反馈控制系统及其相关方法技术方案

本发明专利技术揭露一种反馈控制系统及其相关方法。该反馈控制系统包含有一设备，用来根据一控制信号，产生一输出；一第一加总区块，用来产生一输入信号与一测量输出信号之间的一第一差值；一第一控制器，用来产生该控制信号，使该第一差值下降至一第一临界值以下或使该第一差值小于该第一临界值；其中，该第一控制器包含有一存储器，用来储存一查找表，该查找表包含有对应于多个操作条件的多个传递函数的一信息；其中，该第一控制器决定该设备操作的一操作条件，并根据对应于该操作条件的一传递函数及该第一差值，选择利用该传递函数来产生该控制信号。控制信号。控制信号。

【技术实现步骤摘要】
反馈控制系统及其相关方法


[0001]本申请案是指一种反馈控制系统，尤指一种可在各种操作条件下皆产生一致结果的反馈控制系统。

技术介绍

[0002]反馈控制系统(Feedback Control System，FCS)，或可称为封闭式回路控制系统，已广泛用于各种应用。图1a或图1b绘示现有反馈控制系统(标示为10a或10b)的示意图，表I列举部分应用作为范例说明。
[0003]反馈控制系统可接收设定点SP，其代表反馈控制系统预期达到的所欲值或目标值。反馈控制系统比较过程变量(Process Variable，PV)，其可视为系统输出，并通过目标值或设定点SP来进行控制。过程变量PV可通过感测器进行监控，感测器则产生测量过程变量MP作为反馈信号。
[0004]根据SP与PV的误差(或测量误差e)，控制器可通过控制变量CV来控制设备，使得过程变量PV接近设定点SP，如|SP
‑
PV|<ε，其中，ε(作为特定临界值，其可根据实际情况来决定)可代表SP与PV之间的容许差值。
[0005]表I
[0006][0007]反馈控制系统可进一步延伸至追踪系统方面的应用，其中，设定点SP及过程变量PV随时间而变化，且控制器追寻一收敛条件|SP(t)
–
PV(t)|<ε，其中，SP(t)及PV(t)代表SP及PV的时变函数，而|
·
|代表绝对值运算元。
[0008]在图1a及图1b中，控制器可以是一单输入单输出(Single
‑
Input
‑
Single
‑
Output，SISO)系统，其具有传递函数(transfer function)FC。控制器可接收测量误差e或SP
‑
PV误差，并决定/输出控制变量CV。输入对输出的关系可藉由传递函数FC描述，即CV＝FC(e)或CV＝FC(SP
‑
PV)。控制器或传递函数FC的其中一目的在于产生控制变量CV，使PV接近SP。
[0009]设备的操作可能受到各种要素(或操作条件)的影响，因为该些要素(或操作条件)，PV可能受影响而偏离其期望值/行为。
[0010]举例来说，设备可能在操作过程中受到干扰，此干扰会造成设备产生偏差的PV。
[0011]实际上，各要素(操作条件)可能在设备的操作过程中发生改变。举例来说，车辆可能偶尔穿越具有上升/下降斜坡的山丘，使得引擎(设备)所需要的加速度应不同于平地上行驶的情况。
[0012]一种处理各种操作条件的解决方式为，将控制器的传递函数参数化，通过参数来
代表要素或操作条件。
[0013]然而，以通用方式利用单一(参数化的)传递函数来涵盖/符合所有种类的参数/要素是相当复杂且甚至难以实现的。假设要素(操作条件)是稳定或静态的，取得通用传递函数的复杂度至少来自于下列因素：
[0014]‑
存在过多要素影响设备的操作；
[0015]‑
参数可能是连续的(变数)，代表存在无限多种可能的传递函数；
[0016]‑
部分要素无法被观察，且控制器难以顺应无法观察的要素来选择传递函数。
[0017]除此之外，要素(操作条件)可能随时间改变，而传递函数FC或FP需要随时间变化。举例来说，一电池电压(其可作为一种要素)可能会在设备(其需要电池)操作时自然减弱。设备的时变要素使得传递函数的模型建立更加复杂。
[0018]设备中元件(如电容、电感、或电阻)的特性通常存在元件与元件之间的变异，此元件特性的变异亦可能影响设备所产生的PV，同样使得通用传递函数的模型建立更加复杂。
[0019]另外，设备的输入与输出之间的关系通常是非线性的。在部分应用中，(输入与输出之间的)线性度是一种品质因数(Figure of Merit)，因此需要将非线性度列入考虑。
[0020]因此，如何改善现有技术的缺点为本领域的重要目标。

技术实现思路

[0021]因此，本申请案的主要目的在于提出一种反馈控制系统(Feedback Control System，FCS)，其在各种操作条件下皆能够产生一致的结果，以改善现有技术的缺点。
[0022]本专利技术的一实施例揭露一种反馈控制系统。该反馈控制系统包含有一设备，用来根据一控制信号，产生一输出；一第一加总区块，用来产生一输入信号与一测量输出信号之间的一第一差值；一第一控制器，用来产生该控制信号，使该第一差值下降至一第一临界值以下或使该第一差值小于该第一临界值；其中，该第一控制器包含有一存储器，用来储存一查找表，该查找表包含有对应于多个操作条件的多个传递函数(transfer function)的一信息；其中，该第一控制器决定该设备操作的一操作条件，并根据对应于该操作条件的一传递函数及该第一差值，选择利用该传递函数来产生该控制信号。
[0023]本专利技术的另一实施例揭露一种用于一反馈控制系统的方法。该反馈控制系统包含有一设备，用来根据一控制信号产生一输出。该方法包含有：决定该设备操作的一操作条件；选择利用多个传递函数中对应于该操作条件的一传递函数；以及根据该传递函数，产生该控制信号。该反馈控制系统包含有一存储器，用来储存一查找表，该查找表包含有对应于多个操作条件的该多个传递函数的一信息。
[0024]本专利技术实施例中，在设备的操作受到各种要素或操作条件的影响之的情况下，反馈控制系统可以克服可观察的要素或操作条件所带来的变化。
附图说明
[0025]图1a及图1b为反馈控制系统的示意图。
[0026]图2为本申请实施例一反馈控制系统的示意图。
[0027]图3为本申请实施例一反馈控制系统的示意图。
[0028]图4为本申请实施例一反馈控制方案的示意图。
[0029]图5绘示图4的反馈控制方案的细节。
[0030]图6为本申请实施例一反馈控制系统的示意图。
[0031]图7为本申请实施例一反馈控制系统的示意图。
[0032]图8为本申请实施例一设备的示意图。
[0033]图9为本申请实施例一脉冲宽度调制信号产生器的示意图。
[0034]图10为本申请实施例一开关电路的示意图。
[0035]附图标号
[0036]10a,10b,20,30,60:反馈控制系统
[0037]SP,设定点
[0038]PV,过程变量
[0039]CV,CV
(m,n)
,控制变量
[0040]F
C
,F
P
,F
C,m
:传递函数
[0041]MP:测量过程变量
[0042]e:测量误差
[0043]ctrl_0,ctrl_1,ctrl2:控制器
[0044]22,32,66,76:存储器
[0045]m:操作条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反馈控制系统，其特征在于，包括：一设备，用来根据一控制信号，产生一输出；一第一加总区块，用来产生一输入信号与一测量输出信号之间的一第一差值；一第一控制器，用来产生该控制信号，使该第一差值下降至一第一临界值以下或使该第一差值小于该第一临界值；其中，该第一控制器包含有一存储器，用来储存一查找表，该查找表包含有对应于多个操作条件的多个传递函数的一信息；其中，该第一控制器决定该设备操作的一操作条件，并根据对应于该操作条件的一传递函数及该第一差值，选择利用该传递函数来产生该控制信号。2.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，该第一控制器根据该输入信号或该测量输出信号来决定该操作条件。3.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，其中该查找表包含有具有多个列的一2维阵列；其中该多个列代表对应于该多个操作条件的多个离散化传递函数。4.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，该第一控制器根据该输入信号或该测量输出信号来决定该查找表的一列索引。5.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，该第一控制器根据该第一差值来决定该查找表的一行索引。6.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，还包括：一第二控制器，耦接于该存储器；以及一第二加总区块，耦接于该第二控制器，并用来产生一第二差值；其中，该第二控制器用来根据该第二差值，更新该查找表所包含的该信息，使该第二差值下降至一第二临界值以下或使该第二差值小于该第二临界值。7.如权利要求6所述的反馈控制系统，其特征在于，其中当该第一控制器决定该设备操作在该第一操作条件时，该第二加总区块接收对应于该第一操作条件的一预期量；其中该第二加总区块产生对应于该第一操作条件的该预期量与一实际量之间的该第二差值；其中该第二控制器根据该第二差值，更新对应于该第一操作条件的一第一信息，使对应于该第一操作条件的该第二差值下降至该第二临界值以下或使该第二差值小于该第二临界值。8.如权利要求7所述的反馈控制系统，其特征在于，其中该第一控制器产生对应于该第一操作条件的一第一控制信号至该设备，且该设备根据该第一控制信号进行操作并产生一第一输出；其中该第二加总区块根据该第一输出，取得对应于该第一操作条件的该实际量。9.如权利要求8所述的反馈控制系统，其特征在于，其中该反馈控制系统包含有一感测器；其中该感测器根据该第一输出，产生一第一测量输出信号；其中该反馈控制系统包含有一子电路，该子电路耦接于该感测器，并用来根据该第一
测量输出信号，产生对应于该第一操作条件的该实际量。10.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，该反馈控制系统用来驱动一致动器。11.如权利要求1所述的反馈控制系统，其特征在于，其中该设备包含有一开关电路，用来对一负载执行一直流对直流操作；其中该直流对直流操作为一充电操作或一放电操作。12.如权利要求11所述的反馈控制系统，其特征在于，该设备另包含有一脉冲宽度调制信号产生器，用来产生一脉冲宽度调制信号以控制该开关电路。13.如权利要求12所述的反馈控制系统，其特征在于，该第一控制器产生一脉冲宽度控制码作为该控制信号至该脉冲宽度调制信号产生器，使得该脉冲宽度调制产生器所产生的该脉冲宽度调制信号具有对应于该脉冲宽度控制码的一脉冲宽度。14.如权利要求12所述的反馈控制系统，其特征在于，该查找表包含有一2维阵列，且该2维阵列的一项目为一脉冲宽度控制码。15.如权利要求12所述的反馈控制系统，其特征在于，其中该反馈控制系统包含有一模拟数字转换器，用来产生一反馈信号作为该测...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振宇，张杰尧，陈希圣，
申请(专利权)人：知微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：