一种通道加权结构重复控制器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种通道加权结构重复控制器及控制方法，属于工业控制的重复控制器领域。本发明专利技术提供一种新型结构的通道加权结构重复控制器，通过选取不同的通道加权系数s

【技术实现步骤摘要】
一种通道加权结构重复控制器及控制方法
本专利技术涉及一种通道加权结构重复控制器及控制方法，属于工业控制的重复控制器领域。
技术介绍
对于周期性信号的跟踪和扰动抑制补偿问题，始终是众多研究人员感兴趣的课题，基于内模原理的重复控制能够无静差的跟踪参考信号或消除扰动信号，是一种十分有效的控制手段，但是由于传统的重复控制器响应速度相对较慢，并且实际当中重复控制器多以数字方式z-N/(l-z-N)(其中N＝T0/Ts为整数，Ts为采样时间)实现该周期性信号的内模，其所占用的内存单元数目至少为N0，因此控制器的动态响应较慢。事实上，在一些实际应用中，需要跟踪或消除的谐波只局限于某些特定的频率，例如三相整流负载给电源系统所造成的谐波污染绝大部分集中于6k±l(k＝1,2,...)次谐波频率处,而单相整流负载给电源系统所造成的谐波污染绝大部分集中于4k±1(k＝1,2,...)次谐波频率(即奇次谐波频率)处，并且在工业场合中，上述两类谐波占据主导地位。若采用一般的重复控制器来消除这类(nk±m)次谐波，会出现周期性扰动消除非常缓慢的现象，往往无法满足实际系统对控制性能的要求。而且，不同结构的重复控制器，有的前向通道没有延迟，有的有延迟，这会造成一定的响应延迟等问题，当需要不同结构的重复控制器时，需要对重复控制器的结构进行改变，实现起来较为繁琐。例如当本专利技术所提出的通道加权结构重复控制器当s1＝0，s2＝1，s3＝0时的控制器的输出端位于第一时间延迟模块的前端，而对于本专利技术所提的通道加权结构重复控制器当s1＝0，s2＝0，s3＝1时的控制器的输出端则位于第一时间延迟模块的后端，因此当需要不同结构的重复控制器来对特定频率的谐波进行消除时，需要对重复控制器输出端或时间延迟模块的位置进行调整，较为繁琐。因此有必要专利技术一种新的重复控制器只针对这些主导谐波进行补偿，通过改造控制器中信号的内模，将其控制延迟时间缩短，大大提高系统消除扰动的速度，并减少其数字实现所需占用的存储空间，使其结构简单，设计方便，动态特性好；并且在需要不同结构的重复控制器来进行特定频率的谐波进行消除时，无需调整重复控制器输出端或时间延迟模块的位置即可实现对重复控制器结构的改变。
技术实现思路
为了解决目前存在的针对不同结构的重复控制器进行特定频率的谐波进行跟踪和消除时需要改变重复控制器结构所带来的问题，本专利技术提供了一种通道加权结构重复控制器及控制方法，其中通道加权结构重复控制器通过赋予通道加权系数不同的数值，可以灵活的切换控制器结构，具有灵活高效的特点，在需要对不同的特定频率的谐波进行跟踪和消除时，无需调整重复控制器输出端或时间延迟模块的位置，只需赋予三个通道加权系数不同的取值，便可得到不同结构的特定频率谐波消除重复控制器。。本专利技术第一个目的在于提供一种通道加权结构重复控制器，所述重复控制器包括：重复控制增益模块、正反馈增益模块、一个减法环、三个加法环、三个通道加权系数模块和三个相同的时间延迟模块；其中，重复控制增益模块的输入端作为所述重复控制器的输入端，重复控制增益模块的输出端接第一加法环的第一输入端，第一加法环的输出端分别串接第一时间延迟模块和第二通道加权系数模块后分别接第三通道加权系数模块的输入端和第二加法环第一输入端，第三通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第二输入端，第一时间延迟模块的输出端作为第三加法环的第一输入端，第三加法环的输出端分别串接正反馈增益模块和第三时间延迟模块后接减法环的正输入端和负输入端，正反馈增益模块的输出端串接第二时间延迟模块后接第三加法环的第二输入端，减法环的输出端分别接第一加法环的第二输入端和第一通道加权系数模块的输入端，第一通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第三输入端，第二加法环的输出端作为重复控制器的输出端。可选的，所述三个通道加权系数模块的取值根据所需要的控制器结构来确定。可选的，所述重复控制器还包括：三个低通滤波器和一个相位超前补偿模块；所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接一个低通滤波器，并加入相位超前补偿模块；所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块。可选的，所述低通滤波器为零相位低通滤波器。本专利技术第二个目的在于提供一种多模重复控制器，所述多模重复控制器由至少两个上述通道加权结构重复控制器并联相加构成。本专利技术第三个目的在于提供一种h阶重复控制器，h≥2，所述h阶重复控制器采用上述通道加权结构重复控制器，并进一步扩展为h阶(nk±m)次谐波重复控制器。本专利技术第四个目的在于提供一种变换器，所述变换器采用上述通道加权结构重复控制器，或多模重复控制器，或h阶重复控制器进行控制，其中变换器包括逆变器和整流器。本专利技术第五个目的在于提供一种通道加权结构重复控制器的控制方法，所述方法应用于上述通道加权结构重复控制器，所述方法包括：重复控制增益模块：将重复控制的输入量经过重复控制增益后得到重复控制增益模块的输出量，通过调节重复控制增益来实现调节所述重复控制器跟踪或消除指定次谐波的速度，也即所述重复控制器的输出信号与参考信号之间误差的收敛速度；正反馈增益模块：将第三加法环的输出量经过正反馈增益模块后得到正反馈增益模块输出量，正反馈增益模块的参数由所需要跟踪或消除的谐波次数所决定；第一加法环：将重复控制增益模块输出量与减法环输出量相加得到第一加法环输出量；第二加法环：将第一通道加权系数模块的输出量与第二通道加权系数模块的输出量与第三通道加权系数模块的输出量相加得到第二加法环输出量；第三加法环：将第一时间延迟模块延迟输出的第一加法环输出量与第二时间延迟模块延迟输出的正反馈增益模块输出量相加得到第三加法环输出量；减法环：将正反馈增益模块的输出量与第三时间延迟模块延迟输出的第三加法环输出量相减得到减法环的输出量；第一时间延迟模块：将第一加法环输出量延迟输出；第二时间延迟模块：将正反馈增益模块输出量延迟输出；第三时间延迟模块：将第三加法环输出量延迟输出；第一通道加权系数模块：将减法环输出量经过第一通道加权系数模块后，得到第一通道加权系数模块输出量；第二通道加权系数模块：将第一加法环输出量经过第二通道加权系数模块后，得到第二通道加权系数模块输出量；第三通道加权系数模块：将第一时间延迟模块输出量经过第三通道加权系数模块后，得到第三通道加权系数模块输出量。可选的，所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块，所述通道加权结构重复控制器的传递函数如下：或其中，c()为重复控制器的输出量，e()为重复控制器的输入量即控制系统的控制误差量，krc为重复控制增益参数，s为连续时间系统的拉普拉斯变量，z为离散时间系统的z变换的变量；N＝T0/Ts为整数，T0为基波周期，T0＝2π/ω0＝l/f0，f0为基波频率，ω0为基波角频率，Ts为采样周期，n、k和m为不小于零的整数且n≠0，n>m。可选的，当采用模拟时间延迟模块时，通道加权结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通道加权结构重复控制器，其特征在于，所述重复控制器包括：重复控制增益模块、正反馈增益模块、一个减法环、三个加法环、三个通道加权系数模块和三个相同的时间延迟模块；/n其中，重复控制增益模块的输入端作为所述重复控制器的输入端，重复控制增益模块的输出端接第一加法环的第一输入端，第一加法环的输出端分别串接第一时间延迟模块和第二通道加权系数模块后分别接第三通道加权系数模块的输入端和第二加法环第一输入端，第三通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第二输入端，第一时间延迟模块的输出端作为第三加法环的第一输入端，第三加法环的输出端分别串接正反馈增益模块和第三时间延迟模块后接减法环的正输入端和负输入端，正反馈增益模块的输出端串接第二时间延迟模块后接第三加法环的第二输入端，减法环的输出端分别接第一加法环的第二输入端和第一通道加权系数模块的输入端，第一通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第三输入端，第二加法环的输出端作为重复控制器的输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种通道加权结构重复控制器，其特征在于，所述重复控制器包括：重复控制增益模块、正反馈增益模块、一个减法环、三个加法环、三个通道加权系数模块和三个相同的时间延迟模块；
其中，重复控制增益模块的输入端作为所述重复控制器的输入端，重复控制增益模块的输出端接第一加法环的第一输入端，第一加法环的输出端分别串接第一时间延迟模块和第二通道加权系数模块后分别接第三通道加权系数模块的输入端和第二加法环第一输入端，第三通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第二输入端，第一时间延迟模块的输出端作为第三加法环的第一输入端，第三加法环的输出端分别串接正反馈增益模块和第三时间延迟模块后接减法环的正输入端和负输入端，正反馈增益模块的输出端串接第二时间延迟模块后接第三加法环的第二输入端，减法环的输出端分别接第一加法环的第二输入端和第一通道加权系数模块的输入端，第一通道加权系数模块的输出端接第二加法环的第三输入端，第二加法环的输出端作为重复控制器的输出端。


2.根据权利要求1所述的通道加权结构重复控制器，其特征在于，所述三个通道加权系数模块的取值根据所需要的控制器结构确定。


3.根据权利要求1所述的通道加权结构重复控制器，其特征在于，所述重复控制器还包括：三个低通滤波器和一个相位超前补偿模块；
所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接一个低通滤波器，并加入相位超前补偿模块；所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块。


4.根据权利要求3所述的通道加权结构重复控制器，其特征在于，所述低通滤波器为零相位低通滤波器。


5.一种多模重复控制器，其特征在于，所述多模重复控制器由至少两个权利要求1-4任一所述的通道加权结构重复控制器并联相加构成。


6.一种h阶重复控制器，h≥2，其特征在于，所述h阶重复控制器采用权利要求1-4任一所述的通道加权结构重复控制器，并进一步扩展为h阶(nk±m)次谐波重复控制器。


7.一种变换器，其特征在于，所述变换器采用权利要求1-4任一所述的通道加权结构重复控制器，或权利要求5所述的多模重复控制器，或权利要求6所述的h阶重复控制器进行控制，其中变换器包括逆变器和整流器。


8.一种通道加权结构重复控制器的控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的通道加权结构重复控制器，所述方法包括：
重复控制增益模块：将重复控制的输入量经过重复控制增益后得到重复控制增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢闻州，王尉，陈海英，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32