一种硬件电路搭建方法和装置
阅读：1026发布：2020-11-05
专利汇可以提供一种硬件电路搭建方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种 硬件 电路 搭建方法，用于解决现有张动 力 学方法搭建的硬件电路没有考虑非线性因素，使得硬件电路系统存在较大误差，降低硬件电路系统可靠性的问题。本发明实施例方法包括：首先，获取当前硬件电路的实际输出值；以及，获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；然后，根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数；接着，根据所述偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得所述搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；最后，根据所述搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。本发明实施例还提供一种硬件电路搭建装置。，下面是一种硬件电路搭建方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种硬件电路搭建方法，其特征在于，包括：
获取当前硬件电路的实际输出值；
获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数；
根据所述偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得所述搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
所述搭建函数的表达式为：
其中，γ为所述收敛系数，e为所述偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，所述符号函数激励电路模型的表达式为：
ei为e的第i个分量；
根据所述搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数具体为：
计算所述期望输出值与所述实际输出值的差值，得到所述偏差函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搭建函数的输出结果的收敛时间等于所述偏差函数初始值的最大分量的绝对值与所述收敛系数的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏差函数为标量、向量或者矩阵。
5.一种硬件电路搭建装置，其特征在于，包括：
实际输出获取模块，用于获取当前硬件电路的实际输出值；
期望输出获取模块，用于获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
偏差函数获取模块，用于根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数；
收敛系数设置模块，用于根据所述偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得所述搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
所述搭建函数的表达式为：
其中，γ为所述收敛系数，e为所述偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，所述符号函数激励电路模型的表达式为：
ei为e的第i个分量；
电路搭建模块，用于根据所述搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，偏差函数获取模块具体包括：
运算单元，用于计算所述期望输出值与所述实际输出值的差值，得到所述偏差函数。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
收敛时间计算模块，用于计算所述偏差函数初始值的最大分量的绝对值与所述收敛系数的比值，得到所述搭建函数的输出结果的收敛时间。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述偏差函数为标量、向量或者矩阵。
一种硬件电路搭建方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及控制电路领域，尤其涉及一种硬件电路搭建方法和装置。
背景技术
[0002] 硬件电路搭建是实现电路控制中非常重要的一块。控制领域中涉及到的电路和系统大多数是非线性的，而现有技术中硬件电路搭建应用最为广泛的方法为张动力学方法，即 是一种线性激励方法。属于线性模型的张动力学方法搭建的硬件电路没有考虑非线性因素，使得该硬件电路系统存在较大误差，不能更好地切合实际需要，硬件电路系统可靠性较低。
发明内容
[0003] 本发明实施例提供了一种硬件电路搭建方法和装置，能够解决现有张动力学方法搭建的硬件电路没有考虑非线性因素，不能更好地切合实际需要的问题。
[0004] 本发明实施例提供的一种硬件电路搭建方法，包括：
[0005] 获取当前硬件电路的实际输出值；
[0006] 获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0007] 根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数；
[0008] 根据所述偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得所述搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0009] 所述搭建函数的表达式为：
[0010] 其中，γ为所述收敛系数，e为所述偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，所述符号函数激励电路模型的表达式为：
[0011] ei为e的第i个分量；
[0012] 根据所述搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0013] 可选地，根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数具体为：
[0014] 计算所述期望输出值与所述实际输出值的差值，得到所述偏差函数。
[0015] 可选地，所述搭建函数的输出结果的收敛时间等于所述偏差函数初始值的最大分量的绝对值与所述收敛系数的比值。
[0016] 可选地，所述偏差函数为标量、向量或者矩阵。
[0017] 本发明实施例提供的一种硬件电路搭建装置，包括：
[0018] 实际输出获取模块，用于获取当前硬件电路的实际输出值；
[0019] 期望输出获取模块，用于获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0020] 偏差函数获取模块，用于根据所述实际输出值和所述期望输出值获得所述需要搭建的硬件电路的偏差函数；
[0021] 收敛系数设置模块，用于根据所述偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得所述搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0022] 所述搭建函数的表达式为：
[0023] 其中，γ为所述收敛系数，e为所述偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，所述符号函数激励电路模型的表达式为：
[0024] ei为e的第i个分量；
[0025] 电路搭建模块，用于根据所述搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0026] 可选地，偏差函数获取模块具体包括：
[0027] 运算单元，用于计算所述期望输出值与所述实际输出值的差值，得到所述偏差函数。
[0028] 可选地，还包括：
[0029] 收敛时间计算模块，用于计算所述偏差函数初始值的最大分量的绝对值与所述收敛系数的比值，得到所述搭建函数的输出结果的收敛时间。
[0030] 可选地，所述偏差函数为标量、向量或者矩阵。
[0031] 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
[0032] 本发明实施例中，一种硬件电路搭建方法采用符号函数激励电路模型和在现有张动力学方法基础上改进的搭建函数进行硬件电路搭建，使得搭建出的硬件电路系统缩小误差、稳定可靠，而且硬件电路结构得以简化。附图说明
[0033] 图1为本发明实施例中一种硬件电路搭建方法一个实施例流程图；
[0034] 图2为本发明实施例中一种硬件电路搭建方法另一个实施例流程图；
[0035] 图3为本发明一个应用场景下搭建的硬件电路的结构图；
[0036] 图4为本发明一个应用场景下搭建的硬件电路输出结果的矩阵向量方程图；
[0037] 图5为本发明一个应用场景下搭建的硬件电路输出结果的误差分析图；
[0038] 图6为本发明实施例中一种硬件电路搭建装置一个实施例结构图；
[0039] 图7为本发明实施例中一种硬件电路搭建装置另一个实施例结构图。
具体实施方式
[0040] 本发明实施例提供了一种硬件电路搭建方法和装置，用于解决现有张动力学方法搭建的硬件电路没有考虑非线性因素，使得硬件电路系统存在较大误差，降低硬件电路系统可靠性的问题。
[0041] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 请参阅图1，本发明实施例中一种硬件电路搭建方法一个实施例包括：
[0043] 101、获取当前硬件电路的实际输出值；
[0044] 首先，可以获取当前硬件电路的实际输出值。
[0045] 102、获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0046] 另一方面，可以获取需要搭建的硬件电路的期望输出值。
[0047] 103、根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数；
[0048] 在获取到该实际输出值和该期望输出值之后，可以根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数。
[0049] 104、根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0050] 在获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数之后，可以根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛。
[0051] 需要说明的是，该搭建函数的表达式为：
[0052] 其中，γ为该收敛系数，e为该偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，该符号函数激励电路模型的表达式为：
[0053] ei为e的第i个分量。
[0054] 105、根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0055] 在根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数之后，可以根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0056] 本实施例中，首先，获取当前硬件电路的实际输出值；以及，获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；然后，根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数；接着，根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；最后，根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。本实施例中，一种硬件电路搭建方法采用符号函数激励电路模型和在现有张动力学方法基础上改进的搭建函数进行硬件电路搭建，使得搭建出的硬件电路系统考虑了实际应用中的非线性因素，更符合实际应用的需要；同时符号函数激励电路模型的引入避免了由于电路偏差输入信号的符号变动引起的系统误差增大；提高了电路系统的可靠性，而且使得硬件电路结构得以简化。
[0057] 为便于理解，下面对本发明实施例中的一种硬件电路搭建方法进行详细描述，请参阅图2，本发明实施例中一种硬件电路搭建方法另一个实施例包括：
[0058] 201、获取当前硬件电路的实际输出值；
[0059] 首先，可以获取当前硬件电路的实际输出值。可以理解的是，该当前硬件电路为未考虑非线性因素方法所搭建的硬件电路，由于非线性因素的影响，该当前硬件电路的实际输出值会与理论值或期望值存在偏差。
[0060] 202、获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0061] 另一方面，可以获取需要搭建的硬件电路的期望输出值。在进行硬件电路搭建之前，需要先得知需要搭建的硬件电路的期望输出值是什么，也即所需搭建的硬件电路的输出目标。
[0062] 203、计算该期望输出值与该实际输出值的差值，得到该偏差函数；
[0063] 在获取到该实际输出值和该期望输出值之后，可以计算该期望输出值与该实际输出值的差值，得到该偏差函数。
[0064] 需要说明的是，该该偏差函数可以为标量、向量或者矩阵。
[0065] 204、根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0066] 在得到该偏差函数之后，可以根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛。需要说明的是，该搭建函数的输出结果的收敛时间等于该偏差函数初始值的最大分量的绝对值与该收敛系数的比值。
[0067] 该搭建函数的表达式为：
[0068] 其中，γ为该收敛系数，e为该偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，该符号函数激励电路模型的表达式为：
[0069] ei为e的第i个分量。从符号函数激励电路模型的表达式可以看出：涉及符号函数的计算不必准确、所涉及的自变量只要符号正确即可。因此，该符号函数激励电路模型有助于避免由于电路偏差输入信号的符号变动引起的系统误差增大；提高了电路系统的可靠性，而且使得硬件电路结构得以简化。
[0070] 205、根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0071] 在根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数之后，可以根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路，其具体过程下面将通过一个具体应用场景说明。
[0072] 为便于理解，根据图2所描述的实施例，下面以一个实际应用场景对本发明实施例中的一种硬件电路搭建方法进行描述：
[0073] 图3为假设偏差函数是三维矩阵时一个应用场景下搭建的硬件电路结构图。具体以求解三维矩阵向量方程Ax＝b为例，假设A＝[aij]∈R3×3，x＝[x1,x2,x3]Τ，b＝[b1,b2,b3]Τ，aij＝1/(i+j-1)和 其中i,j∈{1,2,3}，即该期待输出值为Ax，该实际输出值为b，则偏差函数e＝Ax-b；然后建立符号函数激励电路模型如下：
[0074] 其中e为偏差，ei为e的第i个分量；之后设置合理的收敛系数使得硬件电路的输出结果在有限时间内收敛，收敛时间为偏差函数e初始值的最大分量的绝对值与收敛系数γ的比值；最后结合搭建函数，即设置出整体控制电路，得到：
[0075]
[0076] 为方便电路实现，上述电路方案的第i个子方案可转化为：
[0077]
[0078] 其中A为需要搭建的硬件电路输出结果的常系数矩阵，aij为该常系数矩阵的第i行第j个分量也是控制电路的结构增益，b为矩阵方程的常系数列向量也是控制电路的输入，x为该输出结果的解也为控制电路的输出，xi、xj分别为向量x的第i、j个分量，γ为设置的收敛系数，e为该输出结果的偏差函数，SGN(·)定义为符号函数激励模型方程，和 分别为x、xi、xj和e的导数。由上式可以搭建得到如图3所示的硬件电路，该硬件电路分为前馈电路和反馈电路。
[0079] 图4为本应用场景下该输出结果的矩阵向量方程图。从图4可以看出，输出结果在有限的时间内稳定于唯一固定的值，具体为放大图中所示的三个解分量，即矩阵向量方程的解分量。
[0080] 图5为本应用场景下该输出结果的误差分析图。本应用场景中，误差在有限的时间内快速收敛到零，收敛时间为偏差函数e初始值的最大分量的绝对值与收敛系数γ的比值。当选择的收敛系数不同时，误差减小的速度和误差变为零的速度是不同的。从图5可以看出：当γ＝10时，误差大约在0.275秒之内减小到零；当γ＝100时，误差大约在0.025秒之内减小到零。注意到，因考虑到硬件电路初始值是随机取值的，并且收敛时间为偏差函数e初始值的最大分量的绝对值与收敛系数γ的比值，故对应的收敛时间并不一定严格成比例。
在实际应用时，可以根据实际对收敛速率的要求设置适当大的收敛系数。
在实际应用时，可以根据实际对收敛速率的要求设置适当大的收敛系数。
[0081] 上面主要描述了一种硬件电路搭建方法，下面将对一种硬件电路搭建装置进行详细的说明，请参阅图6，本发明实施例中一种硬件电路搭建装置一个实施例包括：
[0082] 实际输出获取模块601，用于获取当前硬件电路的实际输出值；
[0083] 期望输出获取模块602，用于获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0084] 偏差函数获取模块603，用于根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数；
[0085] 收敛系数设置模块604，用于根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0086] 该搭建函数的表达式为：
[0087] 其中，γ为该收敛系数，e为该偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，该符号函数激励电路模型的表达式为：
[0088] ei为e的第i个分量；
[0089] 电路搭建模块605，用于根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0090] 本实施例中，首先，实际输出获取模块601获取当前硬件电路的实际输出值；以及，期望输出获取模块602获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；然后，偏差函数获取模块603根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数；接着，收敛系数设置模块604根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；最后，电路搭建模块605根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。在本实施例中，一种硬件电路搭建装置采用符号函数激励电路模型和在现有张动力学方法基础上改进的搭建函数进行硬件电路搭建，使得搭建出的硬件电路系统考虑了实际应用中的非线性因素，更符合实际应用的需要；同时符号函数激励电路模型的引入避免了由于电路偏差输入信号的符号变动引起的系统误差增大；提高了电路系统的可靠性，而且使得硬件电路结构得以简化。
[0091] 为便于理解，下面对本发明实施例中的一种硬件电路搭建装置进行详细描述，请参阅图7，本发明实施例中一种硬件电路搭建装置另一个实施例包括：
[0092] 实际输出获取模块701，用于获取当前硬件电路的实际输出值；
[0093] 期望输出获取模块702，用于获取需要搭建的硬件电路的期望输出值；
[0094] 偏差函数获取模块703，用于根据该实际输出值和该期望输出值获得该需要搭建的硬件电路的偏差函数；
[0095] 收敛系数设置模块704，用于根据该偏差函数设置搭建函数的收敛系数，使得该搭建函数的输出结果在预设的时间内收敛；
[0096] 该搭建函数的表达式为：
[0097] 其中，γ为该收敛系数，e为该偏差函数，SGN(e)为预设的符号函数激励电路模型，该符号函数激励电路模型的表达式为：
[0098] ei为e的第i个分量；
[0099] 电路搭建模块705，用于根据该搭建函数搭建出需要搭建的硬件电路。
[0100] 本实施例中偏差函数获取模块703具体可以包括：
[0101] 运算单元7031，用于计算该期望输出值与该实际输出值的差值，得到该偏差函数。
[0102] 本实施例中该硬件电路搭建装置还可以包括：
[0103] 收敛时间计算模块706，用于计算该偏差函数初始值的最大分量的绝对值与该收敛系数的比值，得到该搭建函数的输出结果的收敛时间。
[0104] 需要说明的是，该偏差函数可以为标量、向量或者矩阵。
[0105] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0106] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0107] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0108] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0109] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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步骤。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)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0110] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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