专利名称：一种重复控制器及其控制方法以及反馈控制系统的制作方法
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 r，输出量为y，控制系统的控制误差量(即)作为重复控制器的输入量e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PiW输出后叠加扰动t后即得到控制系统的输
出量J7 O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z-〃和内模滤波模块串联连接组成。
理想内模(β(>)=1)的传递函数为,该函数的极点其中^为整数，φ。为基波
角颅聿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1其谐波含量与反馈量7中的谐波含量(即扰动d信号)的方向相反，因此叠加扰动 d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
一种基于上述重复控制器的控制方法，包括以下步骤将待重复控制的输入量先通过 内模部分进行信号再现后再输出，然后经过周期延迟模块周期延迟后输出，再将周期延迟 输出的量经过补偿后得到重复控制的输出量，其特征在于将所述输入量在输入所述内模 部分、或所述内模部分的前向通道，或所述周期延迟模块、或所述补偿模块之前，或从所述 补偿模块输出之前经过特定频率滤波处理。一种反馈控制系统，包括减法环、重复控制器、控制对象和加法环，所述重复控制 器为上述所述的重复控制器，所述减法环的正向输入端接收输入给定量，所述减法环的反 向输入端连接所述加法环的输出端，所述减法环的输出端连接所述重复控制器的输入端， 所述重复控制器的输出端连接所述控制对象，所述控制对象的输出端连接所述加法环的第 一输入端，所述加法环的第二输入端接收系统扰动量。本发明与现有技术对比的有益效果是
本发明的重复控制器，通过增加特定频率选通模块，使得误差信号中只有被选定的特 定频率谐波才能滤出，则重复控制器中只对被选定的特定频率谐波增益较大，后续叠加到 扰动Ci信号时也就只有特定频率的谐波才能进行叠加抵消，从而实现重复控制器针对特定
4频率谐波进行消谐。
图1是现有技术中重复控制器所构成的控制系统的结构图； 图2是本发明具体实施方式
一中的重复控制器的结构图3是图2所示的重复控制器的仿真结果图4是本发明具体实施方式
二中的重复控制器的结构图5是本发明具体实施方式
三中的重复控制器的结构图6是图5所示的重复控制器的仿真结果图7是本发明具体实施方式
四中的重复控制器结构图8是图7所示的重复控制器的仿真结果图9是本发明具体实施方式
五中的重复控制器的结构图10是本发明具体实施方式
六中的重复控制器的结构图11是图10所示的重复控制器的仿真结果图12是本发明具体实施方式
七中的反馈控制系统的结构图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
并对照附图对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
一
如图2所示，为本具体实施方式
中重复控制器的结构图，包括内模部分4、周期延迟模 块5、第一补偿模块6和特定频率选通模块7。特定频率选通模块7为选频模块Pl(Z),其对 误差信号 中的特定谐波进行选频，其与内模部分4、周期延迟模块5、第一补偿模块6串联 连接，设于内模部分4的输入端处。其中，内模部分4为第一内模，包括加法环41、内模滤波模块42和内模周期延迟模 块43。内模滤波模块42为β (ζ), ρ (ζ)可为滤波器，也可为小于1的常数。内模周期延迟 模块43为ζ-〃。加法环41的第一输入端为内模部分4的输入端，接收经过选频模块51(4 处理后的误差信号M，内模周期延迟模块43和内模滤波模块42串联连接组成反馈通道，反 馈通道的输出端也即内模滤波模块42的一端连接加法环41的第二输入端，反馈通道的输 入端也即内模周期延迟模块43的一端连接加法环41的输出端。前向通道和反馈通道构成 闭环，形成内模部分4。周期延迟模块5为厂〃模块。第一补偿模块6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S⑷。选频模块Pl⑷对特定频率的信号进行选通处理，可为离散余弦变换(DCT)滤波 器，或快速傅里叶变换(FFT)与离散傅里叶变换(DFT)等技术实现的可对特定频率信号进 行选通的滤波器。本具体实施方式
中选频模块选用离散余弦变换(DCT)滤波器，其表达式为
权利要求
1.一种重复控制器，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，其特征在于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。
2.根据权利要求1所述的重复控制器，其特征在于所述特定频率选通模块为选频模 块或选频移相模块。
3.根据权利要求2所述的重复控制器，其特征在于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。
4.根据权利要求3所述的重复控制器，其特征在于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。
5.根据权利要求2所述的重复控制器，其特征在于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。
6.根据权利要求5所述的重复控制器，其特征在于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。
7.根据权利要求5所述的重复控制器，其特征在于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。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的重复控制器的控制方法，包括以下步骤将待 重复控制的输入量先通过内模部分进行信号再现后再输出，然后经过周期延迟模块周期延 迟后输出，再将周期延迟输出的量经过补偿后得到重复控制的输出量，其特征在于将所述 输入量在输入所述内模部分、或所述内模部分的前向通道，或所述周期延迟模块、或所述补 偿模块之前，或从所述补偿模块输出之前经过特定频率滤波处理。
9.一种反馈控制系统，包括减法环、重复控制器、控制对象和加法环，其特征在于所 述重复控制器为如权利要求1-8任一项所述的重复控制器，所述减法环的正向输入端接收 输入给定量，所述减法环的反向输入端连接所述加法环的输出端，所述减法环的输出端连 接所述重复控制器的输入端，所述重复控制器的输出端连接所述控制对象，所述控制对象 的输出端连接所述加法环的第一输入端，所述加法环的第二输入端接收系统扰动量。
全文摘要
本发明公开了一种重复控制器，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。本发明的重复控制器，通过增加特定频率选通模块，使得误差信号中只有被选定的特定频率谐波才能滤出，使得重复控制器能针对特定频率谐波进行消谐。
文档编号G05B11/32GK102135758SQ201110102259
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者卓清锋, 杨国顺 申请人:力博特公司