专利名称：一种指定类谐波重复控制器及控制方法
技术领域：
本发明提出了一种指定类谐波重复控制器及控制方法，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。
背景技术：
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。
发明内容
技术问题本发明的目的是提出一种指定类谐波重复控制器及控制方法，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。技术方案本发明为实现上述目的，采用如下技术方案本发明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。一种指定类谐波重复控制器的控制方法如下重复控制增益模块将重复控制器的输入量经过重复控制增益得到重复控制增益模块输出量，通过调节重复控制增益实现调节所述重复控制器跟踪或消除特定类谐波的速度；负前馈增益模块将重复控制增益模块输出量经过负前馈增益得到负前馈增益模块输出量，负前馈增益中参数按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定；加法环将重复控制增益模块输出量与第二减法环的输出量相加得到加法环输出量；第一减法环将加法环输出量与第一时间延迟模块输出量相减得到第二时间延迟模块的输入量以及所述重复控制器的输出量；第一时间延迟模块将负前馈增益模块输出量延迟输出；第二时间延迟模块将第一减法环输出量延迟输出；第三时间延迟模块将第二时间延迟模块延迟输出的第一减法环输出量再延迟输出；正反馈增益模块将第二时间延迟模块延迟输出的第一减法环输出量经过正反馈增益得到正反馈增益模块输出量，正反馈增益中参数按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定，与负前馈增益模块配合即可实现跟踪或消除特定次谐波；第二减法环将正反馈增益模块输出量与第三时间延迟模块的输出量相减后输
出ο优选地，所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块，则所述重复控制器传递函数如下
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器。
3.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。
4.一种基于权利要求1所述的一种指定类谐波重复控制器的控制方法，其特征在于所述方法如下重复控制增益模块将重复控制器的输入量经过重复控制增益得到重复控制增益模块输出量，通过调节重复控制增益实现调节所述重复控制器跟踪或消除指定类谐波的速度；负前馈增益模块将重复控制增益模块输出量经过负前馈增益得到负前馈增益模块输出量，负前馈增益中参数按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定；加法环将重复控制增益模块输出量与第二减法环的输出量相加得到加法环输出量； 第一减法环将加法环输出量与第一时间延迟模块输出量相减得到第二时间延迟模块的输入量以及所述重复控制器的输出量；第一时间延迟模块将负前馈增益模块输出量延迟输出； 第二时间延迟模块将第一减法环输出量延迟输出；第三时间延迟模块将第二时间延迟模块延迟输出的第一减法环输出量再延迟输出； 正反馈增益模块将第二时间延迟模块延迟输出的第一减法环输出量经过正反馈增益得到正反馈增益模块输出量，正反馈增益中参数按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定， 与负前馈增益模块配合即可实现跟踪或消除指定次谐波；第二减法环将正反馈增益模块输出量与第三时间延迟模块的输出量相减后输出。
5.根据权利要求4所述的一种指定类谐波重复控制器的控制方法，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，则所述重复控制器传递函数如下
6.根据权利要求5所述的一种指定类谐波重复控制器的控制方法，其特征在于采用模拟时间延迟模块，控制器的极点位于士(nk士m) ω。频率处，消除nk士m次谐波的重复控制器传递函数可以化成如下形式
7.根据权利要求5所述的一种指定类谐波重复控制器的控制方法，其特征在于实际应用中所述三个相同的时间延迟模块分别带有阻尼增益系数K，所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接滤波器QO进行滤波，则其重复控制器传递函数如下
全文摘要
本发明公布了一种指定类谐波重复控制器及控制方法，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。所述方法为通过一条前向路径，正、负反馈路径各一条和一条负前馈路径的组合来实现无静差跟踪或消除nk±m次谐波，其中按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定正反馈和负前馈增益模块中的具体参数，通过重复控制增益模块调节消除误差的速度。本发明优点在于可对任意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H02M1/12GK102176639SQ20111006833
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者卢闻州, 周克亮 申请人:东南大学