一種滯后補(bǔ)償控制方法及應(yīng)用其的數(shù)字控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種滯后補(bǔ)償控制方法及應(yīng)用其的數(shù)字控制系統(tǒng)，其通過(guò)一補(bǔ)償系數(shù)對(duì)現(xiàn)有采用滯后一拍控制的數(shù)字控制系統(tǒng)的輸出調(diào)制波進(jìn)行修正，確定當(dāng)前拍的調(diào)制波數(shù)值，存儲(chǔ)至控制寄存器，控制寄存器根據(jù)所述調(diào)整后的當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值進(jìn)行滯后一拍處理，并形成占空比控制相應(yīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電路；因此，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中直接將離散控制環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)作為當(dāng)前拍的調(diào)制波數(shù)值進(jìn)行滯后一拍控制，本申請(qǐng)?jiān)谕ㄟ^(guò)滯后一拍環(huán)節(jié)解決了系統(tǒng)輸出占空比受限問(wèn)題的同時(shí)，通過(guò)補(bǔ)償環(huán)節(jié)對(duì)滯后一拍特性進(jìn)行補(bǔ)償，既不需要改變系統(tǒng)控制帶寬，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度及動(dòng)態(tài)特性，又不需引入新的采樣量，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種滯后補(bǔ)償控制方法及應(yīng)用其的數(shù)字控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種滯后補(bǔ)償控制方法及應(yīng)用其的數(shù)字控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]相對(duì)于模擬控制，數(shù)字控制具有抗干擾性強(qiáng)、控制策略靈活、便于維護(hù)等諸多優(yōu)勢(shì)，但數(shù)字控制過(guò)程同時(shí)也存在系統(tǒng)輸出占空比受限的缺點(diǎn)，因此，現(xiàn)有數(shù)字控制器多采用滯后一拍控制。如圖1所示的現(xiàn)有數(shù)字控制方框圖，系統(tǒng)控制參量給定值)?與對(duì)采樣得到的控制參量反饋值X之差作為離散控制器G(Z)的輸入信號(hào)，離散控制器G(Z)的輸出信號(hào)作為當(dāng)前拍的調(diào)制波數(shù)值Vr [O]，輸入數(shù)字控制系統(tǒng)的控制寄存器；控制寄存器對(duì)Vr [O]采用滯后一拍的方式進(jìn)行裝載；同時(shí)當(dāng)前拍的調(diào)制波數(shù)值Vr[0]經(jīng)過(guò)滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1后得到滯后一拍的調(diào)制波數(shù)值Vr [I]，通過(guò)零階保持器ZOH維持Vr [I]在當(dāng)前采樣周期內(nèi)數(shù)值不變。
[0003]上述滯后一拍控制方法雖然解決了占空比受限問(wèn)題，但是其引入的滯后特性給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的問(wèn)題。因此，有必要設(shè)計(jì)一種數(shù)字控制滯后補(bǔ)償方法，以在保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度、動(dòng)態(tài)特性等的前提下，消除控制系統(tǒng)的滯后特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)目的在于提供一種滯后補(bǔ)償控制方法及應(yīng)用其的數(shù)字控制系統(tǒng)，以在保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度、動(dòng)態(tài)特性等的前提下，消除控制系統(tǒng)的滯后特性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0006]一種滯后補(bǔ)償控制方法，基于一種數(shù)字控制系統(tǒng)，所述數(shù)字控制系統(tǒng)至少包括離散控制環(huán)節(jié)G(Z)和串接于所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)之后的滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1，所述數(shù)字控制系統(tǒng)還包括與所述滯后一拍環(huán)節(jié)τ'反向并聯(lián)的補(bǔ)償環(huán)節(jié)；
[0007]所述滯后補(bǔ)償控制方法包括:
[0008]確定所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)Kzc ；
[0009]確定所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)的輸出信號(hào)Ctrwt ；
[0010]獲取所述滯后一拍環(huán)節(jié)tL'的輸出信號(hào)Vr [I]；
[0011]根據(jù)公式VJ0] =CtIrat-VJl]*ΚΖ。計(jì)算當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值Vr[0]；
[0012]將所述當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值Vr [O]作為滯后一拍環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)，進(jìn)行滯后一拍控制。
[0013]優(yōu)選的，所述確定所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)Kz。，包括:
[0014]確定所述數(shù)字控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率ω。；
[0015]根據(jù)公式Φζ=360ω#?7(2 π )計(jì)算所述滯后一拍環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相位Φζ ；
[0016]根據(jù)公式Φ zc= Φ0+Φζ-Φ set確定所述滯后一拍環(huán)節(jié)τ'和補(bǔ)償環(huán)節(jié)構(gòu)成的滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)Gd (ζ)產(chǎn)生的滯后相位Φζ。；、[0017]根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種滯后補(bǔ)償控制方法，基于一種數(shù)字控制系統(tǒng)，所述數(shù)字控制系統(tǒng)至少包括離散控制環(huán)節(jié)G(Z)和串接于所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)之后的滯后一拍環(huán)節(jié)Z—1，其特征在于，所述數(shù)字控制系統(tǒng)還包括與所述滯后一拍環(huán)節(jié)z—1反向并聯(lián)的補(bǔ)償環(huán)節(jié)； 所述滯后補(bǔ)償控制方法包括: 確定所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)Kz。； 確定所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)的輸出信號(hào)Ctrtjut ； 獲取所述滯后一拍環(huán)節(jié)Z1的輸出信號(hào)Vr [I]； 根據(jù)公式VJO] =Ctrtjut-VJl] *ΚΖ。計(jì)算當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值Vr [O]； 將所述當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值Vr [O]作為滯后一拍環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)，進(jìn)行滯后一拍控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滯后補(bǔ)償控制方法，其特征在于，所述確定所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)Kz。，包括: 確定所述數(shù)字控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率ω。； 根據(jù)公式Φζ=360ω#?ν(2π)計(jì)算所述滯后一拍環(huán)節(jié)產(chǎn)生的滯后相位Φζ; 根據(jù)公式Φ zc= Φ0+Φζ-Φ set確定所述滯后一拍環(huán)節(jié)τ'和補(bǔ)償環(huán)節(jié)構(gòu)成的滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)Gd (Z)產(chǎn)生的滯后相位Φζε ；
根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滯后補(bǔ)償控制方法，其特征在于，所述確定所述離散控制環(huán)節(jié)G (z)的輸出信號(hào)Ctrrat，包括: 通過(guò)公式Ctrwt=G(X^X)計(jì)算所述離散控制環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)Ctrrat ;其中， X為對(duì)所述數(shù)字控制系統(tǒng)連續(xù)域模型的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣得到所述數(shù)字控制系統(tǒng)的控制參量反饋值； Xr為所述數(shù)字控制系統(tǒng)的控制參量給定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滯后補(bǔ)償控制方法，其特征在于，在所述確定所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)Kz。之后、及確定所述離散控制環(huán)節(jié)G (ζ)的輸出信號(hào)Ctrwt之前，所述滯后補(bǔ)償控制方法還包括:
根據(jù)公式
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滯后補(bǔ)償控制方法，其特征在于，所述數(shù)字控制系統(tǒng)還包括串接于所述滯后一拍環(huán)節(jié)Z-1之后的零階保持環(huán)節(jié)； 在所述計(jì)算當(dāng)前拍調(diào)制波數(shù)值Vr [O]后，所述滯后補(bǔ)償控制方法還包括: 保持所述滯后一拍環(huán)節(jié)ζ1的輸出信號(hào)Vr[l]在當(dāng)前控制周期內(nèi)數(shù)值不變；其中，Vr [I] =Vr [O]。
6.一種數(shù)字控制系統(tǒng)，包括離散控制環(huán)節(jié)G(ζ)和串接于所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)之后的滯后一拍環(huán)節(jié)z_S其特征在于，還包括補(bǔ)償環(huán)節(jié)； 所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)包括一比例環(huán)節(jié)，所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償系數(shù)為Kzc ； 所述滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1的輸出信號(hào)Vr[l]作為所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)，所述離散控制環(huán)節(jié)G (ζ)的輸出信號(hào)Ctrrat與所述補(bǔ)償環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)之差作為所述滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1的輸入信號(hào) Vr [O];其中，Vr[O] =Ctrrat-Vr [I]*KZC。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)如下公式確定所述補(bǔ)償系數(shù) Kzc:
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)如下公式確定所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)的輸出信號(hào)Ctrtjut:
Ctrout=G(Xr-X);其中， X為對(duì)所述數(shù)字控制系統(tǒng)連續(xù)域模型的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣得到所述數(shù)字控制系統(tǒng)的控制參量反饋值； Xr為所述數(shù)字控制系統(tǒng)的控制參量給定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)如下方法確定所述離散控制環(huán)節(jié)G(Z)的表達(dá)式: I 根據(jù)公式/a, TM.，，τ、確定所述滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括串接于所述滯后一拍環(huán)節(jié)ζ—1之后的零 階保持環(huán)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103472755SQ201310446999
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】劉寶其, 張彥虎, 胡兵, 薛麗英, 柳萌, 宗艷玲 申請(qǐng)人:陽(yáng)光電源股份有限公司