一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统，其通过一补偿系数对现有采用滞后一拍控制的数字控制系统的输出调制波进行修正，确定当前拍的调制波数值，存储至控制寄存器，控制寄存器根据所述调整后的当前拍调制波数值进行滞后一拍处理，并形成占空比控制相应驱动系统的开关电路；因此，相对于现有技术中直接将离散控制环节的输出信号作为当前拍的调制波数值进行滞后一拍控制，本申请在通过滞后一拍环节解决了系统输出占空比受限问题的同时，通过补偿环节对滞后一拍特性进行补偿，既不需要改变系统控制带宽，保证了系统的稳定裕度及动态特性，又不需引入新的采样量，简单易实现，有效的解决了现有技术的问题。
【专利说明】一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力电子【技术领域】，尤其涉及一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统。
【背景技术】
[0002]相对于模拟控制，数字控制具有抗干扰性强、控制策略灵活、便于维护等诸多优势，但数字控制过程同时也存在系统输出占空比受限的缺点，因此，现有数字控制器多采用滞后一拍控制。如图1所示的现有数字控制方框图，系统控制参量给定值)?与对采样得到的控制参量反馈值X之差作为离散控制器G(Z)的输入信号，离散控制器G(Z)的输出信号作为当前拍的调制波数值Vr [O]，输入数字控制系统的控制寄存器；控制寄存器对Vr [O]采用滞后一拍的方式进行装载；同时当前拍的调制波数值Vr[0]经过滞后一拍环节ζ—1后得到滞后一拍的调制波数值Vr [I]，通过零阶保持器ZOH维持Vr [I]在当前采样周期内数值不变。
[0003]上述滞后一拍控制方法虽然解决了占空比受限问题，但是其引入的滞后特性给控制系统的设计带来了新的问题。因此，有必要设计一种数字控制滞后补偿方法，以在保证控制系统稳定裕度、动态特性等的前提下，消除控制系统的滞后特性。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统，以在保证控制系统稳定裕度、动态特性等的前提下，消除控制系统的滞后特性。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]一种滞后补偿控制方法，基于一种数字控制系统，所述数字控制系统至少包括离散控制环节G(Z)和串接于所述离散控制环节G(Z)之后的滞后一拍环节ζ—1，所述数字控制系统还包括与所述滞后一拍环节τ'反向并联的补偿环节；
[0007]所述滞后补偿控制方法包括:
[0008]确定所述补偿环节的补偿系数Kzc ；
[0009]确定所述离散控制环节G(Z)的输出信号Ctrwt ；
[0010]获取所述滞后一拍环节tL'的输出信号Vr [I]；
[0011]根据公式VJ0] =CtIrat-VJl]*ΚΖ。计算当前拍调制波数值Vr[0]；
[0012]将所述当前拍调制波数值Vr [O]作为滞后一拍环节的输入信号，进行滞后一拍控制。
[0013]优选的，所述确定所述补偿环节的补偿系数Kz。，包括:
[0014]确定所述数字控制系统的开环截止频率ω。；
[0015]根据公式Φζ=360ω#?7(2 π )计算所述滞后一拍环节产生的滞后相位Φζ ；
[0016]根据公式Φ zc= Φ0+Φζ-Φ set确定所述滞后一拍环节τ'和补偿环节构成的滞后补偿环节Gd (ζ)产生的滞后相位Φζ。；、[0017]根据公式
【权利要求】
1.一种滞后补偿控制方法，基于一种数字控制系统，所述数字控制系统至少包括离散控制环节G(Z)和串接于所述离散控制环节G(Z)之后的滞后一拍环节Z—1，其特征在于，所述数字控制系统还包括与所述滞后一拍环节z—1反向并联的补偿环节； 所述滞后补偿控制方法包括: 确定所述补偿环节的补偿系数Kz。； 确定所述离散控制环节G(Z)的输出信号Ctrtjut ； 获取所述滞后一拍环节Z1的输出信号Vr [I]； 根据公式VJO] =Ctrtjut-VJl] *ΚΖ。计算当前拍调制波数值Vr [O]； 将所述当前拍调制波数值Vr [O]作为滞后一拍环节的输入信号，进行滞后一拍控制。
2.根据权利要求1所述的滞后补偿控制方法，其特征在于，所述确定所述补偿环节的补偿系数Kz。，包括: 确定所述数字控制系统的开环截止频率ω。； 根据公式Φζ=360ω#?ν(2π)计算所述滞后一拍环节产生的滞后相位Φζ; 根据公式Φ zc= Φ0+Φζ-Φ set确定所述滞后一拍环节τ'和补偿环节构成的滞后补偿环节Gd (Z)产生的滞后相位Φζε ；
根据公式
3.根据权利要求1或2所述的滞后补偿控制方法，其特征在于，所述确定所述离散控制环节G (z)的输出信号Ctrrat，包括: 通过公式Ctrwt=G(X^X)计算所述离散控制环节的输出信号Ctrrat ;其中， X为对所述数字控制系统连续域模型的输出信号进行采样得到所述数字控制系统的控制参量反馈值； Xr为所述数字控制系统的控制参量给定值。
4.根据权利要求1或2所述的滞后补偿控制方法，其特征在于，在所述确定所述补偿环节的补偿系数Kz。之后、及确定所述离散控制环节G (ζ)的输出信号Ctrwt之前，所述滞后补偿控制方法还包括:
根据公式
5.根据权利要求1或2所述的滞后补偿控制方法，其特征在于，所述数字控制系统还包括串接于所述滞后一拍环节Z-1之后的零阶保持环节； 在所述计算当前拍调制波数值Vr [O]后，所述滞后补偿控制方法还包括: 保持所述滞后一拍环节ζ1的输出信号Vr[l]在当前控制周期内数值不变；其中，Vr [I] =Vr [O]。
6.一种数字控制系统，包括离散控制环节G(ζ)和串接于所述离散控制环节G(Z)之后的滞后一拍环节z_S其特征在于，还包括补偿环节； 所述补偿环节包括一比例环节，所述补偿环节的补偿系数为Kzc ； 所述滞后一拍环节ζ—1的输出信号Vr[l]作为所述补偿环节的输入信号，所述离散控制环节G (ζ)的输出信号Ctrrat与所述补偿环节的输出信号之差作为所述滞后一拍环节ζ—1的输入信号 Vr [O];其中，Vr[O] =Ctrrat-Vr [I]*KZC。
7.根据权利要求6所述的数字控制系统，其特征在于，通过如下公式确定所述补偿系数 Kzc:
8.根据权利要求6或7所述的数字控制系统，其特征在于，通过如下公式确定所述离散控制环节G(Z)的输出信号Ctrtjut:
Ctrout=G(Xr-X);其中， X为对所述数字控制系统连续域模型的输出信号进行采样得到所述数字控制系统的控制参量反馈值； Xr为所述数字控制系统的控制参量给定值。
9.根据权利要求6或7所述的数字控制系统，其特征在于，通过如下方法确定所述离散控制环节G(Z)的表达式: I 根据公式/a, TM.，，τ、确定所述滞后一拍环节ζ—1
10.根据权利要求6或7所述的数字控制系统，其特征在于，还包括串接于所述滞后一拍环节ζ—1之后的零 阶保持环节。
【文档编号】G05B19/042GK103472755SQ201310446999
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】刘宝其, 张彦虎, 胡兵, 薛丽英, 柳萌, 宗艳玲 申请人:阳光电源股份有限公司