基于非線性TD濾波的PLC灌裝系統研究*

陳 湘，張 澤

(貴州大學機械工程學院，貴陽 550025)

0 引言

目前，液體灌裝設備在市面上種類較多，但大部分設備其結構復雜，占地面積大[1]，出于產量和成本考慮，小微企業引進成套的自動灌裝設備并不合理。因此，高效可靠的低成本灌裝具有較廣闊的市場空間。

要實現高效可靠的灌裝，其控制系統必須穩定可靠。控制系統可靠性主要體現在其接收和產生信號過程的精確性和信號處理的實時性等方面[2-3]。電壓反饋的信號極易受到環境噪聲干擾，會極大影響接收信號的準確性，導致控制質量下降。因此，對采集信號的濾波是不可忽視的問題。濾波器的實現方式可以是由硬件線路構成的模擬濾波，比如典型的 RC 電路，或者由特定程序構成的數字濾波，比如頻率篩選器[4]。模擬濾波需要額外硬件電路設計，且濾波參數不容易調整。因此，在不增加系統復雜度的情況下，數字濾波器是普遍適用的方法。傳統的低通濾波器能夠去除高頻噪聲問題[5]，但在模型不確定時，很難找到合適的濾波因子，沒有普遍性，濾波后信號會引入一定的超調量，并且曲線平滑性較差，在灌裝系統中會極大影響灌裝精度，因此需要引入通用性好、無超調、平滑性好的濾波器。

跟蹤微分器(tracking differentiator,TD)采用最速控制函數，能快速跟蹤輸入信號，時延低，并從污染信號中提取微分信號，不引入外部模型，這使得TD參數易于調節，并且TD可以抑制自身超調，大幅提高控制精度[6-7]。

在灌裝系統中，所用控……