CN117713759A - 脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质，通过获取本拍脉冲指令增量；对本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；根据本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；对下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；根据下一拍输出的放大脉冲增量与下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。该方案通过对脉冲指令的放大处理，提高了脉冲指令在稳态阶段的对微小脉冲指令变化的响应速度，同时减少了因响应滞后而产生的低噪音，保证滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，确保位置指令的准确性。

Description

脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质。

背景技术

为了解决在控制系统中，由于传感器噪声、信号干扰或系统不稳定等原因导致的脉冲指令的突变或不稳定现象。在许多控制系统中，往往需要对脉冲指令进行滤波处理，以提高系统的稳定性和精度。

目前，常用的脉冲指令滤波技术是常规的一阶惯性滤波方法或FIR(FiniteImpulse Response，有限脉冲响应)平均值滤波方法。其中，常规的一阶惯性滤波方法是通过对脉冲指令进行加权平均，可以减小脉冲指令中的高频噪音；FIR平均值滤波方法是通过对连续的脉冲指令进行平均，以减少噪音的影响。

当脉冲指令发生微小波动时，常规的一阶惯性滤波方法或FIR平均值滤波方法无法对发生微小波动的脉冲指令进行快速响应，从而产生额外的速度指令低频噪音分量，降低了滤波系统的性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质，旨在解决无法对发生微小波动的脉冲指令进行快速响应的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种脉冲指令滤波方法，所述脉冲指令滤波方法包括：

获取本拍脉冲指令增量；

对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；

根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

可选地，所述对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量的步骤包括：

确定放大的指数倍数；

根据所述放大的指数倍数以及所述脉冲指令增量，对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量。

可选地，所述根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量的步骤包括：

获取等效滤波时间和位置滤波算法处理周期；

根据所述等效滤波时间和所述位置滤波算法处理周期，得到等效的滤波系数；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量，得到本拍放大后的输出脉冲增量；

根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量；

基于所述等效的滤波系数和所述本拍的残余误差补偿量，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。

可选地，所述根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量的步骤包括：

获取上一拍采集的脉冲指令增量；

根据所述上一拍采集的脉冲指令增量，得到上一拍输出的脉冲指令增量；

基于所述上一拍输出的脉冲指令增量和所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量。

可选地，所述对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量的步骤包括：

根据上一拍输出的脉冲增量和实际输出的脉冲增量，得到上一拍的残余误差量；

根据所述上一拍的残余误差和所述下一拍输出的放大脉冲增量，基于所述放大后的指数倍数，通过计算得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。

可选地，所述根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量的步骤包括：

通过所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述上一拍的残余误差量进行计算，得到下一拍输出的脉冲增量的修正值；

基于所述预设的缩小指数倍数以及所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量；

根据下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述缩小后的残余误差补偿量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

可选地，所述通过所述下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，基于所述放大的指数倍数，得到缩小后的残余误差补偿量的步骤之后，还包括：

基于所述本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。

此外，本申请实施例还提出一种脉冲指令滤波装置，所述脉冲指令滤波装置包括：

获取模块，用于获取本拍脉冲指令增量；

放大模块，用于对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

算法模块，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

缩小模块，用于对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的脉冲增量；

误差计算模块，用于根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

此外，本申请实施例还提出一种脉冲指令滤波设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序配置为实现如上所述的脉冲指令滤波方法的步骤。

此外，本申请实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序被处理器执行时实现如上所述的脉冲指令滤波方法的步骤。

本申请实施例提出的脉冲指令滤波方法、装置、终端设备以及存储介质，通过获取本拍脉冲指令增量；对本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；根据本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；对下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。该方案通过对脉冲指令的放大处理，提高了脉冲指令在稳态阶段的对微小脉冲指令变化的响应速度，同时减少了因响应滞后而产生的低噪音；根据本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对缩小脉冲增量进行余数补偿，保证滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，确保位置指令的准确性。

附图说明

图1是本申请脉冲指令滤波装置所属终端设备的功能模块示意图；

图2为本申请脉冲指令滤波方法第一示例性实施例的流程示意图；

图3为本申请脉冲指令滤波方法第一示例性实施例中涉及的常规滤波算法流程示意图；

图4为本申请脉冲指令滤波方法第一示例性实施例中涉及的常规滤波算法的输出波形图；

图5为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的位置指令滤波算法的流程示意图；

图6为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的阶跃响应波形图；

图7为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的两种滤波算法下得到的位置指令波形对比图；

图8为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的两种滤波算法下得到的输出波形对比图；

图9为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的两种滤波算法在脉冲指令微小波动的情况下的位置指令波形对比图；

图10为本申请脉冲指令滤波方法的具体场景举例中涉及的两种滤波算法下系统输出的位置误差、速度指令的波形对比图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例的主要解决方案是：获取本拍脉冲指令增量；对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量。该方案通过对脉冲指令的放大处理，提高了脉冲指令在稳态阶段的对微小脉冲指令变化的响应速度，同时减少了因响应滞后而产生的低噪音，保证位置滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，确保位置指令的准确性。

本申请实施例考虑到，相关技术常规的脉冲指令滤波方法，对于脉冲指令有微小波动时不会快速响应，且会产生额外的速度指令低频噪音分量，而且设置的滤波时间越长，低频分量越明显，从而降低了滤波系统的性能。

基于此，本申请实施例提出一种解决方案，可以提高脉冲指令在微小波动下的响应速度，减少产生低频噪音分量，从而提升滤波系统的性能。

具体地，参照图1，图1为本申请实施例脉冲指令滤波装置所属终端设备的功能模块示意图。该脉冲指令滤波装置可以为独立于终端设备的、能够进行数据处理的装置，其可以通过硬件或软件的形式承载于终端设备上。该终端设备可以为手机、电脑、示波器等。本实施例以电脑进行举例。

在本实施例中，该脉冲指令滤波装置所属终端设备至少包括输入接口模块110、滤波算法模块120、存储器130以及输出接口模块140。

存储器130中存储有操作系统以及脉冲指令滤波程序，脉冲指令滤波装置可以将获取的脉冲指令增量以及通过计算得到的残余误差补偿量等参数存放于该存储器130中；输入接口模块110用于接收外部的脉冲指令信号，可以是数字信号或模拟信号；滤波算法模块120可以用于对输入的脉冲指令信号进行滤波处理；输出接口模块140可以将滤波后的信号输出给终端设备的执行部件，如电机驱动器、机器人控制器等。

其中，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时实现以下步骤：

获取本拍脉冲指令增量；

对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；

根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

确定放大的指数倍数；

根据所述放大的指数倍数以及所述脉冲指令增量，对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

获取等效滤波时间和位置滤波算法处理周期；

根据所述等效滤波时间和所述位置滤波算法处理周期，得到等效的滤波系数；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量，得到本拍放大后的输出脉冲增量；

根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量；

基于所述等效的滤波系数和所述本拍的残余误差补偿量，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

获取上一拍采集的脉冲指令增量；

根据所述上一拍采集的脉冲指令增量，得到上一拍输出的脉冲指令增量；

基于所述上一拍输出的脉冲指令增量和所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

根据上一拍输出的脉冲增量和实际输出的脉冲增量，得到上一拍的残余误差量；

根据所述上一拍的残余误差和所述下一拍输出的放大脉冲增量，基于所述放大后的指数倍数，通过计算得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

通过所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述上一拍的残余误差量进行计算，得到下一拍输出的脉冲增量的修正值；

基于所述预设的缩小指数倍数以及所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量；

根据下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述缩小后的残余误差补偿量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

进一步地，存储器130中的脉冲指令滤波程序被处理器执行时被滤波算法模块120执行时还实现以下步骤：

基于所述本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。

本实施例通过上述方案，具体通过获取本拍脉冲指令增量；对本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；根据本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；对下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；根据下一拍输出的放大脉冲增量与下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量。该方案通过对脉冲指令进行放大、缩小以及缩小后的残余误差补偿，提高了在微小波动下脉冲指令的响应速度，且使得误差值波动幅度减小，输出明显更平滑，避免了常规的滤波系统带来的系统响应慢以及低频噪音问题。

基于上述终端设备架构但不限于上述架构，提出本申请方法实施例。

参照图2，图2为本申请脉冲指令滤波方法第一示例性实施例的流程示意图。所述脉冲指令滤波方法包括：

步骤S10，获取本拍脉冲指令增量。

其中，脉冲指令增量是指在脉冲控制系统中，每个脉冲指令所代表的增量值。脉冲控制系统通过发送一系列脉冲指令来控制执行器或运动系统的位置、速度或其他参数。

在目前脉冲指令滤波技术中，常规的一阶惯性滤波的算法流程图，如图3所示。在常规的滤波算法中，需要经过多拍累积了足够的余数补偿量后，输出的脉冲指令增量才会有变化。

取滤波算法处理周期T_c＝0.001s，输入幅值为10的阶跃脉冲指令增量在第0.8s(k＝800)加入幅值为1，其中，k＝0，1，2...为离散时刻或当前拍，频率为5HZ的正脉冲序列模拟脉冲指令增量的微小波动信号，仿真得到滤波时间T_s分别为0.05s，0.1s和0.2s下常规一阶惯性滤波系统的输出波形，如图4所示。

由此可以看出，系统达到稳态后，当脉冲指令增量出现突变或波动时，常规的一阶惯性滤波系统总是滞后一定的拍数后才进行输出，响应速度慢，且滤波时间越长，响应滞后拍数越多，输出的低频噪音越明显。

因此，本实施例提出了一种滤波算法，可在脉冲指令增量出现突变或波动时，提高输出响应的速度。首先，需要获取本拍脉冲指令增量，具体的工作原理如下所述：

具体地，首先，通过相应的接口或命令发送一系列脉冲指令，控制执行器或运动系统进行运动。

然后，观察执行器或运动系统的运动情况，可以通过传感器测量的方式进行观察。

再根据观察到的运动情况，测量每个脉冲指令对应的增量值。比如，可以测量每个脉冲指令位置的变化、角度的变化、位移的变化等。

最后，根据测量得到的增量值，计算平均值以得到本拍脉冲指令增量的数值。

综上所述，通过观察运动情况、测量增量值和计算平均值，可以得到更加准确和稳定的脉冲指令增量。不仅有利于脉冲控制系统的性能优化和运动控制的精度提升，还为后续的滤波算法的涉及提供了基础和参考。

步骤S20，对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量。

具体地，首先，确定需要对脉冲指令增量进行放大的倍数。在本实施例中，预设n为对脉冲指令增量进行放大的指数倍数，并以2ⁿ进行放大处理。

然后，根据预设的放大的指数倍数，对获取的本拍脉冲指令增量进行放大处理。

其中，对本拍脉冲指令增量进行放大处理的计算公式如下所述：

X_N(k)＝2ⁿX(k)

其中，X_N(k)表示放大后的脉冲指令增量，X(k)表示本拍采集的脉冲指令增量，n表示放大后的指数倍数，k＝0，1，2...为离散时刻或当前拍。

根据上述的计算方法，得到本拍放大后的脉冲指令增量。

通过上述步骤，对脉冲指令增量进行放大处理，可以提高系统的响应速度。放大后的脉冲指令增量可以使系统在单位时间内实现更大的运动变化，从而加快系统的响应速度和动态性能。

步骤S30，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量。

具体地，首先，从上述步骤中得到的结果中获取本拍放大后的脉冲指令增量以及上一拍计算的放大后的残留误差。其中，这个增量值表示了本拍中需要执行的运动变化量；上一拍计算的放大后的残留误差是指在对上一拍脉冲指令增量进行放大处理后，实际输出的脉冲增量与理论计算的脉冲增量之间的差异。

然后，根据本拍放大后的脉冲指令增量，通过计算得到本拍放大后的输出脉冲指令增量。

由于在计算本拍放大后的输出脉冲指令增量时，计算结果的余数会被忽略，因此为保证在进行脉冲指令滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，需要将上一拍计算的放大后的残留误差加到本拍放大后的输出脉冲指令增量中，对余数进行补偿。

最后，根据得到本拍放大后的脉冲指令增量、本拍放大后的输出脉冲指令增量以及上一拍计算的放大后的残留误差，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。

并根据本拍放大后的输出脉冲指令增量，通过计算得到本拍计算的放大后的残留误差。其中，本拍计算的放大后的残留误差的表达式如下所示：

Z_n(k+1)＝[X_N(k)-Y_N(k)+Z_N(k)]％A

其中，X_N(k)为放大后的脉冲指令增量，Y_N(k)为本拍放大后的输出脉冲增量，Z_n(k)为上一拍计算的放大后的残留误差，“％”为取余数运算符，A为等效的滤波系数。

计算本拍计算的放大后的残留误差是为了在计算下一拍脉冲指令增量时，保证位置滤波处理过程中，不会因为余数被忽略而导致脉冲指令丢失。

通过上述方法，据本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量，可以提高脉冲指令的位置精度、响应速度，从而使滤波系统能够更好地满足实际应用的需求。

步骤S40，对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。

在本实施例中，如果输出的脉冲增量过大，在快速响应的情况下可能会导致系统产生过冲和振荡。通过缩小脉冲增量，可以减小系统的过冲和振荡现象，使系统更加稳定。

具体地，首先从上述步骤中得到的结果中获取下一拍输出的放大脉冲增量。这个增量值表示了下一拍中需要输出的脉冲量大小。

然后，预先设置一个缩小因子，该缩小因子可以根据滤波系统的需求和性能要求进行调整。

再将放大的脉冲增量乘以一个缩小因子或者进行除法运算，得到缩小处理后的脉冲增量。

最后，将经过缩小处理后的脉冲增量作为下一拍的实际输出的缩小脉冲增量。

通过对下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，可以调整滤波系统的运动精度和控制性能，以满足实际应用的需求。对放大后的脉冲增量进行缩小处理可以提高系统的灵敏度、减小过冲和振荡，并提高系统的控制精度，从而实现快速响应的要求。

步骤S50，根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

在本实施例中，由于在进行滤波算法的除法计算时，没有保留余数，即余数被直接舍弃掉，从而导致在滤波指令处理过程中，脉冲指令可能会丢失，因此需要先通过计算得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，进而根据该误差量对下一拍实际输出的缩小脉量冲增进行余数补偿处理。

具体地，首先，需要获取上一拍与实际应输出脉冲指令的脉冲量。

然后，将下一拍输出的放大脉冲指令增量与下一拍实际输出的缩小脉冲指令增量进行比较，通过计算这两个之间的差异，得到残余误差。

最后，基于预设的缩小因子倍数，将残余误差进行缩小处理，并根据缩小后的残余误差，计算出相应的本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

通过这样的步骤，可以根据下一拍输出的放大脉冲增量与实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。这个本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量可以对实际输出的缩小脉冲指令增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。这样可以使滤波系统更精确地控制位置，并减小误差，提高系统的性能和稳定性。

进一步地，基于上述第一示例性实施例提出本申请脉冲指令滤波方法第二示例性实施例，步骤S30，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量进一步细化，包括：

步骤S31，获取等效滤波时间和位置滤波算法处理周期；

步骤S32，根据所述等效滤波时间和所述位置滤波算法处理周期，得到等效的滤波系数；

步骤S33，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量，得到本拍放大后的输出脉冲增量；

步骤34，根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量；

步骤S35，基于所述等效的滤波系数和所述本拍的残余误差补偿量，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。

其中，等效滤波时间是指在信号处理中，用于描述滤波器对输入信号的响应速度的一个参数。它表示滤波器对输入信号的变化所需的时间；

位置滤波算法处理周期是指在位置滤波算法中，对输入的位置数据进行处理的时间间隔。它表示滤波算法对位置数据进行滤波和更新的频率。

具体地，首先获取等效滤波时间和位置滤波算法处理周期，并根据获取到的等效滤波时间和位置滤波算法处理周期，计算得到等效的滤波系数。

其中，计算得到等效的滤波系数的表达式如下所示：

A＝(T_s+T_c)/T_c

其中，T_s为等效滤波时间，单位为秒/s，T_c为位置滤波算法处理周期。

然后，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量，得到本拍放大后的输出脉冲增量。

并将上一拍放大后的输出脉冲增量与期望的输出脉冲增量进行比较，得到残留误差，得到上一拍计算的放大后的残余误差。

接着，根据本拍放大后的脉冲指令增量、本拍放大后的输出脉冲增量以及上一拍计算的放大后的残余误差，得到本拍的残余误差补偿量。

其中，该本拍的残余误差补偿量可以用来调整系统的输出，以减小实际输出与期望输出之间的差异。通过将残余误差补偿量加到本拍的输出脉冲增量上，可以使输出的位置指令更接近期望值。

最后，基于所述等效的滤波系数和所述本拍的残余误差补偿量，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。其中，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量的表达式如下所述：

Y_N(k+1)＝[X_N(k)-Y_N(k)+Z_N(k)]/A+Y_N(k)

其中，Y_N(k+1)为下一拍需要输出的放大后的脉冲增量，Z_N(k)为上一拍计算的放大后的残留误差，Y_N(k)为本拍放大后的输出脉冲增量，X_N(k)为放大后的脉冲指令增量，A为等效的滤波系数。

基于上述可以看出，当滤波系统进入稳态情况时，此时，若X(k)(本拍采集的脉冲指令增量)突然由原来的值增加1个脉冲，则X_N(k)放大2ⁿ倍后，由于[X_N(k)-Y_N(k)+Z_N(k)]/A的变化量足够大，导致Y_N(k+1)变化，从而不需要经过长时间的余数积累，Y_N(k+1)就提前有了变化，提高了脉冲指令的响应速度。

通过上述实施例方法，将脉冲指令进行放大处理，实现了脉冲指令在稳态微小波动下进行快速响应，从而提高系统的响应速度和稳定性，从而更好地满足控制系统的需求。

进一步地，基于上述第二示例性实施例提出本申请脉冲指令滤波方法第三示例性实施例，步骤S34，根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量进一步细化，包括：

步骤S341，获取上一拍采集的脉冲指令增量；

步骤S342，根据所述上一拍采集的脉冲指令增量，得到上一拍输出的脉冲指令增量；

步骤S343，基于所述上一拍输出的脉冲指令增量和所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量。

具体地，首先，获取上一拍采集的脉冲指令增量，在滤波系统中，上一拍的脉冲指令增量是在上一拍期间采集到的脉冲指令的变化量。这个值可以通过传感器或者其他方式获取。

然后，根据上一拍期间采集到的脉冲指令增量，可以计算出上一拍期间系统的输出脉冲指令增量。这个值表示上一拍期间系统实际输出的变化量。

最后，通过将上一拍输出的脉冲指令增量和本拍放大后的输出脉冲增量进行运算，可以得到本拍的残余误差补偿量。该本拍的残余误差补偿量可以用来调整系统的输出，以减小实际输出与期望输出之间的差异。

通过上述实施例方法，可以对下一拍输出的脉冲指令增量进行余数补偿，从而保证位置指令的准确性，避免了因误差产生而导致的响应速度慢以及低频噪音等问题。

进一步地，基于上述第一示例性实施例提出本申请脉冲指令滤波方法第四示例性实施例，步骤S40，对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量进一步细化，包括：

步骤S41，根据上一拍输出的脉冲增量和实际输出的脉冲增量，得到上一拍的残余误差量；

步骤S42，根据所述上一拍的残余误差量和所述下一拍输出的放大脉冲增量，基于预设的缩小指数倍数，通过计算得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。

具体地，首先，通过比较上一拍期间实际输出的脉冲增量和期望输出的脉冲增量，得到上一拍的残余误差量。其中，该上一拍的残余误差量表示上一拍期间实际输出与期望输出之间的差异。

然后，将上一拍的残余误差量与下一拍输出的放大脉冲增量进行运算。并根据预设的缩小指数倍数，对计算结果进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。其中，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量的表达式如下所述：

Y(K+1)＝[Y_N(K+1)+Z_r(k)]/2ⁿ

其中，Y(K+1)为缩小后的实际应该输出的下一拍脉冲增量，Y_N(K+1)为下一拍需要输出的放大后的脉冲增量，Z_r(k)为上拍与实际应输出脉冲的误差量，n为缩小指数倍数。

通过上述实施例方法，可以根据上一拍的残余误差量和下一拍的放大脉冲增量，实现对下一拍实际输出的余数补偿，从而保证位置滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，以及确保经滤波后的位置指令将与实际位置指令没有误差。

进一步地，基于上述第一示例性实施例提出本申请脉冲指令滤波方法第五示例性实施例，步骤S50，根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量进一步细化，包括：

步骤S51，通过所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述上一拍的残余误差量进行计算，得到下一拍输出的脉冲增量的修正值；

步骤S52，基于所述预设的缩小指数倍数以及所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量；

步骤S53，根据下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述缩小后的残余误差补偿量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

首先，将下一拍输出的放大脉冲增量与上一拍的残余误差量进行相加，得到下一拍输出的脉冲增量的修正值。这个修正值表示下一拍输出的脉冲增量需要进行的调整，以使系统的输出更接近期望值。

然后，预设一个缩小指数倍数，并将缩小指数倍数乘以缩小后的实际输出的下一拍脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量。

最后，根据缩小后的残余误差补偿量以及下一拍输出的脉冲增量的修正值，通过计算得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。其中计算得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量的表达式，如下所述：

Z_r(k+1)＝Y_N(K+1)+Z_r(k)-2ⁿY(K+1)

其中，Z_r(k+1)为本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，Y_N(K+1)为下一拍输出的放大后的脉冲增量，Z_r(k)为上一拍的残余误差量，Y(K+1)为缩小后的实际输出的下一拍脉冲增量，n为缩小指数倍数。

通过上述实施例方案，可以在后续根据得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量对缩小后输出的脉冲增量进行补偿，保证位置滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，位置指令的准确。

进一步地，基于上述第五示例性实施例提出本申请脉冲指令滤波方法第六示例性实施例，步骤S52，根据所述下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，基于所述预设的缩小指数倍数，得到缩小后的残余误差补偿量的步骤之后，还包括：

步骤S521，基于所述本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。

在本实施例中，可以根据本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量的大小和方向，对下一拍实际输出的缩小脉冲增量进行调整。如果该误差量较大，说明系统偏离了期望值，需要增加脉冲增量来纠正偏差；如果误差量较小，说明系统接近期望值，可以减小脉冲增量以避免过冲。

在对脉冲增量进行调整后，可能会出现小数部分。为了确保位置指令的准确性，需要对脉冲增量进行余数补偿。余数补偿是将小数部分转化为整数部分，以确保脉冲输出的准确性。

通过上述实施例方案，滤波系统可以根据实际输出与期望输出的误差量进行调整和补偿，以确保位置指令的准确性，使滤波系统的输出更加精确和稳定，提高滤波系统的控制效果。

通过以上实施例方法，具体通过获取本拍脉冲指令增量；对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。该方案通过对脉冲指令的放大处理，提高了脉冲指令在稳态阶段的对微小脉冲指令变化的响应速度，同时减少了因响应滞后而产生的低噪音；通过缩小后的残余误差补偿量，保证位置滤波处理过程中，脉冲指令不会丢失，确保位置指令的准确性。

以下结合具体场景，对本实施例方案进行详细地阐述。

假设有一个机器人臂，需要根据输入的位置指令来控制臂的运动。

其中，位置指令是以脉冲的形式发送给机器人控制器，控制器根据接收到的脉冲指令来控制臂的运动。

然而，由于各种因素而产生的微小波动影响，如传感器误差、机器摩擦等，实际输出的脉冲指令可能存在低频噪音分量和波动，导致臂的运动不够平滑和准确。

因此，为解决这个问题，根据本实施例方案提出的滤波计算处理，可以对脉冲指令微小的波动时进行快速响应，不会产生额外的速度指令低频噪音分量，从而提高了该滤波系统的性能，进一步提升了机器人臂的运动平滑性和准确性。其中，对该机器人臂的系统进行位置指令滤波算法的流程示意图，如图5所示。

其中，该算法有5个子模块，包括脉冲指令增量放大环节、下一拍放大后的脉冲指令增量的计算环节、放大后的残余误差计算环节、下一拍的脉冲指令增量的计算环节以及缩小后的残余误差补偿计算环节。

具体地，首先，获取本拍的位置指令脉冲增量。

然后，预设一个放大指数倍数，通过该放大指数倍数对本拍的位置指令脉冲增量以2ⁿ进行放大处理，得到本拍放大后的位置指令脉冲增量。

再根据本拍放大后的位置指令脉冲增量通过计算得到本拍放大后的输出位置指令脉冲增量。

但由于在计算本拍放大后的位置指令脉冲增量时，计算结果的余数会被忽略，因此为保证在进行位置指令脉冲滤波处理过程中，位置脉冲指令不会丢失，需要将上一拍计算的放大后的残留误差加到本拍放大后的输出位置指令脉冲增量中，对余数进行补偿。

在对本拍放大后的输出位置指令脉冲增量进行余数补偿后，根据余数补偿后的本拍放大后的位置指令脉冲增量、本拍放大后的输出位置指令脉冲增量以及上一拍计算的放大后的残留误差，通过计算得到下一拍输出的放大位置指令脉冲增量。

随后，为了在计算下一拍位置指令脉冲增量时，保证位置滤波处理过程中，不会因为余数被忽略而导致位置指令丢失，因此还需要根据本拍放大后的输出位置指令脉冲增量，通过计算得到本拍计算的放大后的残留误差，将本拍计算的放大后的残留误差加到下一拍输出的位置指令脉冲增量中。

接着，预设一个缩小指数倍数，并根据基于该缩小指数倍数，通过上述实施例中的表达式，对下一拍输出的放大位置指令脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小位置指令脉冲增量。

最后，将下一拍输出的放大位置指令脉冲增量与下一拍实际输出的缩小位置指令脉冲增量进行比较，通过计算这两个之间的差异，得到残余误差；

基于预设的缩小因子倍数，将残余误差进行缩小处理，并根据缩小后的残余误差，计算出相应的本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

根据本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对下一拍实际输出的缩小位置指令脉冲增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。

通过上述滤波算法，可将常规下的滤波算法和本实施例提出的滤波算法得到的位置指令进行仿真。

具体地，若在阶跃输入下，同样取滤波算法处理周期T_c＝0.001s，输入复制为10的阶跃位置脉冲指令增量，滤波时间T_s＝0.05s，放大的指数倍数n＝15，通过仿真得到的阶跃响应波形，如图6所示。

由上述方法可以易得出位置指令为输出位置指令脉冲增量的积分，其中位置指令的表达式可以为：

其中P_ref(k)为位置指令，T为滤波算法处理周期，Y(i)为输出的位置指令脉冲增量。

进一步仿真可以得到常规滤波算法和本实施例提出的滤波算法下得到的位置指令波形对比图，如图7所示。

由此可以看出，当位置指令脉冲增量为阶跃输入时，本申请实施例提出的滤波算法既保留了常规的滤波算法对位置指令脉冲增量突变情况下的滤波作用，得到的位置指令也相同。

进一步地，为了便于对比两种滤波算法对于该机器人臂的控制系统中的脉冲指令微小波动变化下的输出以及位置指令变化的影响，取滤波算法处理周期T_c＝0.001s，滤波时间T_s＝0.1s，放大的指数倍数n＝15，k＝0前输出达到稳态Y₀＝0，用正脉冲序列模拟微小脉冲指令增量信号波动，信号波动幅值A_w＝1，频率为H_w＝5HZ。仿真得到两种滤波算法下的输出波形对比，如图8所示。

由此可以看出，在脉冲指令波动情况下，常规的脉冲指令滤波算法输出为与输入幅值相同的低频脉冲，脉宽大，响应速度慢，积累200拍后才进行输出；而本申请实施例提出的脉冲指令滤波算法中输出为与输入幅值相同的高频脉冲，脉宽小，响应速度快。

进一步地，通过仿真可以得到两种滤波算法在脉冲指令微小波动的情况下的位置指令P_ref(k)波形对比图，如图9所示。

通过图9可以得到，当脉冲指令波动变化时，在常规的滤波算法中产生的低频噪音导致了系统得到的位置指令的斜坡幅值a随低频噪音在输出稳态值Y₀＝0和波动信号幅值A_w＝1之间呈现周期变化；而在本申请实施例提出的滤波算法的作用下，系统得到的位置指令近似为更平滑的斜坡指令，该斜坡幅值介于Y₀和A_w之间。

由于位置环通常采用比例控制器按典型I型系统进行校正，因此位置环对斜坡输入下的稳态误差的表达式为：

其中，E_p为位置误差，P_real为实际位置，K_v为位置环开环增益，a为斜坡幅值。

进而，可以得出速度指令与位置误差关系的表达式为：

V_ref＝E_pK_p

其中，K_p为位置环控制器比例增益，E_p为位置误差，V_ref为速度指令。

通过上述位置环对斜坡输入下的稳态误差、速度指令与位置误差关系以及图9，可以得到常规的滤波算法作用下导致的斜坡指令幅值周期变化，将导致

取K_p＝K_v＝20，设位置环开环传递函数滤波算法处理周期Tc＝0.001s，滤波时间To＝0.2s，放大指数倍数为15，输入阶跃脉冲指令增量幅值为10，在1s(k＝1000)时加入幅值为1，频率为5HZ的正脉冲序列模拟脉冲指令增量的微小波动信号，则区间/>区间/>

通过仿真得到两种滤波算法下系统输出的位置误差、速度指令的波形对比，如图10所示。

由此可以看出，在1s加入脉冲指令增量微小波动信号后，采用常规一阶惯性滤波器时系统响应慢，约滞后了0.4s才进行输出。并引起位置误差和速度指令出现低频噪音，波动大的问题。而在本申请实施例中提出的滤波算法的作用下系统响应速度迅速，位置误差和速度指令波动幅值较小，输出明显更平滑，避免了常规的滤波算法带来的系统响应慢以及低频噪声问题。

综上所述，通过对位置指令的放大处理，以及将放大后的位置指令进行缩小，并提供缩小后的位置指令残余误差计算，得到平滑的脉冲信号作为输出，从而可以更准确地控制机器人臂的运动，使其运动更加平滑和稳定，还可以有效地减小脉冲信号的噪声和波动，提高机器人臂的运动控制精度和稳定性。

此外，本申请实施例还提供一种脉冲指令滤波装置，所述信息的加解密装置包括：

获取模块，用于获取本拍脉冲指令增量；

放大模块，用于对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

算法模块，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

缩小模块，用于对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的脉冲增量；

误差计算模块，用于根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

本实施例实现脉冲指令滤波的原理及实施过程，请参照上述各实施例，在此不再赘述。

此外，本申请实施例还提出一种脉冲指令滤波设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序配置为实现如上所述的脉冲指令滤波方法的步骤。

由于本脉冲指令滤波程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本申请实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序被处理器执行时实现如上所述的脉冲指令滤波方法的步骤。

由于脉冲指令滤波程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述脉冲指令滤波方法包括以下步骤：

获取本拍脉冲指令增量；

对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量；

根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

2.如权利要求1所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量的步骤包括：

确定放大的指数倍数；

根据所述放大的指数倍数以及所述本拍脉冲指令增量，对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量。

3.如权利要求1所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量的步骤包括：

获取等效滤波时间和位置滤波算法处理周期；

根据所述等效滤波时间和所述位置滤波算法处理周期，得到等效的滤波系数；

根据所述本拍放大后的脉冲指令增量，得到本拍放大后的输出脉冲增量；

根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量；

基于所述等效的滤波系数和所述本拍的残余误差补偿量，通过计算得到下一拍输出的放大脉冲增量。

4.如权利要求3所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述根据所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量的步骤包括：

获取上一拍采集的脉冲指令增量；

根据所述上一拍采集的脉冲指令增量，得到上一拍输出的脉冲指令增量；

基于所述上一拍输出的脉冲指令增量和所述本拍放大后的输出脉冲增量，获得本拍的残余误差补偿量。

5.如权利要求1所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量的步骤包括：

根据上一拍输出的脉冲增量和实际输出的脉冲增量，得到上一拍的残余误差量；

根据所述上一拍的残余误差量和所述下一拍输出的放大脉冲增量，基于预设的缩小指数倍数，通过计算得到下一拍实际输出的缩小脉冲增量。

6.如权利要求2-5中任一项所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量的步骤包括：

通过所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述上一拍的残余误差量进行计算，得到下一拍输出的脉冲增量的修正值；

基于所述预设的缩小指数倍数以及所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到缩小后的残余误差补偿量；

根据下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述缩小后的残余误差补偿量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

7.如权利要求6所述的脉冲指令滤波方法，其特征在于，所述根据下一拍输出的脉冲增量的修正值和所述缩小后的残余误差补偿量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量的步骤之后，还包括：

基于所述本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量，对所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量进行余数补偿，确保位置指令的准确性。

8.一种脉冲指令滤波装置，其特征在于，所述脉冲指令滤波装置包括：

获取模块，用于获取本拍脉冲指令增量；

放大模块，用于对所述本拍脉冲指令增量进行放大处理，得到本拍放大后的脉冲指令增量；

算法模块，根据所述本拍放大后的脉冲指令增量计算下一拍输出的放大脉冲增量；

缩小模块，用于对所述下一拍输出的放大脉冲增量进行缩小处理，得到下一拍实际输出的脉冲增量；

误差计算模块，用于根据所述下一拍输出的放大脉冲增量与所述下一拍实际输出的缩小脉冲增量，得到本拍实际输出脉冲与期望输出脉冲的误差量。

9.一种脉冲指令滤波设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的脉冲指令滤波方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有脉冲指令滤波程序，所述脉冲指令滤波程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的脉冲指令滤波方法的步骤。