超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法及装置

摘要

本发明公开了一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法及装置，该方法包括构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；待测高性能超前观测器用于火电机组的主汽压力过程响应的超前观测；将噪声干扰信号源输入至第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；根据第二高性能超前观测器输出信号、噪声干扰信号源计算第二高性能超前观测器的噪声功率增益；根据第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。本发明实现了噪声干扰水平的在线判断，降低了测量难度与成本，提高了超前观测的整体工作效率。

权利要求

1.一种超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，其特征在于，包括：构建与待测超前观测器平行的第二超前观测器；

将噪声干扰信号源输入至所述第二超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二超前观测器输出信号；

根据所述第二超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二超前观测器的噪声功率增益，包括：将所述第二超前观测器输出信号分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第一结果、第二结果；

将所述第一结果与所述第二结果作差，并对作差后的结果积分，得到第三结果；

将所述噪声干扰信号源分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第四结果、第五结果；

将所述第四结果与所述第五结果作差，并对作差后的结果积分，得到第六结果；

将所述第三结果与所述第六结果作商，得到所述第二超前观测器的噪声功率增益；

根据所述第二超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测超前观测器的噪声干扰水平。

2.根据权利要求1所述的超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，其特征在于，比较器运算的反馈信号为：依次进行工程滑动窗滤波器滤波、内部比例控制处理后的所述比较器运算的输出端信号。

3.根据权利要求1所述的超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，其特征在于，所述噪声干扰信号源的计算公式为：其中，NJSS(t)为 所述噪声干扰信号源，t为时间变量；rand()为伪随机数函数，输出范围为0～32768整型实数；％为求余数；KFPR为固定比例调节的增益，取0.01；KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益。

4.一种超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置，其特征在于，包括：构建模块，用于构建与待测超前观测器平行的第二超前观测器；

信号获取模块，用于将噪声干扰信号源输入至所述第二超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二超前观测器输出信号；

增益计算模块，用于根据所述第二超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二超前观测器的噪声功率增益，包括：将所述第二超前观测器输出信号分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第一结果、第二结果；将所述第一结果与所述第二结果作差，并对作差后的结果积分，得到第三结果；将所述噪声干扰信号源分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第四结果、第五结果；将所述第四结果与所述第五结果作差，并对作差后的结果积分，得到第六结果；将所述第三结果与所述第六结果作商，得到所述第二超前观测器的噪声功率增益；

判断模块，用于根据所述第二超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测超前观测器的噪声干扰水平。

5.根据权利要求4所述的超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置，其特征在于，比较器运算的反馈信号为：依次进行工程滑动窗滤波器滤波、内部比例控制处理后的所述比较器运算的输出端信号。

6.根据权利要求4所述的超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置，其特征在于，所述噪声干扰信号源的计算公式为：NJSS(t)＝[rand()％200‑100]KFPRKNJSSORKFPR＝0.01

其中，NJSS(t)为 所述噪声干扰信号源，t为时间变量；rand()为伪随机数函数，输出范围为0～32768整型实数；％为求余数；KFPR为固定比例调节的增益，取0.01；KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益。

7.一种超前观测器，其特征在于，包括：依次连接的比较器、增益补偿单元、一阶惯性滤波器、工程滑动窗滤波器、与所述工程滑动窗滤波器连接的内部比例控制单元；其中，所述比较器的输入端信号为超前观测器输入信号；

所述一阶惯性滤波器的输出端信号为超前观测器输出信号；

所述工程滑动窗滤波器的输入端连接所述比较器的输出端；

所述内部比例控制单元的输出端连接所述比较器的反馈端。

说明书

超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及火电机组过程控制技术领域，尤其涉及一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法及装置。

背景技术

[0002] 在火电机组过程控制领域中，运用超前观测能够获取过程响应的提前信息，对于提高过程控制性能起到关键作用。其中，超前观测包括多种形式，例如微分器、二阶惯性逆模型、比例‑微分控制器等。为了提高这些模型的反馈控制性能，现有技术基于已有的超前观测技术，提出了一种新型基础控制器(简称NFC)。

[0003] 其中，NFC是一种高性能控制器(简称HPPI)和一种高性能超前观测器(简称HPLO)的串级结构。虽然，HPLO在超前观测机制上有所突破，例如超前相位较高，但是其在超前观测上的优势与之噪声干扰水平间存在一定的矛盾。为了兼顾观测性能与噪声干扰水平程度，需及时测量HPLO的噪声干扰水平能力，但是由于现有的HPLO构建复杂，且测量时HPLO必须处于非工作状态，因此增加了测量难度与测量成本；其次，由于无法实现在线测量，因而不能及时掌握HPLO的噪声干扰水平情况，一旦HPLO性能存在问题，无法给予及时预警，就会影响超前观测整个过程的正常进行，进而降低观测工作的整体效率。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法及装置，该方法能够解决现有技术下的超前观测过程中无法实现噪声干扰水平的在线判断，进而导致测量成本高、难度大以及效率低下的问题。

[0005] 为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，包括：

[0006] 构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；

[0007] 将噪声干扰信号源输入至所述第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；

[0008] 根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益；

[0009] 根据所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0010] 进一步地，所述根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益，包括：

[0011] 将所述第二高性能超前观测器输出信号分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第一结果、第二结果；

[0012] 将所述第一结果与所述第二结果作差，并对作差后的结果积分，得到第三结果；

[0013] 将所述噪声干扰信号源分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第四结果、第五结果；

[0014] 将所述第四结果与所述第五结果作差，并对作差后的结果积分，得到第六结果；

[0015] 将所述第三结果与所述第六结果作商，得到所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益。

[0016] 进一步地，所述比较器运算的反馈信号为：依次进行工程滑动窗滤波器滤波、内部比例控制处理后的所述比较器运算的输出端信号。

[0017] 进一步地，所述噪声干扰信号源的计算公式为：

[0018] NJSS(t)＝[rand()％200‑100]KFPRKNJSSOR

[0019] KFPR＝0.01

[0020] 其中，NJSS(t)所述噪声干扰信号源；rand()为伪随机数函数，输出范围 0～32768整型实数；％为求余数；KFPR为固定比例调节的增益，取0.01；KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益。

[0021] 本发明还提供一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置，包括：

[0022] 构建模块，用于构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；

[0023] 信号获取模块，用于将噪声干扰信号源输入至所述第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；

[0024] 增益计算模块，用于根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益；

[0025] 判断模块，用于根据所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0026] 进一步地，所述增益计算模块，还用于：

[0027] 将所述第二高性能超前观测器输出信号分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第一结果、第二结果；

[0028] 将所述第一结果与所述第二结果作差，并对作差后的结果积分，得到第三结果；

[0029] 将所述噪声干扰信号源分别进行平方运算、经纯滞后运算后的平方运算，得到第四结果、第五结果；

[0030] 将所述第四结果与所述第五结果作差，并对作差后的结果积分，得到第六结果；

[0031] 将所述第三结果与所述第六结果作商，得到所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益。

[0032] 进一步地，所述比较器运算的反馈信号为：依次进行工程滑动窗滤波器滤波、内部比例控制处理后的所述比较器运算的输出端信号。

[0033] 进一步地，所述噪声干扰信号源的计算公式为：

[0034] NJSS(t)＝[rand()％200‑100]KFPRKNJSSOR

[0035] KFPR＝0.01

[0036] 其中，NJSS(t)所述噪声干扰信号源；rand()为伪随机数函数，输出范围 0～32768整型实数；％为求余数；KFPR为固定比例调节的增益，取0.01；KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节的增益。

[0037] 本发明还提供一种高性能超前观测器，包括：依次连接的比较器、增益补偿单元及一阶惯性滤波器；其中，

[0038] 所述比较器的输入端信号为高性能超前观测器输入信号；

[0039] 所述一阶惯性滤波器的输出端信号为高性能超前观测器输出信号。

[0040] 进一步地，所述高性能超前观测器，还包括：工程滑动窗滤波器、与所述工程滑动窗滤波器连接的内部比例控制单元；

[0041] 所述工程滑动窗滤波器的输入端连接所述比较器的输出端；

[0042] 所述内部比例控制单元的输出端连接所述比较器的反馈端。

[0043] 相对于现有技术，本发明至少具备如下有益效果：

[0044] 本发明通过构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；且待测高性能超前观测器用于火电机组的主汽压力过程响应的超前观测；将噪声干扰信号源输入至所述第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益；根据所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测高性能超前观测器的噪声干扰水平；在现有的高性能超前观测器给予改进，实现了噪声干扰水平的在线判断，降低了测量难度与成本，有助于提高超前观测的整体工作效率。

附图说明

[0045] 图1是本发明某一实施例提供的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法的流程示意图；

[0046] 图2是本发明某一实施例提供的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法的原理示意图；

[0047] 图3是本发明某一实施例提供的待测高性能超前观测器的结构示意图；

[0048] 图4是本发明某一实施例提供的第二高性能超前观测器的结构示意图；

[0049] 图5是本发明某一实施例提供的噪声干扰信号源的结构示意图；

[0050] 图6是本发明某一实施例提供的噪声功率增益计算的原理示意图；

[0051] 图7是本发明某一实施例提供的第二高性能超前观测器输入信号的仿真实验结果图；

[0052] 图8是本发明某一实施例提供的第二高性能超前观测器输出信号的仿真实验结果图；

[0053] 图9是本发明某一实施例提供的第二高性能超前观测器的噪声功率增益的仿真实验结果图；

[0054] 图10是本发明某一实施例提供的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置的结构示意图。

具体实施方式

[0055] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0056] 应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

[0057] 应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0058] 术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0059] 术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0060] 第一方面：

[0061] 请参阅图1，本发明某一实施例提供了一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，包括：

[0062] S10、构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；

[0063] 首先，需要说明的是，现有的NFC是一种高性能PI控制器(HPPI)和一种高性能超前观测器(HPLO)的串级结构。HPLO在超前观测机制上有所突破，例如超前相位较高，在超前观测上有优势。然而，HPLO在超前观测上的优势与HPLO 的噪声干扰水平之间存在一定的矛盾。且现有构造HPLO的方法相对复杂。并且无法实施在线测量，需要在NFC处于非工作的静止状态下才能实现性能的测试，因此在本发明实施例的目的在于提供一种方式能够实现在线测量，以及时掌握 HPLO的工作状态及性能。其中，本步骤中的待测高性能超前观测器用于火电机组的主汽压力过程响应的超前观测。

[0064] 具体地，高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法的原理结构图如图2所示，可以看到，整个判断过程分为三个部分，第一步是构建与测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器，并对其施加噪声干扰激励，获得输出信号；第二步主要是进行噪声功率增益的计算；第三步根据计算结果来判断第二高性能超前观测器的噪声干扰水平，并根据此结果间接反映待测高性能超前观测器额噪声干扰水平。

[0065] 进一步地，在步骤S10中，主要是构建与待测高性能超前观测器具有相同参数、结构的第二高性能超前观测器，请参阅图3，图3提供了待测高性能超前观测器的结构示意图，其中，待测高性能超前观测器的输入信号首先进过比较器再经过增益补偿，进入一阶惯性滤波器滤波后得到待测高性能超前观测器的输出信号，其中，比较器的输出端信号还会经过工程滑动窗滤波器滤波作用，再经过内部比例控制器作用反馈给比较器。其中，所述待测高性能超前观测器用于火电机组的主汽压力过程响应的超前观测；

[0066] 进一步地，待测高性能超前观测器各个参数的表达式为：

[0067]

[0068] 公式(1)中，HPLO(S)为待测高性能超前观测器的传递函数；

[0069] THPLO为待测高性能超前观测器的时间常数，单位为s；

[0070] KGC为待测高性能超前观测器的增益补偿(GC)的增益，单位为无量纲；

[0071] KIPC为待测高性能超前观测器的内部比例控制(IPC)的增益，单位为无量纲；

[0072] FOIF(S)为一阶惯性滤波器(FOIF)的传递函数；

[0073] TFOIF为一阶惯性滤波器的时间常数，单位为s；

[0074] ESWF(S)为工程滑动窗滤波器(ESWF)的传递函数；

[0075] TESWF为工程滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；

[0076] nESWF为工程滑动窗滤波器的阶次，单位为无量纲；其中，THPLO＝TESWF。

[0077] 当获得了待测高性能超前观测器的各个参数后，根据这些参数构建构造与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器，如图4所示：

[0078] 第二高性能超前观测器的输入信号首先进过第二比较器再经过第二增益补偿作用，进入第二一阶惯性滤波器滤波后得到第二高性能超前观测器的输出信号，其中，第二比较器的输出端信号还会依次经过第二工程滑动窗滤波器滤波作用，第二内部比例控制器作用反馈给第二比较器；

[0079] 具体地，第二高性能超前观测器各个参数的表达式为：

[0080]

[0081] 公式(2)中，HPLO:S(s)为第二高性能超前观测器的传递函数；

[0082] THPLO:S为第二高性能超前观测器的时间常数，单位为s；

[0083] KGC:S为第二高性能超前观测器的增益补偿(GC:S)的增益，单位为无量纲；

[0084] KIPC:S为第二高性能超前观测器的内部比例控制(IPC:S)的增益，单位为无量纲；

[0085] FOIF:S(s)为第二一阶惯性滤波器(FOIF:S)的传递函数；

[0086] TFOIF:S为所述第二一阶惯性滤波器的时间常数，单位为s；

[0087] ESWF:S(s)为第二工程滑动窗滤波器(ESWF:S)的传递函数；

[0088] TESWF:S为所述第二工程滑动窗滤波器的时间常数，单位为s；

[0089] nESWF:S为所述第二工程滑动窗滤波器的阶次，单位为无量纲；其中， THPLO:S＝TESwF:S。

[0090] 可以理解的是，对公式(2)进行分解，得到的信号流向如下：

[0091] 1)将第二高性能超前观测器输入信号接入到第二比较器(C:S)的给定端。

[0092] 2)将所述第二比较器的输出端接入到第二工程滑动窗滤波器的输入端。

[0093] 3)将所述第二工程滑动窗滤波器的输出端接入到所述第二内部比例控制的输入端。

[0094] 4)将所述第二内部比例控制的输出端接入到所述第二比较器的反馈端。

[0095] 5)将所述第二比较器的输出端接入到第二增益补偿的输入端。

[0096] 6)将所述第二增益补偿的输出端接入到第二一阶惯性滤波器的输入端。

[0097] 7)在所述第二一阶惯性滤波器的输出端得到所述第二高性能超前观测器输出信号。

[0098] 由于，所述第二高性能超前观测器结构和参数与所述高性能超前观测器完全相同，所述第二高性能超前观测器的参数随所述高性能超前观测器的参数的改变而同步改变。

[0099] S20、将噪声干扰信号源输入至所述第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；

[0100] 在步骤S20中，首先需要获取噪声干扰信号源的结构，如图5所示：

[0101]

[0102] 其中，NJSS(t)所述噪声干扰信号源；

[0103] rand()为伪随机数函数，输出范围0～32768整型实数，单位为无量纲。

[0104] ％为求余数(FR)，％200为求200的余数，输出范围0～200整型实数，单位为无量纲。

[0105] 100为国定浮点实数，单位为无量纲。

[0106] KFPR为固定比例调节(FPR)的增益，单位为无量纲，固定KFPR＝0.01。

[0107] KNJSSOR为噪声干扰信号源输出调节(NJSSOR)的增益，单位为无量纲。

[0108] 对公式(4)进行分解，得到各个步骤及参数的表达式，包括：

[0109] 1)获取伪随机数函数，表达为：

[0110] rand()  (4)

[0111] 其中，rand()为伪随机数函数，输出范围0～32768整型实数，单位为无量纲。

[0112] 2)将所述伪随机数函数的输出接入到求余数的输入端，在所述求余数的输出端得到求余数信号(FRS)，表达为：

[0113] FRS(t)＝rand()％200  (5)

[0114] 式中，FRS(t)为所述求余数信号，输出范围0～200整型实数，单位为无量纲。％200为求200的余数。

[0115] 3)将所述求余数信号接入到减法运算(SO)的被减数输入端，将国定浮点实数100接入到所述减法运算的减数输入端，在所述减法运算的输出端得到减法运算信号(SOS)，表达为：

[0116] SOS(t)＝FRS(t)‑100  (6)

[0117] 式中，SOS(t)为所述减法运算信号，输出范围±100浮点实数，单位为无量纲。FRS(t)为所述求余数信号。

[0118] 4)将所述减法运算信号接入到所述固定比例调节的输入端，在所述固定比例调节的输出端得到固定比例调节信号(FPRS)，表达为：

[0119] FPRS(t)＝KFPRSOS(t)  (7)

[0120] 式中，FPRS(t)为所述固定比例调节信号，输出范围±1浮点实数，单位为无量纲。KFPR为所述固定比例调节的增益，固定KFPR＝0.01。SOS(t)为所述减法运算信号。

[0121] 5)将所述固定比例调节信号接入到所述噪声干扰信号源输出调节的输入端，在所述噪声干扰信号源输出调节的输出端得到所述噪声干扰信号源，表达为：

[0122] NJSS(t)＝KNJSSORFPRS(t)  (8)

[0123] 式中，NJSS(t)为所述噪声干扰信号源，单位为无量纲。KNJSSOR为所述噪声干扰信号源输出调节的增益，单位为无量纲。FPRS(t)为所述固定比例调节信号。

[0124] S30、根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益；

[0125] 在这一步中，主要根据第二高性能超前观测器输出信号、噪声干扰信号源计算噪声功率增益，通过所述噪声功率增益计算，得到输入信号A(IS:A)即输入 A相对输入信号B(IS:B)即输入B的噪声功率增益的计算结果，并在所述噪声功率增益计算的输出端输出所述噪声功率增益的计算结果。其计算原理如图6所示。

[0126] 具体地，所述噪声功率增益计算表达为：

[0127]

[0128] 将公式(9)分解后得到(9‑1)：

[0129]

[0130] 式(9‑1)中，NPG(t)为所述噪声功率增益的计算结果，单位为无量纲。IS:A(t) 为所述输入信号A。IS:A(t‑TPL)为所述输入信号A的纯滞后(PL)信号。IS:B(t) 为所述输入信号B。IS:B(t‑TPL)为所述输入信号B的纯滞后信号。TPL为共同的纯滞后时间常数，单位为s。

[0131] 进一步地，对公式(9‑1)进行分解，得到如下计算公式：

[0132] 1)将所述输入信号A接入到平方运算A(SO:A)的输入端，在所述平方运算A 的输出端得到平方运算信号A(SOS:A)，表达为：

[0133] SOS:A(t)＝[IS:A(t)]2  (10)

[0134] 其中，SOS:A(t)为所述平方运算信号A，单位为无量纲。IS:A(t)为所述输入信号A，单位为无量纲。

[0135] 2)将所述输入信号A接入到纯滞后C(PL:C)的输入端，在所述纯延时C的输出端得到纯滞后信号C(PLS:C)，表达为：

[0136] PLS:C(t)＝HPFS:A(t‑TPL)  (11)

[0137] 其中，PLS:C(t)为所述纯滞后信号C，单位为无量纲。HPFS:A(t‑TPL)为所述输入信号A的纯滞后信号，TPL为共同的纯滞后时间常数，单位为s。

[0138] 3)将所述纯滞后信号C接入到平方运算C(SO:C)的输入端，在所述平方运算 C的输出端得到平方运算信号C(SOS:C)，表达为：

[0139] SOS:C(t)＝[PLS:C(t)]2  (12)

[0140] 其中，SOS:C(t)为所述平方运算信号C，单位为无量纲。PDLS:C(t)为所述纯滞后信号C，单位为无量纲。

[0141] 4)将所述平方运算信号A接入到代数运算A(AO:A)的加法输入端，将所述平方运算信号C接入到所述代数运算A的减法输入端，在所述代数运算A的输出端得到代数运算信号A(AOS:A)，表达为：

[0142] AOS:A(t)＝SOS:A(t)‑SOS:C(t)  (13)

[0143] 其中，AOS:A(t)为所述代数运算信号A，单位为无量纲。SOS:A(t)为所述平方运算信号A，单位为无量纲。SOS:C(t)为所述平方运算信号C，单位为无量纲。

[0144] 5)将所述代数运算信号A接入到积分运算A(IO:A)的输入端，在所述积分运算A的输出端得到积分运算信号A(IOS:A)，表达为：

[0145]

[0146] 其中，IOS:A(t)为所述积分运算信号A，单位为无量纲。AOS:A(t)为所述代数运算信号A，单位为无量纲。

[0147] 6)将所述输入信号B接入到平方运算B(SO:B)的输入端，在所述平方运算B 的输出端得到平方运算信号B(SOS:B)，表达为：

[0148] SOS:B(t)＝[HPFS:B(t)]2  (15)

[0149] 其中，SOS:B(t)为所述平方运算信号B，单位为无量纲。HPFS:B(t)为所述输入信号B，单位为无量纲。

[0150] 7)将所述输入信号B接入到纯滞后D(PL:D)的输入端，在所述纯延时D的输出端得到纯滞后信号D(PLS:D)

[0151] PLS:D(t)＝HPFS:B(t‑TPL)  (16)

[0152] 其中，PLS:D(t)为所述纯滞后信号D，单位为无量纲。HPFS:B(t‑TPL)为所述输入信号B的纯滞后信号，TPL为共同的纯滞后时间常数，单位为s。

[0153] 8)将所述纯滞后信号D接入到平方运算D(SO:D)的输入端，在所述平方运算D的输出端得到平方运算信号D(SOS:D)，表达为：

[0154] SOS:D(t)＝[PLS:D(t)]2  (17)

[0155] 其中，SOS:D(t)为所述平方运算信号D，单位为无量纲。PDLS:D(t)为所述纯滞后信号D，单位为无量纲。

[0156] 9)将所述平方运算信号B接入到代数运算B(AO:B)的加法输入端，将所述平方运算信号D接入到所述代数运算B的减法输入端，在所述代数运算B的输出端得到代数运算信号B(AOS:B)，表达为：

[0157] AOS:B(t)＝SOS:B(t)‑SOS:D(t)  (18)

[0158] 其中，AOS:B(t)为所述代数运算信号B，单位为无量纲。SOS:B(t)为所述平方运算信号B，单位为无量纲。SOS:D(t)为所述平方运算信号D，单位为无量纲。

[0159] 10)将所述代数运算信号B接入到积分运算B(IO:B)的输入端，在所述积分运算B的输出端得到积分运算信号B(IOS:B)，表达为：

[0160]

[0161] 其中，IOS:B(t)为所述积分运算信号B，单位为无量纲。AOS:B(t)为所述代数运算信号B，单位为无量纲。

[0162] 11)将所述积分运算信号A接入到除法运算(DO)的被除数输入端，将所述积分运算信号B接入到所述除法运算的除数输入端，在所述除法运算的输出端得到所述噪声功率增益的计算结果，表达为：

[0163]

[0164] 其中，NPG(t)为所述噪声功率增益的计算结果，单位为无量纲。IOS:A(t)为所述积分运算信号A，单位为无量纲。IOS:B(t)为所述积分运算信号B，单位为无量纲。

[0165] S40、根据所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0166] 根据步骤S30的计算结果，可以判断待测高性能超前观测器的噪声干扰水平，具体地：

[0167] 1)通过所述噪声干扰信号源对所述第二高性能超前观测器输入信号施加噪声干扰激励。

[0168] 2)将所述第二高性能超前观测器输出信号作为所述噪声功率增益计算的输入信号A。将所述第二高性能超前观测器输入信号作为所述噪声功率增益计算的输入信号B。在所述噪声功率增益计算的输出端得到所述第二高性能超前观测器噪声功率增益的计算结果，用NPGHPLO:S(t)表达所述第二高性能超前观测器噪声功率增益的计算结果，单位为无量纲。

[0169] 3)根据所述第二高性能超前观测器噪声功率增益的计算结果判断所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平。判断依据：如果所述NPGHPLO:S(t)的变化范围小于10，则判断所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平较低。如果所述 NPGHPLO:S(t)的变化范围大于等于10，则判断所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平较高。

[0170] 4)根据所述第二高性能超前观测器与所述高性能超前观测器的平行关系，所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平也代表所述高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0171] 本发明实施例提供的在线判断方法在现有的高性能超前观测器给予改进，能够实现噪声干扰水平的在线判断，降低了测量难度与成本，有助于提高超前观测的整体工作效率。

[0172] 第二方面：

[0173] 为了帮助理解本发明的技术方案，在某一实施例中，给出了一组具体数据，以判断待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0174] 具体地，所述高性能超前观测器参数为：THPLO＝138s，KGC＝11，KIPC＝10， TFOIF＝6s。根据所述第二高性能超前观测器与所述高性能超前观测器的平行关系，相应地,所述第二高性能超前观测器参数为：THPLO:S＝THPLO＝138s，KGC:S＝KGC＝11，KIPC:S＝KIPC＝10，TFOIF:S＝TFOIF＝6s。设置所述噪声干扰信号源的KNJSSOR＝0.1。设置所述噪声功率增益计算的TPL＝
1000s。

[0175] 用ISHPLO:S(t)表达所述第二高性能超前观测器输入信号，单位为无量纲。用OSHPLO:S(t)表达所述第二高性能超前观测器输出信号，单位为无量纲。

[0176] 在数字离散计算间隔为1s，得到所述第二高性能超前观测器输入信号的仿真实验结果，为图7所示。得到所述第二高性能超前观测器输出信号的仿真实验结果，为图8所示。得到所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益的仿真实验结果，为图9所示，其中在给出的过程时间t＝0‑8000s范围，所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益的仿真实验值在
6.7‑9.1区间变化，所述区间变化范围小于10，由此判断所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平较低。根据所述第二高性能超前观测器与所述高性能超前观测器的平行关系，所述第二高性能超前观测器的噪声干扰水平也代表所述高性能超前观测器的噪声干扰水平。
因此本实施例的判断方法对所述高性能超前观测器的在线工作无任何影响，无需对所述高性能超前观测器输入施加噪声干扰激励。

[0177] 第三方面：

[0178] 请参阅图10，本发明实施例还提供一种高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断装置，包括：

[0179] 构建模块01，用于构建与待测高性能超前观测器平行的第二高性能超前观测器；

[0180] 信号获取模块02，用于将噪声干扰信号源输入至所述第二高性能超前观测器，依次进行比较器运算、增益补偿及一阶惯性滤波器滤波，得到第二高性能超前观测器输出信号；

[0181] 增益计算模块03，用于根据所述第二高性能超前观测器输出信号、所述噪声干扰信号源计算所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益；

[0182] 判断模块04，用于根据所述第二高性能超前观测器的噪声功率增益与预设阈值的大小关系，判断所述待测高性能超前观测器的噪声干扰水平。

[0183] 本发明实施例提供的在线判断装置在现有的高性能超前观测器给予改进，能够实现噪声干扰水平的在线判断，降低了测量难度与成本，有助于提高超前观测的整体工作效率。

[0184] 第四方面：

[0185] 请参阅图3，本发明实施例还提供一种高性能超前观测器，包括：依次连接的比较器、增益补偿单元及一阶惯性滤波器；其中，

[0186] 所述比较器的输入端信号为高性能超前观测器输入信号；

[0187] 所述一阶惯性滤波器的输出端信号为高性能超前观测器输出信号。

[0188] 进一步地，所述高性能超前观测器，还包括：工程滑动窗滤波器、与所述工程滑动窗滤波器连接的内部比例控制单元；

[0189] 所述工程滑动窗滤波器的输入端连接所述比较器的输出端；

[0190] 所述内部比例控制单元的输出端连接所述比较器的反馈端。

[0191] 第五方面：

[0192] 本发明某一实施例还提供了一种计算机终端设备，包括：

[0193] 一个或多个处理器；

[0194] 存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

[0195] 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法。

[0196] 处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read‑Only Memory，简称 EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read‑Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read‑Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read‑Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

[0197] 计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称 DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行如上述任一项实施例所述的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

[0198] 本发明某一实施例还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的高性能超前观测器的噪声干扰水平的在线判断方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

[0199] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。