削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)相連的諧波控制器，所述諧波控制器用于向所述控制系統(tǒng)提供諧波控制信號(hào)，以削減所述控制系統(tǒng)的反饋量中的周期性擾動(dòng)；所述削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)擁有多個(gè)控制回路，每個(gè)控制回路的諧波控制器包含連接至所述控制系統(tǒng)的幅值計(jì)算器，連接至所述幅值計(jì)算器的積分器，諧波發(fā)生器，連接至所述積分器和所述諧波發(fā)生器的倍增器，其中，所述諧波控制器被設(shè)置為對(duì)生成的諧波分量進(jìn)行累加，以產(chǎn)生諧波控制信號(hào)，并且將得到的諧波控制信號(hào)施加給所述控制系統(tǒng)，來削減反饋量中的周期性擾動(dòng)。
【專利說明】削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已有多種系統(tǒng)和方法可用于控制周期性擾動(dòng)，例如，美國(guó)專利7952308公開了一種用于減小永磁電機(jī)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的方法和設(shè)備。這種方法和設(shè)備在發(fā)出轉(zhuǎn)矩命令后，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)減小信號(hào)，繼而使操作控制信號(hào)發(fā)生變動(dòng)，并產(chǎn)生波動(dòng)減小的操作控制信號(hào)，隨之將該信號(hào)供給控制永磁電機(jī)的逆變器。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)減小信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)根據(jù)電機(jī)的預(yù)定轉(zhuǎn)矩波動(dòng)特性確定的電機(jī)電流信號(hào)的預(yù)定諧波。歐洲專利1182771公開了一種適用于電子整流電機(jī)的控制器，該控制器接收指明需要被最大程度地減小的參數(shù)(如轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、電流、電壓、振動(dòng)或噪聲)的反饋信號(hào)。接著，控制器計(jì)算參數(shù)中一組諧波的振幅和相位，并依次注入具有正確振幅和相位的諧波，以最大程度地減小所述參數(shù)。通過對(duì)該組諧波進(jìn)行優(yōu)化的常規(guī)迭代，以進(jìn)一步減小所述參數(shù)。
[0003]在機(jī)械系統(tǒng)控制期間更有必要這么做，因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)所具有的兩項(xiàng)特性，即周期性擾動(dòng)隨時(shí)間變動(dòng)與具有可削減周期性擾動(dòng)的自適應(yīng)控制器，能夠有效地跟蹤周期性擾動(dòng)的變化規(guī)律。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種由控制系統(tǒng)及與之相連的諧波控制器組成的系統(tǒng)，諧波控制器用于向控制系統(tǒng)提供諧波控制信號(hào)，以削減控制系統(tǒng)反饋量中的周期性擾動(dòng)。另一方面，本實(shí)用新型提供了一種用于削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的方法。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)及與之相連的、為該控制系統(tǒng)提供諧波控制信號(hào)的諧波控制器組成。諧波控制信號(hào)用以削減控制系統(tǒng)反饋量中的周期性擾動(dòng)。該系統(tǒng)擁有多個(gè)控制回路或者信號(hào)路徑，其中每一個(gè)控制回路或者信號(hào)路徑都包含幅值計(jì)算器、積分器、諧波發(fā)生器和倍增器。幅值計(jì)算器連接至控制系統(tǒng)，以接收代表反饋量的反饋信號(hào)，同時(shí)將幅值計(jì)算器配置為重復(fù)計(jì)算反饋信號(hào)各次諧波分量的幅值。積分器連接至幅值計(jì)算器，以接收重復(fù)計(jì)算得出的值，同時(shí)將積分器配置為對(duì)所接收的值進(jìn)行求和以得出一個(gè)累積值。將諧波發(fā)生器配置為產(chǎn)生與各次諧波分量頻率相同的諧波信號(hào)，以及與各次諧波分量相應(yīng)的相位，以補(bǔ)償所述控制系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波控制信號(hào)與各次諧波分量頻率相同的反饋信號(hào)之間的估計(jì)相移。倍增器連接至積分器和諧波發(fā)生器，以使累積值和諧波信號(hào)倍增，繼而生成一個(gè)諧波分量。諧波控制器被設(shè)置為對(duì)生成的諧波分量進(jìn)行累加，以產(chǎn)生諧波控制信號(hào)并將所產(chǎn)生的諧波控制信號(hào)施加給控制系統(tǒng)，來削減控制系統(tǒng)反饋量中的周期性擾動(dòng)。
[0006]實(shí)際上，諧波控制器將各次諧波分量幅值視為集成式誤差信號(hào)，并分別對(duì)每個(gè)諧波分量實(shí)施控制，以減小反饋控制產(chǎn)生的幅值。這樣，諧波控制器就能夠通過收斂到穩(wěn)定狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，屆時(shí)，生成的諧波分量會(huì)對(duì)反饋信號(hào)的各次諧波分量進(jìn)行補(bǔ)償。如果控制系統(tǒng)或其工作條件隨之發(fā)生變化，則各次諧波分量幅值也將發(fā)生變化(但不會(huì)變?yōu)榱?，繼而引起累積值和生成的諧波分量變動(dòng)，直至各次諧波分量再次得到補(bǔ)償。通過設(shè)定生成的分量相位來補(bǔ)償控制系統(tǒng)帶來的、注入到控制系統(tǒng)中的諧波控制信號(hào)與反饋信號(hào)在各次頻率上的相移，繼而避免以一個(gè)或多個(gè)各次頻率出現(xiàn)正反饋和相應(yīng)的不穩(wěn)定狀態(tài)，從而增進(jìn)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0007]可將諧波控制器配置為按比例調(diào)節(jié)每個(gè)控制回路生成的諧波分量，以補(bǔ)償與生成的諧波分量頻率無關(guān)的控制回路的增益。如此一來，通過設(shè)定單增益就能以不同控制回路的各次頻率調(diào)整控制回路的時(shí)間常數(shù)，且單增益無需隨頻率變動(dòng)而變動(dòng)，例如控制系統(tǒng)的角速度發(fā)生變化時(shí)，單增益無需發(fā)生任何變動(dòng)(見下文)。
[0008]可將幅值計(jì)算器配置為使各次諧波分量(如各次諧波頻率的正弦函數(shù)或余弦函數(shù))隨反饋信號(hào)倍增，并對(duì)各次諧波分量的一個(gè)或多個(gè)周期的結(jié)果進(jìn)行積分。這便給出了一種高效的計(jì)算幅值的方法，由此計(jì)算得出的幅值實(shí)際上與連續(xù)計(jì)算得出的傅里葉系數(shù)相差無幾。
[0009]諧波控制器的各次諧波分量可包含兩個(gè)基頻正交諧波分量，以及一對(duì)或多對(duì)頻率為基頻的整數(shù)倍的其它正交諧波分量。例如，諧波分量可以是每個(gè)頻率的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的組合。通過提供一組每個(gè)諧波頻率的正交函數(shù)，即可用正弦分量和余弦分量的相對(duì)幅值來表示任意相位關(guān)系(請(qǐng)注意，任何能夠產(chǎn)生90度相移的正弦函數(shù)或余弦函數(shù)都能實(shí)現(xiàn)相同的效果，具體可視情況選用)。為完整表示截止諧波，以整數(shù)倍增的頻率應(yīng)呈連續(xù)狀態(tài)。
[0010]控制系統(tǒng)可包含一個(gè)用于移動(dòng)與靜止部件相對(duì)的可活動(dòng)部件的電機(jī)。請(qǐng)注意，本實(shí)用新型公開內(nèi)容不限于電機(jī)和實(shí)際的機(jī)械控制系統(tǒng)，其同樣適用于其它控制信號(hào)可為電壓和反饋量電流的控制系統(tǒng)(如電流源)。
[0011]諧波分量可以是與靜止部件相對(duì)的可活動(dòng)部件的位置函數(shù)。例如，諧波分量可以是與靜止部件相對(duì)的可活動(dòng)部件的內(nèi)部周期位置的函數(shù)。如果電機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該函數(shù)則為簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)子角；如果電機(jī)為線性電機(jī)，該函數(shù)則為其一個(gè)或多個(gè)極內(nèi)的相對(duì)線性位置。實(shí)際上，系統(tǒng)隨后將以在頻率域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的類似方式在周期域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，且頻率域內(nèi)的基頻分量隨系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)而變動(dòng)(如果電機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī))。但與頻率域內(nèi)的分量不同的是，周期域內(nèi)每個(gè)分量的頻率都將隨電機(jī)速度而自動(dòng)變動(dòng)。同樣地，諧波分量也具有周期域內(nèi)分量的特點(diǎn)，因此，系統(tǒng)在頻率域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，尤其在控制系統(tǒng)不是電機(jī)的情況下，周期性擾動(dòng)并非由電機(jī)或其負(fù)載特性引起。如上所述，可活動(dòng)部件可以是與靜止部件相對(duì)的可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，位置可以是與靜止部件相對(duì)的轉(zhuǎn)子的角位置。電機(jī)通常由電機(jī)控制器控制，具體取決于電機(jī)控制器所需的輸入。諧波控制信號(hào)可代表電機(jī)轉(zhuǎn)矩、力、電流或磁通量。
[0012]控制系統(tǒng)可包含一個(gè)反饋控制器，該反饋控制器可配置為根據(jù)可活動(dòng)部件的期望位置或速度與實(shí)際位置或速度之間的對(duì)比情況產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，繼而產(chǎn)生一個(gè)與該誤差信號(hào)對(duì)應(yīng)的反饋誤差控制信號(hào)。隨后便可將控制系統(tǒng)配置為結(jié)合反饋誤差控制信號(hào)和諧波控制信號(hào)來控制電機(jī)。或者，電機(jī)也可由任何其它適當(dāng)?shù)目刂扑惴刂疲?，在前饋控制中，可將其算法的輸出與諧波控制信號(hào)進(jìn)行結(jié)合，以控制電機(jī)。諧波控制器所用的反饋信號(hào)可以是反饋控制器產(chǎn)生的誤差信號(hào)(或反饋控制器所用的誤差信號(hào)之一)，如位置或速度誤差。反饋信號(hào)也可以是代表可活動(dòng)部件的速度的信號(hào)。盡管需具備一定的信號(hào)條件，但任何包含因施加給控制系統(tǒng)的控制信號(hào)引起的周期性擾動(dòng)的信號(hào)均可被使用。例如，如果將內(nèi)部周期電機(jī)位置用作一項(xiàng)輸入，則需處理由鋸齒和以恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子角的剖面產(chǎn)生的諧波。另外，如果使用電機(jī)位置信號(hào)記錄電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)多圈后的位置，則需處理因測(cè)量恒速運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)位置而呈現(xiàn)的連續(xù)斜坡所產(chǎn)生的諧波。
[0013]可將諧波控制器配置為，檢測(cè)每個(gè)估計(jì)相移一旦超過閾值就將一個(gè)或多個(gè)生成的諧波分量的幅值減小到零。例如，可通過減緩積分器或其它方式來實(shí)現(xiàn)這一目的。如此一來，就可以通過抑制高相移分量(通常極易導(dǎo)致誤差或正反饋)來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0014]系統(tǒng)可包含存儲(chǔ)器，同時(shí)諧波控制器可配置為在系統(tǒng)斷電時(shí)將每個(gè)控制回路的累積值存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)在斷電之后重新啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)控制回路的累積值均可通過所存儲(chǔ)的值實(shí)現(xiàn)初始化，以確保先前的整合不會(huì)丟失。
[0015]請(qǐng)注意，“幅值計(jì)算器”、“積分器”、“諧波發(fā)生器”、“倍增器”、“諧波控制器”等術(shù)語均表示物理分量和邏輯組織計(jì)算單位，但不具有必定在獨(dú)立的邏輯模塊中執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)這一涵義。例如，如上所述的諧波控制器可被作為軟硬件的單一功能或多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的功能模塊來實(shí)施，其中功能模塊并非一定要與如上所述的邏輯功能一一映射，同時(shí)也并非一定要與系統(tǒng)的其它方面結(jié)合。在不違背本實(shí)用新型公開內(nèi)容的情況下，可視情況單獨(dú)或結(jié)合使用所述各個(gè)邏輯模塊的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]參考附圖，現(xiàn)在將采用示例的方式來描述一個(gè)特定的實(shí)施例來說明上述概念和原理,其中:
[0017]圖1示出了包含速度內(nèi)環(huán)的位置控制器，適用于連接到機(jī)械系統(tǒng)的電機(jī)；
[0018]圖2示出了圖1增加了諧波控制器的系統(tǒng)；
[0019]圖3示出了圖2的諧波控制器的詳細(xì)信息；
[0020]圖4示出了為諧波控制器選擇不同輸入信號(hào)時(shí)的注意事項(xiàng)；
[0021]圖5示出了說明諧波控制器如何運(yùn)作的試驗(yàn)裝置；
[0022]圖6a和6b示出了通過圖5的試驗(yàn)裝置獲取的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參考圖1，在電流控制器6的控制下，電機(jī)4驅(qū)動(dòng)了機(jī)械系統(tǒng)2，且電流控制器6將其輸入視為所需的轉(zhuǎn)矩。所需的轉(zhuǎn)矩信號(hào)由速度控制器8產(chǎn)生，而該控制器接收機(jī)械系統(tǒng)的角速度反饋以及位置控制器10的所需速度信號(hào)輸入。位置控制器10根據(jù)所需的位置輸入信號(hào)和實(shí)際位置的反饋(例如結(jié)合角速度)產(chǎn)生所需的速度信號(hào)。除圖1所示的控制系統(tǒng)夕卜，還有其它類似的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)包括其它分量，如位置或速度前饋信號(hào)以提高系統(tǒng)的響應(yīng)能力，而本實(shí)用新型公開內(nèi)容同樣適用于此類系統(tǒng)。
[0024]圖2是一個(gè)說明圖1所示的系統(tǒng)的方塊圖，其中，位置控制器10以比較器12和增益模塊14 (增益為Kv)表示；速度控制器8以一個(gè)比較器和比例和積分增益模塊16 (比例增益為Kp、積分增益為Ki)表示；而轉(zhuǎn)矩控制器、電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)以集總模型18 (分別對(duì)應(yīng)電流增益Kc的轉(zhuǎn)矩需求，轉(zhuǎn)矩增益Kt的電流和機(jī)械系統(tǒng)的慣性J)表示。此外，還有連接至系統(tǒng)的諧波控制器。[0025]諧波控制器20將比較器12輸出的位置誤差視為輸入，并輸出一個(gè)轉(zhuǎn)矩需求Th，該輸出與速度控制器8 (增益模塊16)提供的輸出轉(zhuǎn)矩需求相加以向電流控制器6 (集總模型18)提供輸入，從而抑制電機(jī)4和/或機(jī)械系統(tǒng)2引起的周期性擾動(dòng)。有關(guān)此類周期性擾動(dòng)，會(huì)因諸如電機(jī)4中的齒槽轉(zhuǎn)矩或驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)2的轉(zhuǎn)矩而引發(fā)。從諧波控制器20的角度來看，圖1的系統(tǒng)(控制模塊12、14、16和圖2的模型18)與一個(gè)控制系統(tǒng)22對(duì)應(yīng)，該控制系統(tǒng)可提供包含針對(duì)諧波控制器的周期性擾動(dòng)的反饋信號(hào)(即位置誤差)，并接收轉(zhuǎn)矩需求或來自諧波控制器20的輸入，從而使周期性擾動(dòng)得以在閉環(huán)運(yùn)作中進(jìn)行補(bǔ)償。
[0026]參考圖3，現(xiàn)在對(duì)諧波控制器20的詳細(xì)信息進(jìn)行說明。諧波控制器20與控制系統(tǒng)22結(jié)合可提供多個(gè)控制回路，其中每個(gè)回路均包含接收控制系統(tǒng)22提供的位置誤差信號(hào)以作為反饋信號(hào)的倍增器24。倍增器24與可復(fù)位積分器26連接，如此即與兩個(gè)增益模塊28和30以及另一個(gè)積分器32實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)。而積分器32反過來又連接至另一個(gè)倍增器34。
[0027]—個(gè)內(nèi)部周期角計(jì)算模塊36接收位置基準(zhǔn)或控制系統(tǒng)22提供的所需位置，然后將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)部周期角Θ。例如，如果電機(jī)包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器且位置基準(zhǔn)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)子會(huì)進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)的位置，則內(nèi)部周期角Θ將成為位置基準(zhǔn)模2 π (或者在實(shí)施時(shí)，以會(huì)使轉(zhuǎn)子全旋轉(zhuǎn)的數(shù)字化位置的增量數(shù)為模)。此外，也會(huì)向復(fù)位模塊38提供位置基準(zhǔn)(或內(nèi)部周期角)。該模塊會(huì)在每個(gè)位置基準(zhǔn)周期，即在轉(zhuǎn)子的每次全旋轉(zhuǎn)或每次將內(nèi)部周期角Θ復(fù)位為O后，為積分器26提供一個(gè)中斷。接著，倍增器24使用諧波函數(shù)，內(nèi)部周期角Θ的正弦函數(shù)或余弦函數(shù)使位置誤差倍增。
[0028]如圖3從上到下所示，第一個(gè)控制回路使用正弦函數(shù)(Θ )使位置誤差倍增，第二個(gè)回路使用余弦函數(shù)(Θ )使位置誤差倍增，第三個(gè)回路使用正弦函數(shù)(2 Θ )使位置誤差倍增，第四個(gè)回路使用余弦函數(shù)(2 Θ )使位置誤差倍增，以此類推。倒數(shù)第二個(gè)回路使用正弦函數(shù)(m Θ )使位置誤差倍增，而最后一個(gè)回路使用余弦函數(shù)(m Θ )使位置誤差倍增，以分析其周期內(nèi)容(直至第m次諧波)的位置誤差(請(qǐng)注意沒有直流項(xiàng)，且回路均為隨機(jī)編排)。倍增器24的輸出通過積分器26對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的內(nèi)部周期角Θ作積分。在Θ周期內(nèi)，積分器26僅整合其輸入且不會(huì)生成輸出，直至其接收到復(fù)位模塊38在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)發(fā)出的中斷信號(hào)。為響應(yīng)此中斷信號(hào)，積分器26將輸出其值并復(fù)位為O。增益模塊28接收積分器26的輸出并按2/N的比例進(jìn)行倍增，其中N是積分器26整合的樣本數(shù)。增益模塊28的輸出對(duì)應(yīng)于每個(gè)回路的位置誤差信號(hào)中各次諧波分量的幅值。
[0029]增益模塊28的輸出會(huì)乘以增益模塊30提供的可調(diào)整增益K，然后由積分器32求總以生成在其輸出時(shí)的累積幅值。積分器32提供的累積幅值將輸入到另一個(gè)倍增器34，該倍增器以與倍增器24使用諧波函數(shù)進(jìn)行倍增相同的次數(shù)，使用一個(gè)諧波函數(shù)對(duì)累積幅值進(jìn)行倍增，但倍增幅度為增益Gm且含有一個(gè)與初始諧波函數(shù)相關(guān)的相移βπι。此增益和相移與環(huán)路的諧波函數(shù)的頻率相關(guān)，即與諧波次數(shù)m相關(guān)。下面將討論如何計(jì)算增益Gm以及相移β m。
[0030]由于各次諧波分量(至少在一個(gè)線性控制系統(tǒng)的理想狀態(tài)下)屬于獨(dú)立項(xiàng)，因此諧波控制器20需結(jié)合控制系統(tǒng)22以實(shí)施多個(gè)相互獨(dú)立的控制回路，其中可將每個(gè)回路視為以其各次諧波分量的幅值的形式產(chǎn)生誤差信號(hào)，接著信號(hào)將累積以生成與其它回路的輸出疊加的輸出，從而導(dǎo)致向控制系統(tǒng)22提供負(fù)反饋控制信號(hào)(請(qǐng)注意，反饋回路因用于推導(dǎo)位置誤差的位置反饋反轉(zhuǎn)而變成負(fù))。
[0031]在控制系統(tǒng)22中，從諧波控制器20的轉(zhuǎn)矩需求輸出到諧波控制器20的位置誤差輸入的相移取決于信號(hào)頻率。因此，有必要補(bǔ)償這一相移以確保一個(gè)或多個(gè)控制回路不會(huì)累積一個(gè)超過360°的相移，繼而導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的正反饋回路。理想情況下，TH與控制系統(tǒng)22中的反饋信號(hào)之間的相移會(huì)由相移βπι (相應(yīng)控制回路產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩需求TH與倍增器24的諧波函數(shù)之間)完全補(bǔ)償。詳情請(qǐng)參見圖4。此外，圖4還說明了如果將反饋信號(hào)(而不是誤差信號(hào))用作諧波控制器20的輸入，則應(yīng)用于反饋比較器的反轉(zhuǎn)就必須應(yīng)用于其它位置，例如應(yīng)用在結(jié)合來自于速度控制器8/16的轉(zhuǎn)矩需求以及基準(zhǔn)諧波轉(zhuǎn)矩TH的加法器上，從而確保獲取穩(wěn)定的負(fù)反饋回路。而上述的反饋信號(hào)的例子可能是電機(jī)位置α，內(nèi)部周期位置，或者是角度Θ，或者是速度。
[0032]如上所述，在時(shí)域中重建轉(zhuǎn)矩前，每個(gè)分量必須進(jìn)行相移，以便在位置誤差中出現(xiàn)注入轉(zhuǎn)矩效應(yīng)時(shí)，頻率分量具有正確的相。如果不是這種情況，則特定分量的反饋控制回路可以包含正反饋。如下所示，從注入轉(zhuǎn)矩到位置反饋之間的相移是控制系統(tǒng)22的轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)特性的相移(a (s)/TH(s))。
[0033]通過以下等式可得出轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)特性的位置:
【權(quán)利要求】
1.一種削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)相連的諧波控制器，所述諧波控制器用于向所述控制系統(tǒng)提供諧波控制信號(hào)，以削減所述控制系統(tǒng)的反饋量中的周期性擾動(dòng)；所述削減控制系統(tǒng)反饋量中周期性擾動(dòng)的系統(tǒng)擁有多個(gè)控制回路，每個(gè)控制回路的諧波控制器包含: 連接至所述控制系統(tǒng)的幅值計(jì)算器，所述幅值計(jì)算器用于接收代表反饋量的反饋信號(hào)，并且所述幅值計(jì)算器被配置為重復(fù)計(jì)算反饋信號(hào)各次諧波分量的幅值； 連接至所述幅值計(jì)算器的積分器，所述積分器用于接收所述重復(fù)計(jì)算出的幅值，并且所述積分器被配置為對(duì)所述接收到的幅值進(jìn)行求和以得出一個(gè)累積值； 諧波發(fā)生器，所述諧波發(fā)生器被配置為產(chǎn)生與各次諧波分量頻率相同的諧波信號(hào)，以及與各次諧波分量相應(yīng)的相位，以補(bǔ)償所述控制系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波控制信號(hào)與各次諧波分量頻率相同的反饋信號(hào)之間的估計(jì)相移； 連接至所述積分器和所述諧波發(fā)生器的倍增器，所述倍增器用于將所述累積值和所述諧波信號(hào)倍增，從而得到一個(gè)生成的諧波分量； 其中，所述諧波控制器被設(shè)置為對(duì)生成的諧波分量進(jìn)行累加，以產(chǎn)生諧波控制信號(hào)，并且將得到的諧波控制信號(hào)施加給所述控制系統(tǒng)，來削減反饋量中的周期性擾動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為按比例調(diào)節(jié)每個(gè)控制回路中的所述生成的諧波分量，以補(bǔ)償與生成的諧波分量頻率無關(guān)的控制回路的增益。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幅值計(jì)算器被配置為使各次諧波分量隨反饋信號(hào)倍增，并對(duì)各次諧波分量一個(gè)或多個(gè)周期的結(jié)果進(jìn)行積分。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述各次諧波分量包含兩個(gè)基頻正交諧波分量，以及一對(duì)或多對(duì)頻率為基頻的整數(shù)倍的其它正交諧波分量，其中優(yōu)選整數(shù)倍是連續(xù)的。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包含用于移動(dòng)與靜止部件相對(duì)的可活動(dòng)部件的電機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波分量是與所述靜止部件相對(duì)的所述可活動(dòng)部件的位置函數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可活動(dòng)部件是與所述靜止部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述位置是與所述靜止部件相對(duì)的轉(zhuǎn)子的角位置。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波控制信號(hào)代表電機(jī)轉(zhuǎn)矩、力、電流或磁通量。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包含反饋控制器，該反饋控制器被配置為根據(jù)所述可活動(dòng)部件的期望位置或速度與實(shí)際位置或速度之間的對(duì)比情況產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，繼而產(chǎn)生一個(gè)與該誤差信號(hào)對(duì)應(yīng)的反饋誤差控制信號(hào)；其中，所述控制系統(tǒng)被配置為結(jié)合所述反饋誤差控制信號(hào)和所述諧波控制信號(hào)去控制所述電機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋信號(hào)是所述誤差信號(hào)或者是代表所述可活動(dòng)部件的速度的信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波控制器被配置為一旦檢測(cè)到各個(gè)估計(jì)相移超過閾值，就將一個(gè)或多個(gè)生成的諧波分量的幅值減小到零。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含存儲(chǔ)器，同時(shí)諧波控制器被配置為在系統(tǒng)斷電時(shí)將每個(gè)控制回路的累積值存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中，并在系統(tǒng)重新啟動(dòng)后通過所述存儲(chǔ)的 累積值初始化每個(gè)控制回路的累積值。
【文檔編號(hào)】H02P21/05GK203617951SQ201320693847
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】邁克爾·凱德 申請(qǐng)人:控制技術(shù)有限公司