專利名稱：一種指定類諧波重復(fù)控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種指定類諧波重復(fù)控制器及控制方法，用于nk士m次諧波信號(hào)的無靜差跟蹤或完全消除，屬于工業(yè)控制的重復(fù)控制器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多年來，“周期性信號(hào)的跟蹤和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償問題”一直是眾多研究人員關(guān)注的課題，而基于內(nèi)模原理的重復(fù)控制就是一種十分有效的控制手段。一般的重復(fù)控制器采用延遲時(shí)間τ為Τ。的延遲環(huán)節(jié)來構(gòu)造基波周期為Τ。的周期信號(hào)的內(nèi)模，并將之嵌入控制回路中，從而能夠?qū)υ摲N周期性信號(hào)(包括正弦基波及其各次諧波)實(shí)施靜態(tài)無差跟蹤控制或擾動(dòng)消除，實(shí)際當(dāng)中重復(fù)控制器多以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)該周期性信號(hào)的內(nèi)模，其所占用的內(nèi)存單元數(shù)目至少為N(其中N = T。/Ts為整數(shù)，Ts為采樣時(shí)間)。然而在一些實(shí)際應(yīng)用中，需要跟蹤或消除的諧波只局限于特定的某類頻率，例如三相整流負(fù)載給電源系統(tǒng)所造成的諧波污染絕大部分集中于故士 1 (k = 1，2，...)次諧波頻率處，而單相整流負(fù)載給電源系統(tǒng)所造成的諧波污染絕大部分集中于4k 士 l(k= 1,2,...)次諧波頻率(即奇次諧波頻率)處。 若能提出新的重復(fù)控制器只針對(duì)這些頻率進(jìn)行補(bǔ)償，通過改造控制器中信號(hào)的內(nèi)模，將其最大控制延遲時(shí)間縮短，將能夠大大提高系統(tǒng)消除擾動(dòng)的速度，并能夠大大減少其數(shù)字實(shí)現(xiàn)所需占用的存儲(chǔ)空間。因此仍有必要對(duì)重復(fù)控制技術(shù)做進(jìn)一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種指定類諧波重復(fù)控制器及控制方法，該重復(fù)控制器可對(duì)任意nk士m次諧波信號(hào)進(jìn)行完全跟蹤或消除，時(shí)間延遲遠(yuǎn)小于一般的重復(fù)控制器，其跟蹤或消除諧波信號(hào)的速度要遠(yuǎn)快于一般的重復(fù)控制器，且數(shù)字實(shí)現(xiàn)所占用的存儲(chǔ)空間更少，并可以統(tǒng)一現(xiàn)有的多種重復(fù)控制器，其性價(jià)比將大大提升。技術(shù)方案本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種指定類諧波重復(fù)控制器，包括重復(fù)控制增益模塊、負(fù)前饋增益模塊、正反饋增益模塊、加法環(huán)、二個(gè)減法環(huán)和三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊，其中重復(fù)控制增益模塊的輸入端作為所述重復(fù)控制器的輸入端，重復(fù)控制增益模塊的輸出端分別接加法環(huán)和負(fù)前饋增益模塊的輸入端，加法環(huán)的輸出端接第一減法環(huán)的正輸入端，負(fù)前饋增益模塊的輸出端串接第一時(shí)間延遲模塊后接第一減法環(huán)的負(fù)輸入端，第一減法環(huán)的輸出端串接第二時(shí)間延遲模塊后分別接第三時(shí)間延遲模塊和正反饋增益模塊的輸入端，第一減法環(huán)的輸出端同時(shí)作為所述重復(fù)控制器的輸出端，第三時(shí)間延遲模塊的輸出端接第二減法環(huán)的負(fù)輸入端，正反饋增益模塊的輸出端接第二減法環(huán)的正輸入端，第二減法環(huán)的輸出端接加法環(huán)的輸入端。優(yōu)選地，所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊分別帶有阻尼增益系數(shù)，所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊的輸出端分別串接濾波器。
優(yōu)選地，所述時(shí)間延遲模塊為模擬或數(shù)字時(shí)間延遲模塊。一種指定類諧波重復(fù)控制器的控制方法如下重復(fù)控制增益模塊將重復(fù)控制器的輸入量經(jīng)過重復(fù)控制增益得到重復(fù)控制增益模塊輸出量，通過調(diào)節(jié)重復(fù)控制增益實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)所述重復(fù)控制器跟蹤或消除特定類諧波的速度；負(fù)前饋增益模塊將重復(fù)控制增益模塊輸出量經(jīng)過負(fù)前饋增益得到負(fù)前饋增益模塊輸出量，負(fù)前饋增益中參數(shù)按所要跟蹤或消除的諧波頻率次數(shù)確定；加法環(huán)將重復(fù)控制增益模塊輸出量與第二減法環(huán)的輸出量相加得到加法環(huán)輸出量；第一減法環(huán)將加法環(huán)輸出量與第一時(shí)間延遲模塊輸出量相減得到第二時(shí)間延遲模塊的輸入量以及所述重復(fù)控制器的輸出量；第一時(shí)間延遲模塊將負(fù)前饋增益模塊輸出量延遲輸出；第二時(shí)間延遲模塊將第一減法環(huán)輸出量延遲輸出；第三時(shí)間延遲模塊將第二時(shí)間延遲模塊延遲輸出的第一減法環(huán)輸出量再延遲輸出；正反饋增益模塊將第二時(shí)間延遲模塊延遲輸出的第一減法環(huán)輸出量經(jīng)過正反饋增益得到正反饋增益模塊輸出量，正反饋增益中參數(shù)按所要跟蹤或消除的諧波頻率次數(shù)確定，與負(fù)前饋增益模塊配合即可實(shí)現(xiàn)跟蹤或消除特定次諧波；第二減法環(huán)將正反饋增益模塊輸出量與第三時(shí)間延遲模塊的輸出量相減后輸
出ο優(yōu)選地，所述時(shí)間延遲模塊為模擬或數(shù)字時(shí)間延遲模塊，則所述重復(fù)控制器傳遞函數(shù)如下
權(quán)利要求
1.一種指定類諧波重復(fù)控制器，其特征在于包括重復(fù)控制增益模塊、負(fù)前饋增益模塊、 正反饋增益模塊、加法環(huán)、二個(gè)減法環(huán)和三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊，其中重復(fù)控制增益模塊的輸入端作為所述重復(fù)控制器的輸入端，重復(fù)控制增益模塊的輸出端分別接加法環(huán)和負(fù)前饋增益模塊的輸入端，加法環(huán)的輸出端接第一減法環(huán)的正輸入端，負(fù)前饋增益模塊的輸出端串接第一時(shí)間延遲模塊后接第一減法環(huán)的負(fù)輸入端，第一減法環(huán)的輸出端串接第二時(shí)間延遲模塊后分別接第三時(shí)間延遲模塊和正反饋增益模塊的輸入端，第一減法環(huán)的輸出端同時(shí)作為所述重復(fù)控制器的輸出端，第三時(shí)間延遲模塊的輸出端接第二減法環(huán)的負(fù)輸入端， 正反饋增益模塊的輸出端接第二減法環(huán)的正輸入端，第二減法環(huán)的輸出端接加法環(huán)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器，其特征在于所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊分別帶有阻尼增益系數(shù)，所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊的輸出端分別串接濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器，其特征在于所述時(shí)間延遲模塊為模擬或數(shù)字時(shí)間延遲模塊。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器的控制方法，其特征在于所述方法如下重復(fù)控制增益模塊將重復(fù)控制器的輸入量經(jīng)過重復(fù)控制增益得到重復(fù)控制增益模塊輸出量，通過調(diào)節(jié)重復(fù)控制增益實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)所述重復(fù)控制器跟蹤或消除指定類諧波的速度；負(fù)前饋增益模塊將重復(fù)控制增益模塊輸出量經(jīng)過負(fù)前饋增益得到負(fù)前饋增益模塊輸出量，負(fù)前饋增益中參數(shù)按所要跟蹤或消除的諧波頻率次數(shù)確定；加法環(huán)將重復(fù)控制增益模塊輸出量與第二減法環(huán)的輸出量相加得到加法環(huán)輸出量； 第一減法環(huán)將加法環(huán)輸出量與第一時(shí)間延遲模塊輸出量相減得到第二時(shí)間延遲模塊的輸入量以及所述重復(fù)控制器的輸出量；第一時(shí)間延遲模塊將負(fù)前饋增益模塊輸出量延遲輸出； 第二時(shí)間延遲模塊將第一減法環(huán)輸出量延遲輸出；第三時(shí)間延遲模塊將第二時(shí)間延遲模塊延遲輸出的第一減法環(huán)輸出量再延遲輸出； 正反饋增益模塊將第二時(shí)間延遲模塊延遲輸出的第一減法環(huán)輸出量經(jīng)過正反饋增益得到正反饋增益模塊輸出量，正反饋增益中參數(shù)按所要跟蹤或消除的諧波頻率次數(shù)確定， 與負(fù)前饋增益模塊配合即可實(shí)現(xiàn)跟蹤或消除指定次諧波；第二減法環(huán)將正反饋增益模塊輸出量與第三時(shí)間延遲模塊的輸出量相減后輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器的控制方法，其特征在于所述時(shí)間延遲模塊為模擬或數(shù)字時(shí)間延遲模塊，則所述重復(fù)控制器傳遞函數(shù)如下
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器的控制方法，其特征在于采用模擬時(shí)間延遲模塊，控制器的極點(diǎn)位于士(nk士m) ω。頻率處，消除nk士m次諧波的重復(fù)控制器傳遞函數(shù)可以化成如下形式
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種指定類諧波重復(fù)控制器的控制方法，其特征在于實(shí)際應(yīng)用中所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊分別帶有阻尼增益系數(shù)K，所述三個(gè)相同的時(shí)間延遲模塊的輸出端分別串接濾波器QO進(jìn)行濾波，則其重復(fù)控制器傳遞函數(shù)如下
全文摘要
本發(fā)明公布了一種指定類諧波重復(fù)控制器及控制方法，所述控制器包括重復(fù)控制增益模塊、負(fù)前饋增益模塊、正反饋增益模塊、加法環(huán)、二個(gè)減法環(huán)和三個(gè)時(shí)間延遲模塊。所述方法為通過一條前向路徑，正、負(fù)反饋路徑各一條和一條負(fù)前饋路徑的組合來實(shí)現(xiàn)無靜差跟蹤或消除nk±m(xù)次諧波，其中按所要跟蹤或消除的諧波頻率次數(shù)確定正反饋和負(fù)前饋增益模塊中的具體參數(shù)，通過重復(fù)控制增益模塊調(diào)節(jié)消除誤差的速度。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于可對(duì)任意nk±m(xù)次諧波進(jìn)行無靜差跟蹤或消除，消除誤差的速度更快，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)所需存儲(chǔ)單元更少，并且為多種重復(fù)控制器提供了通用的表達(dá)形式。為提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，還給出了加入阻尼增益系數(shù)和濾波器的改進(jìn)的重復(fù)控制器以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
文檔編號(hào)H02M1/12GK102176639SQ20111006833
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者盧聞州, 周克亮 申請(qǐng)人:東南大學(xué)