專利名稱：一種指定類諧波重復(fù)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提出了一種指定類諧波重復(fù)控制器，用于nk士m次諧波信號(hào)的無(wú)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(lái)，“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(lái)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(wú)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。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提出一種指定類諧波重復(fù)控制器，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)方案本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型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。[0008]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。有益效果1、本實(shí)用新型所提出的nk士m次諧波重復(fù)控制器專門針對(duì)nk士m次諧波信號(hào)進(jìn)行無(wú)誤差跟蹤或擾動(dòng)消除，可以根據(jù)消除諧波擾動(dòng)信號(hào)或跟蹤參考信號(hào)的實(shí)際需求，定制不同的η和m的數(shù)值。如針對(duì)三相逆變中消除故士 1次諧波及跟蹤基波參考信號(hào)的需要，只需令n = 6和m = 1即可；對(duì)單相逆變中消除奇次諧波及跟蹤基波參考信號(hào)的需要，只需令 η = 4 ^P m = 1即可。與一般的重復(fù)控制器相比，其時(shí)間延遲大大減小，消除擾動(dòng)的速度大大提高。2、nk士m次諧波重復(fù)控制器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)所需存儲(chǔ)單元的數(shù)目也大大低于一般的數(shù)
字重復(fù)控制器。3、nk士m次諧波重復(fù)控制器用來(lái)消除nk+m和nk-m這兩種頻率之比不為整數(shù)倍關(guān)系的擾動(dòng)時(shí)只需要一種時(shí)間延遲環(huán)節(jié)來(lái)構(gòu)造擾動(dòng)信號(hào)內(nèi)模，因此簡(jiǎn)化了重復(fù)控制器中時(shí)間延遲環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。

圖1是本實(shí)用新型提出的一種指定類諧波重復(fù)控制器即nk士m次諧波重復(fù)控制
ο圖2是圖1的數(shù)字實(shí)現(xiàn)形式，為nk士m次諧波數(shù)字重復(fù)控制器。圖3是在圖1基礎(chǔ)上加入時(shí)間延遲阻尼增益系數(shù)和濾波器的改進(jìn)的nk士m次諧波重復(fù)控制器。圖4是圖3的數(shù)字實(shí)現(xiàn)形式，為改進(jìn)的nk士m次諧波數(shù)字重復(fù)控制器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型所提出的nk士m次諧波重復(fù)控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，其傳遞函數(shù)為
2在 (2π Λ ^ / χe “ - cos ——m e “
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v ‘ e n -2cos( —m Ie “ +1其中C(S)為重復(fù)控制器的輸出量，e(s)為重復(fù)控制器的輸入量亦即控制系統(tǒng)的控制誤差量，krc為重復(fù)控制增益，s為連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的拉普拉斯(Laplace)變量，Τ。為基波周期，Τ。= 2 π / ω。= 1/f。，f。為基波頻率，ω。為基波角頻率，η和m為不小于零的整數(shù)且 n^0,n> m。通過調(diào)節(jié)重復(fù)控制增益系數(shù)的數(shù)值，可以改變系統(tǒng)的收斂速度，越大， 系統(tǒng)收斂的速度越快。圖1中的三個(gè)時(shí)間延遲環(huán)節(jié)完全相同，其延遲時(shí)間τ都等于基波周期Τ。的η分之一，最長(zhǎng)延遲時(shí)間路徑由兩個(gè)上述延遲環(huán)節(jié)組成，因此其總延遲時(shí)間為(2Τ。/ n) < T。(當(dāng)η > 2時(shí))，因此在重復(fù)控制增益krc相同的情況下，本重復(fù)控制器的響應(yīng)速度要比一般的重復(fù)控制器快得多，這是(nk士m)次諧波重復(fù)控制器的一大優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型圖1所示的重復(fù)控制器的傳遞函數(shù)可改寫如下
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ο
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。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種指定類諧波重復(fù)控制器，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。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于可對(duì)任意nk±m(xù)次諧波進(jìn)行無(wú)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)G05B11/32GK202003170SQ20112007528
公開日2011年10月5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)