[发明专利]一种重复控制器及其控制方法以及反馈控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及重复控制器，特别是涉及一种针对特定频率进行消谐的重复控制器及其控制方法以及包括该重复控制器的反馈控制系统。

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，而基于内模控制原理的重复控制是一种十分有效的控制手段。传统重复控制器构成的控制系统的结构如图1所示，控制系统的输入给定量为                                               ，输出量为，控制系统的控制误差量（即）作为重复控制器的输入量输入重复控制器100中。重复控制器100包括相互串联连接的内模部分1、周期延迟模块2和补偿模块3，输入量从内模部分1的输入端输入，内模部分1用于将前一个周期的基波波形畸变在下一个周期中重现出来，经过周期延迟以及补偿后得到重复控制的输出控制量，控制量作用于控制对象上，从控制对象输出后叠加扰动后即得到控制系统的输出量。

重复控制器100中的内模部分1为关键单元，是由前向通道，反馈通道以及加法环组成的闭环系统，反馈通道由内模周期延迟模块和内模滤波模块串联连接组成。理想内模（）的传递函数为，该函数的极点为，其中为整数，为基波角频率，表明理想的内模对基波以及整数次谐波的增益无穷大。而输入量为给定量反馈量，其谐波含量与反馈量中的谐波含量（即扰动信号）的方向相反，因此叠加扰动信号后即相互抵消，最终得到的反馈量中没有整数次谐波，即控制系统能消除整数次谐波的含量，从而达到对所有整数次谐波进行消谐的目的。

然而，在电力电子系统的实际应用中，需要跟踪或消除的谐波只局限于特定的某些频率，诸如由死区效应和非线性负载引起的谐波主要集中在3、5和7次谐波，中高频谐波含量很小。如采用上述传统的重复控制器来控制，则中高频谐波在重复控制器中的较大增益往往会降低控制系统整体的稳定裕度，无法满足实际系统对控制性能的要求。因此有必要提出新的重复控制器，只针对某些特定频率进行消谐，提高控制消谐的针对性，从而提高控制系统整体的稳定裕度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种重复控制器及其控制方法以及包括该重复控制器的反馈控制系统，能针对特定频率的谐波进行消谐。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种重复控制器，包括内模部分、周期延迟模块和补偿模块，所述重复控制器的输入量从所述内模部分的输入端输入，所述内模部分、所述周期延迟模块和所述补偿模块串联连接，还包括特定频率选通模块，所述特定频率选通模块与所述内模部分、所述周期延迟模块和所述补偿模块串联连接，或设置在所述内模部分的前向通道上。

其中，所述特定频率选通模块为选频模块或选频移相模块。

优选的技术方案中，

所述特定频率选通模块为选频模块，所述补偿模块为第一补偿模块，所述第一补偿模块包括串联连接的重复控制增益模块、相位超前补偿模块和补偿滤波模块。

所述内模部分为第一内模，所述第一内模包括加法环、内模周期延迟模块和内模滤波模块；所述加法环的第一输入端为所述内模部分的输入端，所述内模周期延迟模块和所述内模滤波模块串联连接组成反馈通道，所述反馈通道的输出端连接所述加法环的第二输入端，所述反馈通道的输入端连接所述加法环的输出端。

优选的技术方案中，

所述特定频率选通模块为选频移相模块，所述补偿模块为第二补偿模块，所述第二补偿模块包括串联连接的重复控制增益模块和补偿滤波模块。

所述选频移相模块与所述内模部分、所述周期延迟模块和所述补偿模块串联连接；所述内模部分为第一内模，所述第一内模包括加法环、内模周期延迟模块和内模滤波模块；所述加法环的第一输入端为所述内模部分的输入端，所述内模周期延迟模块和所述内模滤波模块串联连接组成反馈通道，所述反馈通道的输出端连接所述加法环的第二输入端，所述反馈通道的输入端连接所述加法环的输出端。

所述选频移相模块设置在所述内模部分的前向通道上；所述内模部分为第二内模，所述第二内模包括加法环、内模延迟模块、内模周期延迟模块和内模滤波模块；所述加法环的第一输入端为所述内模部分的输入端，所述内模延迟模块、所述内模周期延迟模块和所述内模滤波模块串联连接组成反馈通道，所述反馈通道的输出端连接所述加法环的第二输入端，所述反馈通道的输入端连接所述加法环的输出端。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：