[发明专利]一种获取微分信号的方法及装置

说明书

本申请公开了一种获取微分信号的方法和装置，包括：根据预置的一阶惯性逆运算公式对输入信号进行连续两次一阶惯性逆运算；获取输入信号、第一输出信号和第二输出信号的和；根据预置的二阶惯性运算公式对第三输出信号进行二阶惯性运算得到第四输出信号；将第一减法运算的输出信号作为第五输出信号，然后并根据预置的一阶惯性运算公式对第五输出信号进行一阶惯性运算；获取第五输出信号和预置第一常数1.5的差；获取第七输出信号和预置第二常数1.8747的乘积，并将乘积作为微分信号。解决了NTD不适用于电力系统中控制性能与微分器的微分性能有很大关系的控制系统的技术问题。

技术领域

本申请涉及信号处理技术和自动控制技术领域，尤其涉及一种获取微分信号的方法及装置。

背景技术

微分运算在诸多领域包括控制工程领域有广泛的应用，但理想微分在物理上不可实现。长期以来，人们一直在寻找尝试各种近似理想微分的途径。在控制领域，经常采用的实际微分环节是一种理想微分加一阶惯性滤波(First order inertial filter，FOIF)的结构。在实际运用中，FOIF的惯性常数越小，则实际微分环节越接近理想微分的特性，这就是所谓的高增益微分器，但是高增益微分器带来的问题就是噪声干扰输出较大；此后，从非线性最优跟踪(Nonlinear optimal tracking，NOT)的角度提出了非线性跟踪微分器(Nonlinear tracking differentiator，NTD)，显著提高了输出跟踪输入微分的“效率”。

但是，NTD的输出特性还与输入幅值有关，这表明NTD不具备普适性，实际上NTD主要适合于对非线性不敏感的工程控制上提取微分信号。

在电力系统，一些控制系统的控制性能还与微分器的微分性能有很大的关系。例如，有源电力谐波控制装置(Power harmonic control device，PHCD)对微分器的微分性能有较高的要求，要求微分器在较宽的频率范围内能够提供与理想微分接近的特性，此时NTD便不适用。

发明内容

本申请提供了一种获取微分信号的方法及装置，用于在较宽的频率范围内能够提供与理想微分接近的特性。

本申请第一方面提供了一种获取微分信号的方法，包括：

根据预置的一阶惯性逆运算公式(1+T_Ds)对输入信号进行连续两次一阶惯性逆运算，依次得到第一输出信号和第二输出信号，其中T_D为预置观测频率带宽ω_D的倒数，表示预测时间且单位为s，ω_D的单位为rad/s；

获取所述输入信号、所述第一输出信号和所述第二输出信号的和，并作为第三输出信号；

根据预置的二阶惯性运算公式对所述第三输出信号进行二阶惯性运算得到第四输出信号，并将所述第四输出信号作为第一减法运算的被减输入信号；

将所述第一减法运算的输出信号作为第五输出信号，然后并根据预置的一阶惯性运算公式对所述第五输出信号进行一阶惯性运算，得到第六输出信号，并将所述第六输出信号作为所述第一减法运算的减输入信号；

将所述第五输出信号作为第二减法运算的被减输入信号，将预置第一常数1.5作为所述第二减法运算的减输入信号，获取所述第五输出信号和所述预置第一常数1.5的差，并将所述差作为第七输出信号；

获取所述第七输出信号和预置第二常数1.8747的乘积，并将所述乘积作为微分信号。

本申请第二方面提供了一种获取微分信号的装置，包括：两个第一控制器、加法器、第二控制器、第一减法器、第二减法器、第三控制器和乘法器；