一种指定类谐波重复控制器制造技术

本实用新型专利技术公布了一种指定类谐波重复控制器，所述控制器包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正反馈增益模块、加法环、二个减法环和三个时间延迟模块。本实用新型专利技术优点在于可对任意nk±m次谐波进行无静差跟踪或消除，消除误差的速度更快，数字化实现所需存储单元更少，并且为多种重复控制器提供了通用的表达形式。为提高稳定性和抗干扰能力，还给出了加入阻尼增益系数和滤波器的改进的重复控制器以满足实际应用的要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术提出了一种指定类谐波重复控制器，用于nk士m次谐波信号的无静差跟踪或完全消除，属于工业控制的重复控制器领域。
技术介绍
多年来，“周期性信号的跟踪和扰动抑制补偿问题”一直是众多研究人员关注的课题，而基于内模原理的重复控制就是一种十分有效的控制手段。一般的重复控制器采用延迟时间τ为Τ。的延迟环节来构造基波周期为Τ。的周期信号的内模，并将之嵌入控制回路中，从而能够对该种周期性信号(包括正弦基波及其各次谐波)实施静态无差跟踪控制或扰动消除，实际当中重复控制器多以数字方式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N(其中N = T。/Ts为整数，Ts为采样时间)。然而在一些实际应用中，需要跟踪或消除的谐波只局限于特定的某类频率，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故士 1 (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 士 l(k= 1,2,...)次谐波频率(即奇次谐波频率)处。 若能提出新的重复控制器只针对这些频率进行补偿，通过改造控制器中信号的内模，将其最大控制延迟时间缩短，将能够大大提高系统消除扰动的速度，并能够大大减少其数字实现所需占用的存储空间。因此仍有必要对重复控制技术做进一步的研究。
技术实现思路
技术问题本技术的目的是提出一种指定类谐波重复控制器，该重复控制器可对任意nk士m次谐波信号进行完全跟踪或消除，时间延迟远小于一般的重复控制器，其跟踪或消除谐波信号的速度要远快于一般的重复控制器，且数字实现所占用的存储空间更少，并可以统一现有的多种重复控制器，其性价比将大大提升。技术方案本技术为实现上述目的，采用如下技术方案本技术一种指定类谐波重复控制器，包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正反馈增益模块、加法环、二个减法环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分别接加法环和负前馈增益模块的输入端，加法环的输出端接第一减法环的正输入端，负前馈增益模块的输出端串接第一时间延迟模块后接第一减法环的负输入端，第一减法环的输出端串接第二时间延迟模块后分别接第三时间延迟模块和正反馈增益模块的输入端，第一减法环的输出端同时作为所述重复控制器的输出端，第三时间延迟模块的输出端接第二减法环的负输入端，正反馈增益模块的输出端接第二减法环的正输入端，第二减法环的输出端接加法环的输入端。优选地，所述三个相同的时间延迟模块分别带有阻尼增益系数，所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接滤波器。优选地，所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块。有益效果1、本技术所提出的nk士m次谐波重复控制器专门针对nk士m次谐波信号进行无误差跟踪或扰动消除，可以根据消除谐波扰动信号或跟踪参考信号的实际需求，定制不同的η和m的数值。如针对三相逆变中消除故士 1次谐波及跟踪基波参考信号的需要，只需令n = 6和m = 1即可；对单相逆变中消除奇次谐波及跟踪基波参考信号的需要，只需令 η = 4 ^P m = 1即可。与一般的重复控制器相比，其时间延迟大大减小，消除扰动的速度大大提高。2、nk士m次谐波重复控制器的数字实现所需存储单元的数目也大大低于一般的数字重复控制器。3、nk士m次谐波重复控制器用来消除nk+m和nk-m这两种频率之比不为整数倍关系的扰动时只需要一种时间延迟环节来构造扰动信号内模，因此简化了重复控制器中时间延迟环节的设计。附图说明图1是本技术提出的一种指定类谐波重复控制器即nk士m次谐波重复控制ο图2是图1的数字实现形式，为nk士m次谐波数字重复控制器。图3是在图1基础上加入时间延迟阻尼增益系数和滤波器的改进的nk士m次谐波重复控制器。图4是图3的数字实现形式，为改进的nk士m次谐波数字重复控制器。具体实施方式以下结合附图对技术的技术方案进行详细说明本技术所提出的nk士m次谐波重复控制器结构框图如图1所示，其传递函数为2在 (2π Λ ^ / χe “ - cos ——m e “_9]幼Λ‘v ‘ e n -2cos( —m Ie “ +1其中C(S)为重复控制器的输出量，e(s)为重复控制器的输入量亦即控制系统的控制误差量，krc为重复控制增益，s为连续时间系统的拉普拉斯(Laplace)变量，Τ。为基波周期，Τ。= 2 π / ω。= 1/f。，f。为基波频率，ω。为基波角频率，η和m为不小于零的整数且 n^0,n> m。通过调节重复控制增益系数的数值，可以改变系统的收敛速度，越大， 系统收敛的速度越快。图1中的三个时间延迟环节完全相同，其延迟时间τ都等于基波周期Τ。的η分之一，最长延迟时间路径由两个上述延迟环节组成，因此其总延迟时间为(2Τ。/ n) < T。(当η > 2时)，因此在重复控制增益krc相同的情况下，本重复控制器的响应速度要比一般的重复控制器快得多，这是(nk士m)次谐波重复控制器的一大优点。本技术图1所示的重复控制器的传递函数可改写如下权利要求1.一种指定类谐波重复控制器，其特征在于包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、 正反馈增益模块、加法环、二个减法环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分别接加法环和负前馈增益模块的输入端，加法环的输出端接第一减法环的正输入端，负前馈增益模块的输出端串接第一时间延迟模块后接第一减法环的负输入端，第一减法环的输出端串接第二时间延迟模块后分别接第三时间延迟模块和正反馈增益模块的输入端，第一减法环的输出端同时作为所述重复控制器的输出端，第三时间延迟模块的输出端接第二减法环的负输入端， 正反馈增益模块的输出端接第二减法环的正输入端，第二减法环的输出端接加法环的输入端。2.根据权利要求1所述的一种指定类谐波重复控制器，其特征在于所述三个相同的时间延迟模块分别带有阻尼增益系数，所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接滤波ο3.根据权利要求1或2所述的一种指定类谐波重复控制器，其特征在于所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块。专利摘要本技术公布了一种指定类谐波重复控制器，所述控制器包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正反馈增益模块、加法环、二个减法环和三个时间延迟模块。本技术优点在于可对任意nk±m次谐波进行无静差跟踪或消除，消除误差的速度更快，数字化实现所需存储单元更少，并且为多种重复控制器提供了通用的表达形式。为提高稳定性和抗干扰能力，还给出了加入阻尼增益系数和滤波器的改进的重复控制器以满足实际应用的要求。文档编号G05B11/32GK202003170SQ20112007528公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日专利技术者卢闻州, 周克亮 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种指定类谐波重复控制器，其特征在于包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正反馈增益模块、加法环、二个减法环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分别接加法环和负前馈增益模块的输入端，加法环的输出端接第一减法环的正输入端，负前馈增益模块的输出端串接第一时间延迟模块后接第一减法环的负输入端，第一减法环的输出端串接第二时间延迟模块后分别接第三时间延迟模块和正反馈增益模块的输入端，第一减法环的输出端同时作为所述重复控制器的输出端，第三时间延迟模块的输出端接第二减法环的负输入端，正反馈增益模块的输出端接第二减法环的正输入端，第二减法环的输出端接加法环的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢闻州，周克亮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84