[发明专利]一种基于傅利叶级数的特定次频率数字信号提取方法

说明书

本发明公开了一种基于傅利叶级数的特定次频率数字信号提取方法，该方法利用存储于微处理器内的正余弦函数值，在每个采样周期通过5次乘法及加法运算即可准确提取出特定频率信号。本发明的有益效果在于，适用于单相或多相系统，能够在频率连续变化或发生跳变时快速精确地提取特定频率信号，在幅值连续变化的情况下亦能较准确地提取目标信号。本发明易于执行，计算量小，运算速度快，能由低成本微处理器实现。

技术领域

本发明属于信号处理及控制技术领域，具体涉及一种基于傅利叶级数的特定次频率数字信号提取方法。

背景技术

在信号系统、电力系统或者交流电机控制领域经常需要提取特定频率下的单相或多相电信号。现有的陷波或者带通滤波器技术响应速度较慢，且难于提取频率连续变化或频率发生跳变的信号。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于傅利叶级数、快速准确的特定次频率信号提取技术。该技术适用于单相或多相系统，能够在频率连续变化或发生跳变时快速精确地提取特定频率信号，在幅值连续变化的情况下亦能较准确地提取目标信号。该方法易于执行，计算量小，运算速度快，能由低成本微处理器实现。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于傅利叶级数的特定次频率数字信号提取方法，包括

输入x(t)为一包含不同频率正弦分量的周期性信号，其基波频率为ω；

若一个基波周期内进行N次采样计算，则将正弦信号一个周期的角度2π均分为N份，每一份所代表的角度为

建立两个长度为N的常数数组SIN[N]与COS[N]，其元素分别为

设定采样时间间隔为则对于频率为nω的信号，有其中，n＝1,2,…；

采样时间间隔所对应的角度变化为ωΔT＝Δθ；当ω发生变化时，ωΔT＝Δθ仍成立，确保在输入信号频率变化时仍能准确提取目标信号；

如提取频率为nω的信号，则在第k次采样时刻进行如下计算：

其中，％为取模运算符，k＝1,2,…,N；

则有

其中，a_n(k)与b_n(k)为x(t)的傅利叶级数的第n次分量的系数；

合成所提取频率为nω的信号

根据ω计算第k+1次采样时刻。

本发明的有益效果在于，适用于单相或多相系统，能够在频率连续变化或发生跳变时快速精确地提取特定频率信号，在幅值连续变化的情况下亦能较准确地提取目标信号。本发明易于执行，计算量小，运算速度快，能由低成本微处理器实现。

附图说明

图1为仿真原理示意图。

图2为x(t)频率与幅值不变时的仿真结果示意图。

图3为x(t)频率连续变化时的仿真结果示意图。

图4为x(t)频率跳变时的仿真结果示意图。

图5为x(t)频率与幅值连续变化时的仿真结果示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。