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1、10申请公布号CN104050363A43申请公布日20140917CN104050363A21申请号201410250993822申请日20140606G06F19/00201101G05B19/04220060171申请人广东电网公司电力科学研究院地址510080广东省广州市越秀区东风东路水均岗8号72发明人李军万文军74专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司44224代理人王程54发明名称热工过程数据滤波方法及其装置57摘要本发明提供一种热工过程数据滤波方法及其装置，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列，然。
2、后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据用于热工过程控制。能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页10申请公布号CN10405036。
3、3ACN104050363A1/2页21一种热工过程数据滤波方法，其特征在于，包括以下步骤对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。2如权利要求1所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，。
4、对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列的步骤包括按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，其中，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到稳定的序列长度。3如权利要求1所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波的步骤中，所述第一低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为其中，为幅频增益，单位无量纲；TA1为惯性常数，单位S；为角频率，单位RAD/S；ARCTANTA1为相频相角，负表示滞后，单位。
5、；J为虚数单位。4如权利要求1所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波的步骤中，所述第二低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为其中，为幅频增益，单位无量纲；TA2为惯性常数，单位S；为角频率，单位RAD/S；ARCTANTA2为相频相角，负表示滞后，单位；J为虚数单位。5如权利要求1至4任意一项所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，所述第一低通滤波的惯性常数大于所述第二低通滤波的惯性常数。6如权利要求5所述的热工过程数据滤波方法，其特征在于，所述第一低通滤波的惯性常数和所述第二低通滤波的惯性常数的关系为2TA2TA1TA2；其中，TA1为所。
6、述第一低通滤波的惯性常数，TA2为所述第二低通滤波的惯性常数。7一种热工过程数据滤波装置，其特征在于，包括输入数据获取模块，用于对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向权利要求书CN104050363A2/2页3储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；第一数据逆向模块，用于将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；第一低通滤波模块，用于对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；第二数据逆向模块，用于对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；第二低通滤波模块，用于对所述第二输出数据序列进行第二低通。
7、滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；数据输出模块，用于取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。8如权利要求7所述的热工过程数据滤波系统，其特征在于，所述输入数据获取模块按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，其中，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到稳定的序列长度。9如权利要求7或者8所述的热工过程数据滤波系统，其特征在于，所述第一低通滤波模块的惯性常数大于所述第二低通滤波模块的惯性常数。10如权利要求9所述的热工过程数据滤波系统，其特征在于，所述第一低通滤波模。
8、块的惯性常数和所述第二低通滤波模块的惯性常数的关系为2TA2TA1TA2；其中，TA1为所述第一低通滤波的惯性常数，TA2为所述第二低通滤波的惯性常数。权利要求书CN104050363A1/6页4热工过程数据滤波方法及其装置技术领域0001本发明涉及发电厂热工过程自动控制的技术领域，特别是涉及一种热工过程数据滤波方法及其装置。背景技术0002在热工过程控制工程实践中，过程信号受到各种噪声干扰的情况是普遍存在的。通过对过程信号进行低通滤波处理来减小噪声干扰的影响是经常用到的一种方法。0003然而，对过程信号的低通滤波处理又一定程度影响了过程系统的性能，如低通滤波环节的滞后相位特性增加了过程系统的。
9、阶数，使过程系统的鲁棒性或稳定性裕度有所降低，从而使热工过程自动控制变得不稳定。发明内容0004针对现有的热工过程自动控制技术对过程信号的低通滤波处理影响了过程系统的性能，使过程系统的鲁棒性或稳定性裕度有所降低，从而使热工过程自动控制变得不稳定的问题，本发明提供一种热工过程数据滤波方法及其装置，能够在实现过程信号的有效低通滤波同时，又可在一定程度上提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。0005一种热工过程数据滤波方法，包括以下步骤0006对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；0007将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一。
10、输出数据序列；0008对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；0009对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；0010对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；0011取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。0012一种热工过程数据滤波装置，包括0013输入数据获取模块，用于对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；0014第一数据逆向模块，用于将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；。
11、0015第一低通滤波模块，用于对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；0016第二数据逆向模块，用于对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；说明书CN104050363A2/6页50017第二低通滤波模块，用于对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；0018数据输出模块，用于取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。0019本发明的热工过程数据滤波方法及其装置中，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据。
12、序列，然后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后，进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。因此，能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。附图说明0020图1是本发明热工过程数据滤波方法的流程示意图；0021图2是本发明热工过程数据滤波系统的结构示意图。具体实施方式0022请参阅。
13、图1，图1是本发明热工过程数据滤波方法的流程示意图。0023所述热工过程数据滤波方法，包括以下步骤0024S101，对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；0025在本步骤中，按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，优选地，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开始到稳定的序列长度。0026即在计算机采样控制系统中，按相等的采样间隔T对输入数据UT进行采样，形成了U1、U2UN1、UN等N个输入数据序列，N为数据序列的长度。取预设数据长度N。
14、等于热工过程系统一次阶跃响应开始到趋于稳定的序列长度。0027按时间前后顺序看，所述输入数据序列的N点始终为实时数据，除此之外均为历史数据。0028按照时间前后顺序，正向存储所述预设数据长度的输入数据序列。即按1、2、3N1、N的顺序储存所述预设数据长度N的输入数据序列。0029设所述输入数据序列的原输入信号时域函数为RT，则对应的频域函数为REJT，典型的原输入信号包括温度、压力、流量等信号。0030S102，将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；0031在本步骤中，将所述输入数据序列逆向输出，即按N、N12、1的顺序输出所述输入数据序列，得到第一输出数据序列。0032将。
15、所述输入数据序列逆向输出，本质上是在时域上进行反褶，反褶后的时域函数为RT，根据傅里叶变换性质，反褶后对应的频域函数为REJT。说明书CN104050363A3/6页60033S103，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；0034在本步骤中，对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，所述第一低通滤波可以采用本领域常用的各种低通滤波方式，在此不再一一列举。0035优选的，所述第一低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为00360037其中，为幅频增益，单位无量纲；TA1为惯性常数，单位S；为角频率，单位RAD/S；ARCTANTA1为相频相角，负表示。
16、滞后，单位；J为虚数单位。0038滤波处理后，仍然按照N、N1、2、1的顺序储存所述第一低通滤波的输出数据，得到第一低通滤波数据序列。0039所述第一低通滤波数据序列对应的频域函数为00400041S104，对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；0042在本步骤中，将所述第一低通滤波数据序列中的数据再次逆向输出，使整个数据序列恢复到正向输出，即按1、2N1、N的顺序输出所述第一低通滤波数据序列，得到第二输出数据序列。0043S105，对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；0044在本步骤中，对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波。所。
17、述第二低通滤波可以采用本领域常用的各种低通滤波方式，在此不再一一列举。0045优选地，所述第二低通滤波的环节为增益为1的一阶惯性环节，其频域函数为00460047其中，为幅频增益，单位无量纲；TA2为惯性常数，单位S；为角频率，单位RAD/S；ARCTANTA2为相频相角，负表示滞后，单位；J为虚数单位。0048按照所述第二输出数据序列的数据顺序，储存所述第二低通滤波后的输出数据，得到第二低通滤波数据序列。即按1、2、N1、N的顺序储存储存所述第二低通滤波后的输出数据，得到第二低通滤波数据序列。0049S106，取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。00。
18、50在本步骤中，取所述第二低通滤波数据序列的截止点为滤波输出数据。即取所述第二低通滤波数据序列的N点为滤波输出数据，以保证滤波输出数据的实时性。说明书CN104050363A4/6页70051将所述滤波输出数据用于热工过程系统控制具有良好的特性。将所述滤波输出数据用于热工过程系统控制，典型的，用于PID调节回路的过程数据使用等具有良好的特性。0052所述滤波输出数据对应的频域函数为0053REJTGFJ0054其中，REJT为所述输入数据序列反褶后的频域函数，GFJ为滤波的频域函数，根据上述各式的关系，可继续推导出下式1和式2005500560057根据卷积交换性质，式2可变换为式300580。
19、059式3可简化为式400600061由式4可知，滤波频域函数的幅频增益为所述第一低通滤波幅频增益和所述第二低通滤波幅频增益的乘积，滤波频域函数的相频相角为所述第一低通滤波相频相角与所述第二低通滤波相频相角的差。0062作为一种优选实施方式，所述第一低通滤波的惯性常数可设置成大于所述第二低通滤波的惯性常数。并且进一步地，所述第一低通滤波的惯性常数和所述第二低通滤波的惯性常数的关系可设置为2TA2TA1TA2；其中，TA1为所述第一低通滤波的惯性常数，TA2为所述第二低通滤波的惯性常数。0063选择所述第一低通滤波的惯性常数大于所述第二低通滤波的惯性常数、具体范围2TA2TA1TA2，则滤波后的。
20、相频相角为正数，即相位超前。此时，将所述滤波输出数据用于热工过程系统控制，就能够在有效减小噪声干扰影响的同时还可在一定程度上降低过程系统的阶数，有利于过程系统鲁棒性或稳定性裕度的提高。0064本发明的热工过程数据滤波方法中，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列，然后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后，进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。因此，能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪。
21、声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点说明书CN104050363A5/6页8的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。0065请参阅图2，图2是本发明热工过程数据滤波系统的结构示意图0066所述热工过程数据滤波装置，包括0067输入数据获取模块11，用于对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列；0068第一数据逆向模块12，用于将所述输入数据序列中的数据逆向输出，获得第一输出数据序列；0069第一低通滤波模块13，用。
22、于对所述第一输出数据序列进行第一低通滤波，获取第一低通滤波数据序列并储存；0070第二数据逆向模块14，用于对所述第一低通滤波数据序列中的数据逆向输出，获取第二输出数据序列；0071第二低通滤波模块15，用于对所述第二输出数据序列进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据序列并储存；0072数据输出模块16，用于取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。0073优选地，所述输入数据获取模块11按相等的采样间隔对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，形成数据长度为N的输入数据序列，其中，所述数据长度N等于热工过程系统一次阶跃响应开。
23、始到稳定的序列长度。0074优选地，所述第一低通滤波模块13的惯性常数大于所述第二低通滤波模块15的惯性常数。0075优选地，所述第一低通滤波模块13的惯性常数和所述第二低通滤波模块15的惯性常数的关系为2TA2TA1TA2；其中，TA1为所述第一低通滤波模块13的惯性常数，TA2为所述第二低通滤波模块15的惯性常数。0076本发明的热工过程数据滤波装置中，通过对热工过程的输入数据进行采样，并按照采样时间顺序正向储存各个采样点的数据，获取具有预设数据长度的输入数据序列，然后将所述输入数据序列中的数据逆向输出后进行第一低通滤波；再逆向输出使数据恢复正向之后，进行第二低通滤波，获取第二低通滤波数据。
24、序列；取所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，用于热工过程控制。因此，能够实现热工过程信号的有效低通滤波处理，减小噪声干扰影响，同时所述第二低通滤波数据序列中最后一个采样点的数据为输出数据，可保证滤波输出数据具有良好的实时性，使滤波处理后的数据具有超前的相位特性，能够显著提高过程系统的鲁棒性或稳定性裕度。0077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本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，。
25、如磁碟、光盘、只读存储记忆体READONLYMEMORY，ROM或随机存储记忆体RANDOMACCESSMEMORY，RAM等，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发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。说明书CN104050363A6/6页90078以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。说明书CN104050363A1/2页10图1说明书附图CN104050363A102/2页11图2说明书附图CN104050363A11。