Incremental differential control configuration method and system

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对相关技术中存在的问题，在实际微分控制的基础上，融合增量式组态设计思想，研究一种增量式微分控制组态方法具有重要意义。

图1是根据本申请一个实施例的增量式微分控制组态方法的流程图。需要说明的是，本申请实施例的增量式微分控制组态方法可应用于本申请实施例的增量式微分系统。该增量式微分系统可被配置于电子设备上。如图1所示，该增量式微分控制组态方法可以包括如下步骤。

步骤S101，计算输入参数的位置式微分值。

计算位置式微分值是指：采用输入参数减去其惯性滤波后的信号，并利用惯性时间标幺，形成基于实际微分原理的位置式微分值。

位置式微分值经过严格的标幺化处理，微分增益物理意义明确。

步骤S102，计算所述位置式微分值的差分值。

计算位置式微分值的差分值是指：采用位置式微分的计算结果减去其一步迟延后的值，并利用采样周期标幺，形成位置式微分的差分值。也就是说，在位置式微分当前值的基础上，减去其迭代过程中上一步的位置式微分值的计算结果，并利用采样周期进行标幺。

位置式微分值的差分值经过严格的标幺化处理，微分增益物理意义明确。

步骤S103，根据所述差分值和微分初值计算得到当前的增量式微分值，并对所述当前的增量式微分值进行限幅，得到限幅后的当前的增量式微分值；其中，选择跟踪模式时，所述微分初值为所述位置式微分值；选择投入模式时，所述微分初值为上一步得到的限幅后的增量式微分值。

可以理解为，本实施例的增量式微分控制组态方法有两种工作模式，分别为跟踪模式和投入模式，输入参数所属系统与本申请实施例的方法对应的增量式微分系统一个处于跟踪状态，另一个处于投入运行状态。当输入参数所属系统处于投入模式时，本方法对应的增量式微分系统处于跟踪模式；当本方法对应的增量式微分系统处于投入模式时，输入参数所属系统处于跟踪模式。

作为一个示例，开始时，先选择跟踪模式，微分初值为所述位置式微分值，根据所述差分值和微分初值计算得到初始的增量式微分值。之后选择投入模式，即增量式微分系统进入投入运行后，根据初始的增量式微分值可以得到下一步迭代的增量式微分值，也就是说，将上一步得到的限幅后的增量式微分值作为微分初值，循环迭代计算得到当前的增量式微分值，也就是说，根据差分值和上一步得到的限幅后的增量式微分值计算得到当前的增量式微分值。

还需要说明的是，增量式微分的计算结果并不直接输出，而是经过微分幅值限制，需要对得到的增量式微分值进行限幅处理。

步骤S104，输出所述限幅后的当前的增量式微分值。

在本实施例中，输出限幅后的当前的增量式微分值作为输入参数的微分变化趋势的结果。

本申请实施例的增量式微分控制组态方法，由于采用了增量式微分组态方法，微分增益变化时不会引起微分结果突变；且跟踪与投入过程切换无扰，适应工业过程控制中对变增益微分的应用需求。

在上述实施例的基础上，图2是根据本申请一个具体实施例的增量式微分控制组态方法的逻辑组态图。如图2所示，该增量式微分控制组态方法，可以包括如下步骤。

步骤S201，计算输入参数的位置式微分值。

可选的，计算输入参数的位置式微分值，包括：

将所述输入参数减去所述输入参数经过惯性滤波后的信号，得到处理后的输入参数；将所述处理后的输入参数通过惯性时间标幺，得到所述位置式微分值。

作为一个示例，根据实际微分原理，即搭建实际微分组态，并采用惯性时间T的倒数进行标幺化，如惯性时间T为20，则惯性时间标幺值为0.05；其中，S表示复频率。

步骤S202，计算所述位置式微分值的差分值。

可选的，计算所述位置式微分值的差分值，包括：

将所述位置式微分值减去所述位置式微分值延迟一步后的值，得到初始的差分值；通过采样周期对所述初始的差分值进行标幺，得到所述位置式微分值的差分值。

作为一个示例，采样周期为0.5s，则采样周期标幺值为2。

步骤S203，对所述差分值进行变增益计算，得到变增益后的差分值。

对差分值进行变增益计算是指对微分强度进行放大，形成变增益后的差分值。

可选的，将所述差分值乘以微分增益，得到变增益后的差分值。

采用微分增益乘以差分值，对微分强度进行放大，微分增益可灵活调整，不会引起微分结果突变。

步骤S204，对所述变增益后的差分值进行限速，得到限速后的差分值。

可选的，通过限速模块对变增益后的差分值进行限速，所述限速模块的微分速率上限和微分速率下限动态可调。

微分速率上限和微分速率下限动态可调，动态调整时，不会引起微分结果的突变。

步骤S205，选择跟踪模式时，根据所述差分值和微分初值计算得到当前的增量式微分值，并对所述当前的增量式微分值进行限幅，得到限幅后的当前的增量式微分值；其中，选择跟踪模式时，所述微分初值为所述位置式微分值。

可选的，将所述差分值和所述微分初值相加，得到增量式微分值。

步骤S206，选择投入模式时，根据所述差分值和上一步得到的限幅后的增量式微分值计算得到当前的增量式微分值；并对所述当前的增量式微分值进行限幅，得到限幅后的当前的增量式微分值。

需要说明的是，投入运行后，将上一步得到的限幅后的增量式微分值作为微分初值，循环迭代计算得到当前的增量式微分值，并对所述当前的增量式微分值进行限幅，得到当前的限幅后的增量式微分值。

步骤S207，输出所述当前的限幅后的增量式微分值。

微分幅值限制不会引起边界饱和，限幅前位置式微分值回调时，限幅后增量式微分值能够及时的回调，如图3所示，整体相位超前于限幅后位置式微分值。

本申请实施例的增量式微分控制组态方法，由于采用了增量式微分组态方法，微分增益变化时不会引起微分结果突变；微分速率可以灵活调节，微分幅值能够自由限制，可避免边界饱和回调慢的问题；跟踪与投入过程切换无扰；实现微分调整足够灵活，适应工业过程控制中对变增益微分的应用需求；位置式微分值及其差分值经过严格的标幺化处理，微分增益物理意义明确。

作为对上述实施例各图所示增量式微分控制组态方法的实现，本申请提供一种实施增量式微分控制组态方法的虚拟装置的一个实施例，进一步参见图4，示出了本申请实施例提供的增量式微分系统的结构示意图。如图4所示，该增量式微分系统可以包括：位置式微分值计算模块401、差分值计算模块402、增量式微分值计算模块403和微分值输出模块404。

具体地，位置式微分值计算模块401，用于计算输入参数的位置式微分值；

差分值计算模块402，用于计算所述位置式微分值的差分值；

增量式微分值计算模块403，用于根据所述差分值和微分初值计算得到当前的增量式微分值，并对所述当前的增量式微分值进行限幅，得到限幅后的当前的增量式微分值；其中，选择跟踪模式时，所述微分初值为所述位置式微分值；选择投入模式时，所述微分初值为上一步得到的限幅后的增量式微分值；

微分值输出模块404，用于输出所述限幅后的当前的增量式微分值。

在一些实施例中，所述位置式微分值计算模块401，具体用于：

将所述输入参数减去所述输入参数经过惯性滤波后的信号，得到处理后的输入参数；

将所述处理后的输入参数通过惯性时间标幺，得到所述位置式微分值。

在一些实施例中，所述差分值计算模块402，具体用于：

将所述位置式微分值减去所述位置式微分值延迟一步后的值，得到初始的差分值；

通过采样周期对所述初始的差分值进行标幺，得到所述位置式微分值的差分值。

在一些实施例中，所述装置还包括限速模块405，用于：

对所述差分值进行限速，得到限速后的差分值。

在一些实施例中，所述装置还包括变增益模块406，用于：

将所述差分值乘以微分增益，得到变增益后的差分值。

在一些实施例中，所述限速模块405，具体用于：

通过限速模块对所述差分值进行限速，所述限速模块的微分速率上限和微分速率下限动态可调。

在一些实施例中，所述增量式微分值计算模块404，具体用于：

将所述差分值和所述微分初值相加，得到当前的增量式微分值。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例的增量式微分系统，由于采用了增量式微分组态方法，微分增益变化时不会引起微分结果突变；微分速率可以灵活调节，微分幅值能够自由限制，可避免边界饱和回调慢的问题；跟踪与投入过程切换无扰；实现微分调整足够灵活，适应工业过程控制中对变增益微分的应用需求；位置式微分值及其差分值经过严格的标幺化处理，微分增益物理意义明确。

根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。

如图5所示，是根据本申请实施例的用于实现增量式微分控制组态的方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图5所示，该电子设备包括：一个或多个处理器501、存储器502，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图5中以一个处理器501为例。

存储器502即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的增量式微分控制组态的方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的增量式微分控制组态的方法。

存储器502作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的增量式微分控制组态的方法对应的程序指令/模块(例如，附图4所示的位置式微分值计算模块401、差分值计算模块402、增量式微分值计算模块403和微分值输出模块404)。处理器501通过运行存储在存储器502中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的增量式微分控制组态的方法。

存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据增量式微分控制组态的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至增量式微分控制组态的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

增量式微分控制组态的方法的电子设备还可以包括：输入装置503和输出装置504。处理器501、存储器502、输入装置503和输出装置504可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

输入装置503可接收输入的数字或字符信息，以及产生与增量式微分控制组态的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置504可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述方法。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。