输出端得到常用微分器输出信号；
将所述常用微分器输出信号输入至比例控制器的输入端，在所述比例控制器的输出端得到比例控制器输出信号；
将所述近似滑动窗滤波器输出信号输入至加法器的第一输入端，将所述比例控制器输出信号输入至所述加法器的第二输入端，在所述加法器的输出端得到加法器输出信号，所述加法器输出信号为所述新的近似滑动窗滤波器输出信号。
在某一个具体实施例中，所述近似滑动窗滤波器的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000021
其中，ASWF(s)为所述近似滑动窗滤波器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述高阶惯性滤波器的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000031
其中，HOIF(s)为所述高阶惯性滤波器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述常用微分器的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000032
其中，CD(s)为所述常用微分器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述比例控制器的传递函数计算公式为：
PC(s)＝KPC (4)
其中，PC(s)为所述比例控制器的传递函数；KPC为所述比例控制器的增益，单位为无量纲。
本发明实施例还提供一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波装置，包括：
滤波单元，用于将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号；
输出单元，用于将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统，以使所述炉膛压力控制系统调节炉膛压力。
在某一个具体实施例中，所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
本发明还提供一种控制系统，包括：新的近似滑动窗滤波器；
所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
本发明基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法及装置、控制系统，通过将火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号输入至新的近似滑动窗滤波器，新的近似滑动窗滤波器对过程信号进行滤波，实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，并更好地消除了系统稳态偏差。此外，将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至火电机组的炉膛压力控制系统，从提高效率的角度，进一步提高了火电机组的炉膛压力控制系统的控制品质。再有，所述新的近似滑动窗滤波器具有多种重要用途，采用所述新的近似滑动窗滤波器构造其它控制系统，可以实现控制系统的控制效率可调节，从而满足实际控制过程的不同需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法的流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的新的近似滑动窗滤波器的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法的结构示意图；
图4是本发明某一实施例提供的新的近似滑动窗滤波器的仿真实验结果；
图5是本发明另一实施例提供的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波装置的结构示意图；
图6是本发明某一实施例提供的控制系统的结构示意图；
图7是本发明某一实施例提供的控制系统的仿真实验结果；
图8是本发明某一实施例提供的控制系统在火电机组磨煤机风温控制系统的应用结果。
主要元件及符号说明：
10、新的近似滑动窗滤波器；11、近似滑动窗滤波器；12、高阶惯性滤波器；13、常用微分器；14、比例控制器；15、加法器；100、炉膛压力控制系统；200、炉膛压力控制系统的过程信号采集装置；300、基于新的近似滑动窗滤波器的滤波装置；310、滤波单元；320、输出单元；400、控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以下是本发明实施例的术语及其简称：
近似滑动窗滤波器(Approximate sliding window filter,ASWF)；常用微分器(Conventional differentiator，CD)；比例控制器(Proportional controller，PC)；加法器(Adder，A)；新的近似滑动窗滤波器(New ASWF，NASWF)；高阶惯性滤波器(High orderinertia filter，HOIF)；输入比例控制器(Input proportional controller，IPC)。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，包括：
S10、将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器10，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号；
S20、将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统100，以使所述炉膛压力控制系统100调节炉膛压力。
可以理解，炉膛压力是反映火电机组燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参数之一。监视和控制炉膛压力对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。
在本发明实施例中，火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号具有各种物理量，由炉膛压力控制系统的过程信号采集装置200采集，例如由温度传感器采集炉内温度、由炉膛左右两侧处多个炉膛压力取样点采集炉膛压力等。从方便控制的角度，通常需要对实际过程信号进行标幺化处理，从而得到与各种物理量无关的信号。
火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号输入至新的近似滑动窗滤波器10进行滤波，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号。然后将新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至炉膛压力控制系统100，炉膛压力控制系统100通过调节引风机入口挡板的位置，使引风量与送风量相适应，从而将炉膛压力维持在稳定范围内，确保锅炉安全运行。
综上所述，本发明实施例通过将火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号输入至新的近似滑动窗滤波器10，新的近似滑动窗滤波器10实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，并更好地消除了系统稳态偏差。此外，将新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至火电机组的炉膛压力控制系统100，从提高效率的角度，进一步提高了火电机组的炉膛压力控制系统100的控制品质。
请参阅图2，在某一个具体实施例中，所述新的近似滑动窗滤波器10包括：近似滑动窗滤波器11、高阶惯性滤波器12、常用微分器13、比例控制器14和加法器15。
所述近似滑动窗滤波器11的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器15的第一输入端连接。所述高阶惯性滤波器12、所述常用微分器13和所述比例控制器14依次串联，所述高阶惯性滤波器12的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器14的输出端与所述加法器15的第二输入端连接。所述加法器15的输出端用于输出加法器输出信号。
请结合图3，在某一个具体实施例中，所述步骤S10输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器10，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号，具体为：
S11、将所述输入信号输入至近似滑动窗滤波器11的输入端，在所述近似滑动窗滤波器11的输出端得到近似滑动窗滤波器输出信号；
S12、将所述输入信号输入至高阶惯性滤波器12的输入端，在所述高阶惯性滤波器12的输出端得到高阶惯性滤波器输出信号；
S13、将所述高阶惯性滤波器输出信号输入至常用微分器13的输入端，在所述常用微分器13的输出端得到常用微分器输出信号；
S14、将所述常用微分器输出信号输入至比例控制器14的输入端，在所述比例控制器14的输出端得到比例控制器输出信号；
S15、将所述近似滑动窗滤波器输出信号输入至加法器15的第一输入端，将所述比例控制器输出信号输入至所述加法器15的第二输入端，在所述加法器15的输出端得到加法器输出信号，所述加法器输出信号为所述新的近似滑动窗滤波器输出信号。
在本发明实施例中，输入信号分别输入至近似滑动窗滤波器11和高阶惯性滤波器12，然后近似滑动窗滤波器输出信号直接输入至加法器15的第一输入端，而高阶惯性滤波器输出信号则输入至常用微分器13，然后常用微分器输出信号输入至比例控制器14，接着比例控制器输出信号输入至加法器15的第二输入端，最后加法器15输出新的近似滑动窗滤波器输出信号。
如此，新的近似滑动窗滤波器10实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，有利于进一步提高炉膛压力控制系统100的控制品质，从而满足实际控制过程的不同需要。
在某一个具体实施例中，所述近似滑动窗滤波器11的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000071
其中，ASWF(s)为所述近似滑动窗滤波器11的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器11的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器11的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述高阶惯性滤波器12的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000072
其中，HOIF(s)为所述高阶惯性滤波器12的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器11的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器11的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述常用微分器13的传递函数计算公式为：
Figure BDA0003036216700000073
其中，CD(s)为所述常用微分器13的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器11的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器11的整数阶次，单位为无量纲。
在某一个具体实施例中，所述比例控制器14的传递函数计算公式为：
PC(s)＝KPC (4)
其中，PC(s)为所述比例控制器14的传递函数；KPC为所述比例控制器14的增益，单位为无量纲。
在一个实施例，所述近似滑动窗滤波器11的时间常数TASWF＝160s，所述近似滑动窗滤波器11的整数阶次nASWF＝16，所述比例控制器14的增益KPC分别为-0.5、0、0.5，得到在单位阶跃输入下，本发明一种新的近似滑动窗滤波器输出信号的实验结果，为图4所示。
在图4中，PVNASWF(t)为所述新的近似滑动窗滤波器10在单位阶跃输入的过程输出。由图4可见，相对KPC＝0，在KPC＝0.5能够明显提高所述新的近似滑动窗滤波器输出信号跟踪输入信号的速度，在KPC＝-0.5能够明显降低所述新的近似滑动窗滤波器输出信号跟踪输入信号的速度。
请参阅图2和图5，本发明实施例提供一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波装置300。所述滤波装置300包括：
滤波单元310，用于将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器10，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号；
输出单元320，用于将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统100，以使所述炉膛压力控制系统100调节炉膛压力。
可以理解，炉膛压力是反映火电机组燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参数之一。监视和控制炉膛压力对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。
在本发明实施例中，火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号具有各种物理量，由炉膛压力控制系统的过程信号采集装置200采集，例如由温度传感器采集炉内温度、由炉膛左右两侧处多个炉膛压力取样点采集炉膛压力等。从方便控制的角度，通常需要对实际过程信号进行标幺化处理，从而得到与各种物理量无关的信号。
火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号输入至新的近似滑动窗滤波器10进行滤波，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号。然后将新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至炉膛压力控制系统100，炉膛压力控制系统100通过调节引风机入口挡板的位置，使引风量与送风量相适应，从而将炉膛压力维持在稳定范围内，确保锅炉安全运行。
综上所述，本发明实施例通过将火电机组的炉膛压力控制系统100的过程信号输入至新的近似滑动窗滤波器10，新的近似滑动窗滤波器10实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，并更好地消除了系统稳态偏差。此外，将新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至火电机组的炉膛压力控制系统100，从提高效率的角度，进一步提高了火电机组的炉膛压力控制系统100的控制品质。
请结合图2，在某一个具体实施例中，所述新的近似滑动窗滤波器10包括：近似滑动窗滤波器11、高阶惯性滤波器12、常用微分器13、比例控制器14和加法器15。
所述近似滑动窗滤波器11的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器15的第一输入端连接。所述高阶惯性滤波器12、所述常用微分器13和所述比例控制器14依次串联，所述高阶惯性滤波器12的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器14的输出端与所述加法器15的第二输入端连接。所述加法器15的输出端用于输出加法器输出信号。
请结合图3，在某一个具体实施例中，所述滤波单元310，具体用于：
将所述输入信号输入至近似滑动窗滤波器11的输入端，在所述近似滑动窗滤波器11的输出端得到近似滑动窗滤波器输出信号；
将所述输入信号输入至高阶惯性滤波器12的输入端，在所述高阶惯性滤波器12的输出端得到高阶惯性滤波器输出信号；
将所述高阶惯性滤波器输出信号输入至常用微分器13的输入端，在所述常用微分器13的输出端得到常用微分器输出信号；
将所述常用微分器输出信号输入至比例控制器14的输入端，在所述比例控制器14的输出端得到比例控制器输出信号；
将所述近似滑动窗滤波器输出信号输入至加法器15的第一输入端，将所述比例控制器输出信号输入至所述加法器15的第二输入端，在所述加法器15的输出端得到加法器输出信号，所述加法器输出信号为所述新的近似滑动窗滤波器输出信号。
在本发明实施例中，输入信号分别输入至近似滑动窗滤波器11和高阶惯性滤波器12，然后近似滑动窗滤波器输出信号直接输入至加法器15的第一输入端，而高阶惯性滤波器输出信号则输入至常用微分器13，然后常用微分器输出信号输入至比例控制器14，接着比例控制器输出信号输入至加法器15的第二输入端，最后加法器15输出新的近似滑动窗滤波器输出信号。
如此，新的近似滑动窗滤波器10实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，有利于进一步提高炉膛压力控制系统100的控制品质，从而满足实际控制过程的不同需要。
请参阅图2和图6，本发明实施例还提供一种控制系统400。控制系统400包括：新的近似滑动窗滤波器10。所述新的近似滑动窗滤波器10包括：近似滑动窗滤波器11、高阶惯性滤波器12、常用微分器13、比例控制器14和加法器15。
所述近似滑动窗滤波器11的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器15的第一输入端连接。所述高阶惯性滤波器12、所述常用微分器13和所述比例控制器14依次串联，所述高阶惯性滤波器12的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器14的输出端与所述加法器15的第二输入端连接。所述加法器15的输出端用于输出加法器输出信号。
请结合图3，在本发明实施例中，输入信号分别输入至近似滑动窗滤波器11和高阶惯性滤波器12，然后近似滑动窗滤波器输出信号直接输入至加法器15的第一输入端，而高阶惯性滤波器输出信号则输入至常用微分器13，然后常用微分器输出信号输入至比例控制器14，接着比例控制器输出信号输入至加法器15的第二输入端，最后加法器15输出新的近似滑动窗滤波器输出信号。
如此，新的近似滑动窗滤波器10实现了ASWF输出跟踪输入的输出效率的可调节，即进一步减小了滤波相位滞后，有利于进一步提高炉膛压力控制系统100的控制品质，从而满足实际控制过程的不同需要。
为了说明本发明的一种新的近似滑动窗滤波器10的其它重要用途，现将所述新的近似滑动窗滤波器10构造一个具体实施例的控制系统400，如图6所示。
在图6的实施例中，控制系统400包括：负反馈环节、输入比例控制器、正反馈环节、新的近似滑动窗滤波器10和过程；
所述负反馈环节的输入端用于输入过程给定，所述负反馈环节的负反馈输入端用于输入过程输出，在所述负反馈环节的输出端得到所述过程给定与所述过程输出的偏差信号；
所述输入比例控制器的输入端用于输入所述偏差信号，输出端与所述正反馈环节的输入端连接，在所述正反馈环节的输出端输出正反馈环节输出信号；
所述新的近似滑动窗滤波器10包括：近似滑动窗滤波器11、高阶惯性滤波器12、常用微分器13、比例控制器14和加法器15；
所述近似滑动窗滤波器11的输入端用于输入所述正反馈环节输出信号，输出端与所述加法器15的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器12、所述常用微分器13和所述比例控制器14依次串联，所述高阶惯性滤波器12的输入端用于输入所述正反馈环节输出信号，所述比例控制器14的输出端与所述加法器15的第二输入端连接；
所述加法器15的输出端用于输出加法器输出信号，将所述加法器输出信号输入至所述正反馈环节的正反馈输入端；
所述过程的输入端用于输入所述正反馈环节输出信号，在所述过程的输出端输出过程输出。
具体地，在图6的实施例中，用KIPC表达输入比例控制器的增益，单位为无量纲。
在图6的实施例中，过程传递函数的计算公式为：
Figure BDA0003036216700000111
其中，P(s)为所述过程传递函数。
对图6中控制系统400的参数设置原则是过程输出不出现超调。在所述输入比例控制器的增益KIPC＝0.5，所述近似滑动窗滤波器时间常数TASWF＝320s，所述近似滑动窗滤波器的整数阶次nASWF＝16，所述比例控制器的增益KPC分别为-0.5、0、0.5，在过程给定为单位阶跃，得到图6中控制系统400的实验结果，为图7所示。
如图7所示，PVCS(t)为图6中控制系统400的过程输出。由图7可见，相对KPC＝0，在KPC＝0.5能够明显提高图6中控制系统400的控制效率，在KPC＝-0.5能够明显降低图6中控制系统400的控制效率。
图8为本发明实施例的控制系统400应用于火电机组磨煤机风温控制系统时风温过程给定和风温过程输出的示意图，如图8所示，将风温过程给定提高10℃，设置KPC＝0.5。在风温过程输出进入稳态后将风温过程给定降低10℃，设置KPC＝-0.5。从图8明显可见，设置KPC＝0.5能够明显提高对风温过程输出的控制效率。设置KPC＝-0.5能够明显降低对风温过程输出的控制效率。
需要说明的是，本发明中的新的近似滑动窗滤波器10不局限应用于图6所示的控制系统400，还可以应用于构造其它控制系统，例如高性能比例-积分控制器、新型基础控制器等。
综上所述，新的近似滑动窗滤波器10具有多种重要用途，采用所述新的滑动窗滤波器10构造控制系统400，可以实现控制系统400的控制效率可调节，从而满足实际控制过程的不同需要。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，包括：
将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号；
将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统，以使所述炉膛压力控制系统调节炉膛压力；其中，
所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
2.根据权利要求1所述的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，所述将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号，具体为：
将所述输入信号输入至近似滑动窗滤波器的输入端，在所述近似滑动窗滤波器的输出端得到近似滑动窗滤波器输出信号；
将所述输入信号输入至高阶惯性滤波器的输入端，在所述高阶惯性滤波器的输出端得到高阶惯性滤波器输出信号；
将所述高阶惯性滤波器输出信号输入至常用微分器的输入端，在所述常用微分器的输出端得到常用微分器输出信号；
将所述常用微分器输出信号输入至比例控制器的输入端，在所述比例控制器的输出端得到比例控制器输出信号；
将所述近似滑动窗滤波器输出信号输入至加法器的第一输入端，将所述比例控制器输出信号输入至所述加法器的第二输入端，在所述加法器的输出端得到加法器输出信号，所述加法器输出信号为所述新的近似滑动窗滤波器输出信号。
3.根据权利要求2所述的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，所述近似滑动窗滤波器的传递函数计算公式为：
Figure FDA0003596199040000021
其中，ASWF(s)为所述近似滑动窗滤波器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
4.根据权利要求2所述的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，所述高阶惯性滤波器的传递函数计算公式为：
Figure FDA0003596199040000022
其中，HOIF(s)为所述高阶惯性滤波器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
5.根据权利要求2所述的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，所述常用微分器的传递函数计算公式为：
Figure FDA0003596199040000023
其中，CD(s)为所述常用微分器的传递函数；TASWF为所述近似滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；nASWF为所述近似滑动窗滤波器的整数阶次，单位为无量纲。
6.根据权利要求2所述的基于新的近似滑动窗滤波器的滤波方法，其特征在于，所述比例控制器的传递函数计算公式为：
PC(s)＝KPC (4)
其中，PC(s)为所述比例控制器的传递函数；KPC为所述比例控制器的增益，单位为无量纲。
7.一种基于新的近似滑动窗滤波器的滤波装置，其特征在于，包括：
滤波单元，用于将输入信号输入至新的近似滑动窗滤波器，得到新的近似滑动窗滤波器输出信号；其中，所述输入信号具体为火电机组的炉膛压力控制系统的过程信号；
输出单元，用于将所述新的近似滑动窗滤波器输出信号输入至所述炉膛压力控制系统，以使所述炉膛压力控制系统调节炉膛压力；其中，
所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入所述输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
8.一种控制系统，其特征在于，包括：新的近似滑动窗滤波器；
所述新的近似滑动窗滤波器包括：近似滑动窗滤波器、高阶惯性滤波器、常用微分器、比例控制器和加法器；
所述近似滑动窗滤波器的输入端用于输入输入信号，输出端与所述加法器的第一输入端连接；
所述高阶惯性滤波器、所述常用微分器和所述比例控制器依次串联，所述高阶惯性滤波器的输入端用于输入所述输入信号，所述比例控制器的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
所述加法器的输出端用于输出加法器输出信号。
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