本发明涉及控制技术， 尤其涉及一种防止环路振荡的控制装置及方法 。 背景技术

本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的 过程中， 至少发现相关 技术中存在如下技术问题：

在数字接收机的闭环控制场景下， 控制环路中， 将模拟域的调节执行 器的精度记为第一精度， 完成调节的模拟信号经模数转换器 （ADC )后， 由模拟信号转换为数字信号， 经过一系列处理执行到环路滤波器， 环路滤 波器的输出精度记为第二精度， 经控制值调整器进行调整后输出， 经数模 转换器 （DAC )后， 由数字信号转换为模拟信号再输入到调节执行 器中。 其中， ADC和 DAC中， A指代 ANALOG,表示模拟信号； D指代 DIGITAL, 表示数字信号。

由于经过一系列处理， 执行到环路滤波器的过程中产生一系列误差， 或者是由于闭环控制本身的要求， 因此， 所述第二精度会与所述第一精度 会出现精度不匹配的情况， 通常所述第二精度会高于所述第一精度， 从而 导致环路振荡的现象。 只将较高的第二精度调整至较低的第一精度， 因此 并不能达到控制环路振荡的效果， 相关技术中， 对于该问题， 并未提供有 效的解决方案。 发明内容

有鉴于此， 本发明实施例希望提供一种防止环路振荡的控 制装置及方 法， 能有效的对环路振荡进行控制， 防止出现环路振荡现象。 本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种防止环路振荡的控制装置， 所述装置包括： 调节执行器、 模数转 换器 ADC、代价函数检测器、环路滤波器、控制值调 节器，数模转换器 DAC， 所述装置还包括：

第一处理器， 配置为接收所述代价函数检测器输出的第一参 数， 根据 所述第一参数进行第一误差修正得到第二参数 ， 所述第二参数用于对所述 环路滤波器执行精度调整； 将所述第二参数输出给所述环路滤波器；

相应的， 所述环路滤波器， 配置为接收所述第二参数， 根据所述第二 参数进行滤波运算。

其中， 所述装置还包括：

第二处理器， 配置为进行第二误差修正得到第三参数， 所述第三参数 用于对所述环路滤波器执行精度调整； 将所述第三参数输出给所述环路滤 波器；

相应的， 所述环路滤波器， 还配置为根据所述第二参数和所述第三参 数进行滤波运算。

其中，所述第一处理器，还配置为所述第一参 数为 3- e (n) = c (r (n)) 时， 釆用误差值归一化方式进行所述第一误差修正 ， 得到第二参数为 ( ； 釆用所述误差值归一化方式执行的运算为： 其中， 所述 为所述调节执行器的精度， abs表示绝对值运算。

其中， 所述第二处理器， 还配置为接收所述环路滤波器进行所述滤波 运算得到的第一输出值， 以及接收所述控制值调节器进行控制调整得到 的 第二输出值， 所述第一输出值为 /( ， 所述第二输出值为 （ 时， 根据所 述 f ( r)和所述 // _c (n)， 釆用控制值处理并重置环路滤波器中的积分值 的方式 进行所述第二误差修正， 得到第三参数为 // -1)； 釆用所述控制值处理并 重置环路滤波器中的积分值的方式执行的运算 为：

^ ₌ (")+^ (")≠ ("-1)； 其中， 所述 为所述调节执行器

If (ri), others 的精度。

其中， 所述环路滤波器， 还配置为根据所述 e '( 和所述 //'(«-1)进行滤 波运算， 所执行的运算为：

!f (n、 = !f'(n -1、 + f * e'(n、。

所述第一处理器、 所述环路滤波器、 第二处理器在执行处理时， 釆用 中央处理器（CPU， Central Processing Unit ),数字信号处理器（DSP， Digital Singnal Processor )或可编程逻辑阵列 （FPGA， Field - Programmable Gate Array ) 实现。

一种防止环路振荡的控制方法， 所述方法应用于防止环路振荡的控制 装置， 所述控制装置包括调节执行器、模数转换器 ADC、代价函数检测器、 环路滤波器、控制值调节器， 数模转换器 DAC：，， 所述方法在所述控制装置 还包括第一处理器时包括：

第一处理器接收所述代价函数检测器输出的第 一参数， 根据所述第一

¾：进行第一误差修正得到第二参数， 所述第二参数用于对所述环路滤波 器执行精度调整； 将所述第二参数输出给所述环路滤波器；

环路滤波器接收所述第二参数， 根据所述第二参数进行滤波运算。 其中， 所述方法在所述控制装置还包括第二处理器时 包括：

第二处理器进行第二误差修正得到第三参数， 所述第三参数用于对所 述环路滤波器执行精度调整； 将所述第三参数输出给所述环路滤波器； 所述第一参数为^ ( ， J (") = c(r("))时， 釆用误差值归一化方式进行 所述第一误差修正， 得到第二参数为^ ； 釆用所述误差值归一化方式执 行的运算为： 其中， 所述 为所述调节执行器的精度，

0, others

abs表示绝对值运算。

其中， 所述进行第二误差修正得到第三参数， 包括：

所述第二处理器接收所述环路滤波器进行所述 滤波运算得到的第一输 出值， 以及接收所述控制值调节器进行控制调整得到 的第二输出值， 所述 第一输出值为 /( ， 所述第二输出值为 时， 根据所述/ ( 和所述 lf _c (n)， 釆用控制值处理并重置环路滤波器中的积分值 的方式进行所述第二 误差修正， 得到第三参数为 // -1)； 釆用所述控制值处理并重置环路滤波 器中的积分值的方式执行的运算为： 其中， 所述^^为所述调节执行器

的精度。

其中， 所述根据所述第二参数和所述第三参数进行滤 波运算， 包括： 环路滤波器根据所述 _e »和所述 //'(« -1)进行滤波运算， 所执行的运算 为：

!f (n、 = !f'(n -1、 + f * e'(n、。

本发明实施例的控制装置包括： 调节执行器、 ADC、 代价函数检测器、 环路滤波器、 控制值调节器， DAC， 所述装置还包括第一处理器， 第一处 理器用于接收所述代价函数检测器输出的第一 参数， 根据所述第一参数进 行第一误差修正得到第二参数， 所述第二参数用于对所述环路滤波器执行 精度调整； 将所述第二参数输出给所述环路滤波器； 相应的， 所述环路滤 波器用于接收所述第二参数， 根据所述第二参数进行滤波运算。 由于环路滤波器进行滤波运算的参数为经过第 一误差修正得到的第二 参数， 因此， 能消除误差， 有效的对环路振荡进行控制， 能防止误差导致 的环路振荡现象。 附图说明

图 1为现有技术数字接收机中控制环路的控制装� �结构示意图； 图 2为现有数字 AGC控制环路中的振荡现象示意图；

图 3为现有 AGC环路在 ETU70信道下的振荡现象示意图；

图 4为本发明实施例的控制装置结构示意图；

图 5为本发明实施例的控制方法流程图；

图 6为本发明实施例一具体场景的控制装置结构� �意图；

图 7为本发明实施例用于静态信道场景下的无振� �现象示意图； 图 8为本发明实施例用于 ETU70信道下输出场景下的无振荡现象示意 图。 具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详 细描述。

以数字接收机的闭环控制场景为例进行说明， 在通讯系统的数字接收 机中一种现有数字闭环控制环路如图 1所示， 包括调节执行器 01、 ADC02, 代价函数检测器 03、环路滤波器 04、控制值调节器 05，数模转换器 DAC06。 图 1 中， 在模拟域的调节执行器的精度记为第一精度， 以 step表示， 完成 调节的模拟信号 r(t)经 ADC后为数字信号 r(n)， 误差检测输出为：

e (n) = c (r (n)) ( 1 )

公式（1 ) 中， 所述 为以所述数字信号 r(n)为输入的代价函数， 根据闭环控制目标的不同而不同， 同时代价函数的输出存在误差， 其输出 方差为 。 控制环路中现有环路滤波器可通过一个积分器 实现， 例如输出 为：

If n) = lf {n - \) + f * e {n) ( 2 )

公式（2 ) 中， /为环路滤波器因子且/ <1。

现有控制值调整器通过控制值调整函数实现， 经现有控制值调整器处 理后控制值调整的输出为： lf _c (") = floor * step ( 3 )

公式（ 3 )中， floor(x)表示取 <=x的最大整数， 也可用 round(x)或 ceil(x) 取代 floor(x)。 由于经过一系列处理， 执行到环路滤波器的过程中产生一系 列误差， 或者由于闭环控制本身要求， 因此， 所述第二精度会与所述第一 精度会出现精度不匹配的情况， 为了消除精度不匹配的情况， 所以引入控 制值调整器， 控制值调整函数的目的是将高精度的环路滤波 器输出 中 超出模拟域调节执行器精度 step的部分去掉。

在图 1 所示的现有数字环路控制中环路滤波器带宽仅 受限于环路滤波 器因子 / : r = l//表示此环路滤波器跟踪 e(n)阶越变化的时间常数。 为控制 误差输出方差 对控制环路的影响， f一般取《1， 从而导致 lf(n)的精度为 f*step « step,所以在数字控制环路中控制值调整函数必� ��可少，如公式（ 3 ) 所示。

正是由于环路滤波器输出 If (n)的精度大于模拟域调节执行器的精度 step, 并随着控制环路的收敛 e(n)趋于 0， 而导致 //(")收敛在 // _c (")附近。 此

荡。 图 2以 AGC环路为例表示了传统数字控制环路的振荡现 象： 图 2中调 节执行器为增益可控的放大器， 其增益控制精度 step=ldB ; 环路收敛后 e {n) = c ±Q.5dB； 取环路虑波器因子 f = 0.04。

现有的控制装置即便引入控制值调整器， 仍然无法解决精度不匹配导 致的环路振荡问题， 一旦出现环路振荡问题， 可能会误判是环路自身出现 故障， 其实不是环路出现故障， 而仅仅是精度不匹配。 为此， 本发明实施 例提供了以下的控制方案， 能彻底解决这个问题， 避免精度不匹配导致的 环路振荡， 避免误判， 但是本发明实施例不限于数字接收机的闭环控 制场 景。 对于数字接收机的闭环控制场景， 能对数字闭环控制环路中数字域环 路滤波器输出精度大于模拟域调节执行器调节 精度导致的振荡现象提出了 一种较简单的方案来去除这种现象。

如图 4所示， 本发明实施例的防止环路振荡的控制装置包括 ： 调节执行器 11、将调节执行器 11输出的模拟信号转换为数字信号的模 数转换器 ADC12、 将 ADC12输出的数字信号进行代价函数运算的代价� �� 数检测器 13、根据代价函数检测器 13输出的参数进行滤波运算的环路滤波 器 14、 对环路滤波器 14输出进行调节的控制值调节器 15， 将控制值调节 器 15 进行控制调整运算输出的数字信号转换为模拟 信号的数模转换器 DAC16。

所述装置还包括： 第一处理器 17， 第一处理器 17 与代价函数检测器 13相连， 用于接收代价函数检测器 13输出的第一参数， 根据所述第一参数 进行第一误差修正得到第二参数， 所述第二参数用于对环路滤波器 14执行 精度调整； 将所述第二参数输出给环路滤波器 14。相应的，环路滤波器 14， 与第一处理器 17相连， 用于接收所述第二参数， 根据所述第二参数进行滤 波运算。

在本发明一优选实施方式中， 如图 4 所示， 本发明实施例的防止环路 振荡的控制装置还包括： 第二处理器 18， 第二处理器 18用于进行第二误差 修正得到第三参数， 所述第三参数用于对环路滤波器 14执行精度调整； 将 所述第三参数输出给环路滤波器 14。相应的， 环路滤波器 14用于根据所述 第二参数和所述第三参数进行滤波运算。

在本发明一优选实施方式中， 如图 4所示， 第一处理器 17用于所述第 一参数为 e ( ， He(n) = c(r(n))H, 釆用误差值归一化方式进行所述第一误 差修正， 得到第二参数为6»； 釆用所述误差值归一化方式执行的运算为： g' ₌ (e(?i),a s(gC?¾)) > step

i 0 _f others

对上述公式（4 )中的 "0， others"进行说明，是指在不满足 abs( _e («》> 的情况下， e'(«)=0。

其中， 所述 为所述调节执行器的精度， abs表示绝对值运算。

在本发明一优选实施方式中， 如图 4所示， 第二处理器 18与所述环路 滤波器和所述控制值调节器分别相连， 用于接收环路滤波器 14进行所述滤 波运算得到的第一输出值， 以及接收控制值调节器 15进行控制调整得到的 第二输出值， 所述第一输出值为/ («)， 所述第二输出值为 时， 根据所 述 和所述 // _c ( ， 釆用控制值处理并重置环路滤波器中的积分值 的方式 进行所述第二误差修正， 得到第三参数为 // -1)； 釆用所述控制值处理并 重置环路滤波器中的积分值的方式执行的运算 为： c

n ^η 、 + , ^l f c、 ⁿ 、 ^{≠ l} f 、 ⁿ -

对上述公式 （5 ) 中的 "lf{n) , others" 进行说明， 是指在不满足 lf _c (n)≠lf _c (n-\)的†青况下， f (n) =lf n)。

其中， 所述 为所述调节执行器的精度。

在本发明一优选实施方式中， 环路滤波器 14用于根据所述 e»和所述 //'("- 1)进行滤波运算， 所执行的运算为： lf {n) = lf {n -\^ + f * e'{n) ( 6 ) 如图 5所示， 本发明实施例的防止环路振荡的控制方法应用 于图 4所 示的防止环路振荡的控制装置， 所述控制装置包括调节执行器、 模数转换 器 ADC、代价函数检测器、环路滤波器、控制值调 节器、数模转换器 DAC， 在所述控制装置还包括第一处理器时， 所述方法包括以下步骤：

步骤 101、 第一处理器接收所述代价函数检测器输出的第 一参数，根据 所述第一参数进行第一误差修正得到第二参数 ， 所述第二参数用于对所述 环路滤波器执行精度调整； 将所述第二参数输出给所述环路滤波器。

步骤 102、环路滤波器接收所述第二参数，根据所述 第二参数进行滤波 运算。

在本发明一优选实施方式中， 步骤 101 中根据所述第一参数进行第一 误差修正得到第二参数具体包括：

所述第一参数为 e ( ， H e(n) = c(r (n)) H , 釆用误差值归一化方式进行 所述第一误差修正， 得到第二参数为^ ； 釆用所述误差值归一化方式执 行的运算为： β'ίη) = 其中， 所述 为所述调节执行器的

精度， abs表示绝对值运算。

在本发明一优选实施方式中， 在所述控制装置还包括第二处理器时所 述方法还包括进一步的误差修正， 包括以下步骤：

步骤 201、 第二处理器进行第二误差修正得到第三参数， 所述第三参数 用于对所述环路滤波器执行精度调整； 将所述第三参数输出给所述环路滤 波器。

步骤 202、 环路滤波器根据所述第二参数和所述第三参数 进行滤波运 算。

在本发明一优选实施方式中， 步骤 201 中进行第二误差修正得到第三 参数具体包括：

所述第二处理器接收所述环路滤波器进行所述 滤波运算得到的第一输 出值， 以及接收所述控制值调节器进行控制调整得到 的第二输出值， 所述 第一输出值为 /(«)， 所述第二输出值为 时， 根据所述/ («)和所述 lf _c (n)， 釆用控制值处理并重置环路滤波器中的积分值 的方式进行所述第二 误差修正， 得到第三参数为 // -1)； 釆用所述控制值处理并重置环路滤波 器中的积分值的方式执行的运算为：

V'、n、 = ⁿ 、 ⁺ ^ 、 ^≠lfc 、 ⁿ - 其中， 所述 为所述调节执行器

If {n、, others 的精度。

在本发明一优选实施方式中， 步骤 202具体包括：

环路滤波器根据所述 e»和所述 // -1)进行滤波运算， 所执行的运算 为：

lf {n) = lf {n -l) ₊ 下面以数字接收机的闭环控制场景为例对本发 明实施例进行说明， 控制装置同时包括第一处理器和第二处理器。

如图 6所示的本发明实施例的装置相对于图 1来说， 增加了第一处理 器和第二处理器， 在本场景下， 所述第一处理器具体釆用误差归一化函数 来实现， 所述第二处理器具体釆用控制值处理并重置环 路滤波器中积分值 两个函数来实现， 并分别处理原误差输出 e ( 和环路滤波器输出 的值。 通过第一处理器的处理可以消除一部分环路中 的误差， 进而结合第二处理 器的处理可以更好的去除误差， 从而使得经第一处理器和第二处理器控制 处理后， 在将模拟域的调节执行器的精度记为第一精度 ， 且环路滤波器的 输出精度记为第二精度的情况下， 消除了精度不匹配导致的环路振荡， 避 免误判。

其中， 釆用第一处理器， 执行归一化误差处理输出为上述公式（4 ) ： e(n) _f &bs{e('n)) > step

Q, others

通过第一处理器的控制处理， 釆用上述公式（4)对 进行了处理， 有利于环路控制的调整。

其中， 釆用第二处理器， 用上述公式（5)执行控制值处理并重置环路 滤波器中积分值输出为：

//'(„) = < ^lf 、 ⁿ 、 ⁺ ^ ~' ^l fc (")≠ ^l fc (" - I)

If « others 釆用上述公式（6) ， 此时环路滤波器输出修正为：

lf(n) = lf'(n-\) + f*e'(n) 通过第二处理器的控制处理， 釆用上述公式（5)和（6)对 //(")进行 了处理， 经修正后得到的 更利于环路控制的调整。

本场景下， 釆用本发明实施例， 以 AGC环路为例， 图 2 为现有数字 AGC控制环路中的振荡现象示意图， 图 7为本发明实施例用于静态信道场 景下的无振荡现象示意图， 和图 2 同样条件下使用本发明实施例得到的控 制值调整输出 如图 7所示， 如图 7所示可以直观看出： 由于经调整第 二精度趋于第一精度， 因此， 环路振荡不明显。 在 ETU70信道下釆用现有 技术的环路控制和本发明实施例环路控制分别 得到的仿真结果如图 3和图 8 所示， 图 3为现有 AGC环路在 ETU70信道下的振荡现象示意图， 图 8为 本发明实施例用于 ETU70信道下输出场景下的无振荡现象示意图， 图 3和 图 8中除去信道条件和图 2不一样外， 其它参数都一致。 如图 8所示可以 直观看出： 由于经调整第二精度趋于第一精度， 因此， 环路振荡不明显。

本发明实施例所述集成的模块如果以软件功能 模块的形式实现并作为 独立的产品销售或使用时， 也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有 技术做出 贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品存储在一 个存储介质中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以 是个人计算 机、 服务器、 或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述 方法的全部或 部分。 而前述的存储介质包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器 （ROM， Read-Only Memory ), 随机存取存 4诸器 ( RAM, Random Access Memory )、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质 。 这样， 本发明实施例不限 制于任何特定的硬件和软件结合。

相应的， 本发明实施例还提供一种计算机存储介质， 其中存储有计算 机程序， 该计算机程序用于执行本发明实施例的防止环 路振荡的控制方法。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。 工业实用性

本发明实施例的控制装置包括： 调节执行器、 ADC、 代价函数检测器、 环路滤波器、 控制值调节器， DAC， 所述装置还包括第一处理器， 第一处 理器用于接收所述代价函数检测器输出的第一 参数， 根据所述第一参数进 行第一误差修正得到第二参数， 所述第二参数用于对所述环路滤波器执行 精度调整； 将所述第二参数输出给所述环路滤波器； 相应的， 所述环路滤 波器用于接收所述第二参数， 根据所述第二参数进行滤波运算。 由于环路 滤波器进行滤波运算的参数为经过第一误差修 正得到的第二参数， 因此， 釆用本发明实施例， 能消除误差， 有效的对环路振荡进行控制， 能防止误 差导致的环路振荡现象。