[发明专利]配置闭环控制系统的方法

说明书

提供了一种配置闭环控制系统的方法，该控制系统包括控制器和设备，控制器被配置成向设备提供致动器信号，控制器被配置成接收参考信号(r)和反馈信号(y)，反馈信号(y)从设备的状态(x)导出，其中控制系统的第一状态空间表示包括至少一个系统延迟，该方法包括以下步骤：将控制系统的第一状态空间表示转换为控制系统的第二扩增状态空间表示；基于控制系统的扩增状态空间表示来配置控制规则(u_T)，其中控制规则(u_T)被配置成包括配置成补偿对控制系统的至少一个干扰(d)的至少一个控制项，其中控制规则(u_T)被配置成包括配置成使得设备的状态(x)跟踪参考信号(r)的时间提前或预测的参考信号(r)；将控制器配置成在控制系统操作期间实施控制规则(u_T)。

本发明涉及配置闭环控制系统的方法以及闭环控制系统，优选供高压直流输电应用使用。

已知使用闭环控制系统来控制转换器。

根据本发明的第一方面，提供了一种配置闭环控制系统的方法，控制系统包括控制器和设备，控制器被配置成向设备提供致动器信号，控制器被配置成接收参考信号和反馈信号，反馈信号从设备的状态导出，其中控制系统的第一状态空间表示包括至少一个系统延迟，方法包括以下步骤：

将控制系统的第一状态空间表示转换为控制系统的第二扩增状态空间表示；

基于控制系统的扩增状态空间表示来配置控制规则，其中控制规则被配置成包括配置成补偿对控制系统的至少一个干扰的至少一个控制项，其中控制规则被配置成包括配置成使得设备的状态跟踪参考信号的时间提前或预测的参考信号；

将控制器配置成在控制系统的操作期间实施控制规则。

出于本说明书的目的，术语“干扰”意图指的是影响系统的一个或多个状态变量的任何系统变量。给定的干扰能是已知的(例如测量的，诸如测量的AC和DC电压和电流)或未知的(例如噪声)。

控制现实世界的闭环控制系统提出几个挑战，诸如测量噪声、输入/输出干扰和系统延迟。与能被过滤掉以改进系统性能的随机干扰相对，如果在给定闭环控制系统的设计过程中没有将在给定闭环控制系统中存在的系统延迟恰当地考虑进去的话，在给定闭环控制系统中存在的系统延迟能导致系统不稳定。

根据本发明的第一方面的配置闭环控制系统的方法针对延迟补偿和时间提前过程的组合，其不仅以计算上高效的方式改进设备的稳定性和性能，而且使闭环控制系统能够在参考信号和反馈信号之间获得稳定且接近零的瞬时偏差。

此外，根据本发明的第一方面的配置闭环控制系统的方法提供闭环控制系统的可靠控制，即使当所述或每个系统延迟具有任意已知的幅度时也能提供。

在本发明的第一方面的实施例中，所述或每个系统延迟可以选自包括以下项的组：

在对控制系统的干扰的测量中的测量延迟；

在设备的状态的测量中的测量延迟；

在从控制器向设备提供致动器信号中的致动器延迟。

根据本发明的第一方面的配置闭环控制系统的方法提供一种补偿这种测量和致动器延迟同时能够实施闭环控制系统的控制规则的优化的可靠手段。

在本发明的第一方面的实施例中，控制规则可以被配置成包括配置成解决控制系统的调节问题以便补偿对控制系统的至少一个干扰的调节控制项。

将控制规则配置成包括这种调节控制项使闭环控制系统的配置能够获得渐近稳定性。这由此防止对闭环控制系统的已知或未知的任何干扰不利地影响在稳态下的闭环控制系统性能。

在本发明的第一方面的实施例中，控制规则可以被配置成包括前馈控制项，该前馈控制项被配置成补偿对控制系统的至少一个已知干扰。