[发明专利]用于网络化控制系统信号量化的差分缩放方法及终端

说明书

本发明提供了一种用于网络化控制系统信号量化的差分缩放方法及终端，所述方法包括步骤：对待处理信号进行采样，获取目标时刻的信号值；获取所述目标时刻所对应的差分信号；通过缩放参数对所述目标时刻所对应的差分信号进行缩放处理，得到差分缩放信号；将所述差分缩放信号传输至对数量化器，获得量化结果。通过优化需要量化的信号本身的方法来提升量化效果，而不是改变量化器的结构或参数。相比于传统的方法，本发明能够更实际且有效的减小量化误差、消除量化效应对系统的负面影响，且不需要修改量化器本身，应用范围更加广泛，适应性更强。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种用于网络化控制系统信号量化的差分缩放方法及终端。

背景技术

在网络控制系统中，由于通信网络带宽的限制，信号在通过网络传输之前必须要进行量化处理。量化过程可以看作一个的分级过程。其本质是将采样得到的信号进行幅度离散，根据振幅的大小按照标准量化级进行取值，这样一组脉冲序列就被转换成了数字序列。显而易见地，根据量化级将采样信号进行取值的过程会产生量化误差。量化误差会影响系统的稳定性，并降低信号接收端处功能器件的性能。传统的量化器可以分为均匀量化器和非均匀量化器两类。非均匀量化器在网络带宽占用和量化结果精确度方面均优于均匀量化器。其中对数量化器被认为是满足线性时不变系统二次稳定性要求的最粗糙的量化器。

但无论是均匀量化还是非均匀量化都无法避免一些量化效应。其中一种称为量化饱和：如果信号超出量化器的量化范围，此时量化误差会变得非常大且无法控制。在这种情况下，系统的稳定性会遭受到严重的破坏，其他功能器件如控制器、滤波器等的性能会受到严重影响。此外，由于网络带宽的限制，量化级数是有限的。因此在以原点o为中心点的一个邻域并不在量化器的量化范围内。这个区域称为量化器的死区。死区的存在同样会严重影响量化效果。当信号值落入死区时，量化误差无法得到控制，会严重影响控制系统的稳定性和控制器、滤波器等功能部件的性能。

在网络化系统中，由于网络带宽的约束，量化误差和一些量化效应是无法避免的。但减小量化误差并消除量化效应的一些负面影响能够极大的提升系统的稳定性和各功能部件的性能。传统的量化过程中，一般通过改变量化器的量化密度来改善量化结果，具体做法是增加量化器的量化级数。量化级数越多，量化密度越大，量化误差越小，量化效果就越好。但量化级越多意味着网络带宽占用越多，这对网络化传输的稳定性和效率是不利的。且在网络带宽限制的条件下，这种方法往往难以实现。

有鉴于此，需要提出一种新的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于网络化控制系统信号量化的差分缩放方法及终端，通过优化需要量化的信号本身的方法来提升量化效果，而不是改变量化器的结构或参数。相比于传统的方法，本发明能够更实际且有效的减小量化误差、消除量化效应对系统的负面影响，且不需要修改量化器本身，应用范围更加广泛，适应性更强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种用于网络化控制系统信号量化的差分缩放方法，包括步骤：

对待处理信号进行采样，获取目标时刻的信号值；

获取所述目标时刻所对应的差分信号；

通过缩放参数对所述目标时刻所对应的差分信号进行缩放处理，得到差分缩放信号；

将所述差分缩放信号传输至对数量化器，获得量化结果。

一种实现方式中，所述方法还包括：

经由公共通信网络传输所述量化结果。

一种实现方式中，所述获取所述目标时刻所对应的差分信号的步骤，包括：

将所述目标时刻的信号值与目标时刻的前一时刻所对应的信号量化值的差值作为所述目标时刻所对应的差分信号值。