[发明专利]一种插入式快速重复控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种插入式快速重复控制器及控制方法，用于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

基于内模原理的重复控制器能够无静差跟踪周期参考信号或扰动而被研究人员广泛关注。一般的重复控制器采用延时一个基波周期T的延时环节构造基波周期信号的内模，并将之插入到控制回路中，从而无静差跟踪或消除基波周期为T的信号或其各次谐波信号。但是重复控制器的动态响应慢一直是研究人员解决的难题。目前由重复控制器和其他控制器共同构成的复合控制策略是解决重复控制动态响应慢的一种方法，但是这种方法不仅要设计重复控制器还要考虑其他控制器的设计，因此设计方法较复杂。另一种提高重复控制器动态性的方法为采用修改内模延时时间的针对某些特定次数的谐波无静差跟踪或消除的特殊重复控制器，但是这种重复控制器只是针对部分谐波，不能对所有次谐波起作用，不具有通用性。因此，有必要发明一种设计方便简单，动态性好，又能够对所有次谐波无静差跟踪或消除的重复控制技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种插入式快速重复控制器及控制方法，以消除重复控制器中负比例项导致动态响应慢的影响，提高系统的控制带宽和动态响应速度，同时比复合控制器设计简单，易于实现。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种插入式快速重复控制器，包括前馈增益模块、重复控制增益模块、正反馈增益模块、两个加法环、内模常数模块或内模低通滤波器、内模延时模块、补偿器模块，两个加法环分别为第一加法环和第二加法环，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和前馈增益模块的输入端，重复控制增益模块的输出端接第一加法环的输入端，第一加法环的输出端接重复控制器内模常数模块或内模低通滤波器的输入端，内模常数模块或内模低通滤波器的输出端接内模延时模块的输入端，内模延时模块的输出端接补偿器模块的输入端，内模延时模块的输出端同时接第一加法环的输入端，补偿器模块的输出端接第二加法环的输入端，前馈增益模块的输出端接第二加法环的输入端，第二加法环的输出端作为插入式快速重复控制器的输出端。

优选地，所述补偿器模块包含整数相位超前环节或分数相位超前环节，和低通滤波器。

优选地，所述内模延时模块为数字延时模块。

优选地，所述内模常数模块为小于等于1的常数，所述内模低通滤波器为零相位低通滤波器。

优选地，所述前馈增益模块为一比例常数，等效为比例环节。

一种插入式快速重复控制器的控制方法，所述方法如下：

前馈增益模块：将重复控制器的输入量经前馈增益模块后输出；

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的输出量，通过调节重复控制增益实现调节所述重复控制器输出信号与参考信号之间误差的收敛速度；

第一加法环：将重复控制增益模块的输出量与内模延时模块的输出量相加得到加法环的输出量；

内模常数模块或内模低通滤波器：第一加法环的输出量经过内模常数模块或低通滤波器后得到内模延时模块的输入量；

内模延时模块：将内模常数模块或低通滤波器的输出量经过一个周期的延时后得到补偿器的输入量；

补偿器模块：将模延时模块的输出量经低通滤波器和整数或分数相位超前补偿后输出，低通滤波器的参数按所要跟踪或消除的谐波次数确定，相位超前补偿模块参数按低通滤波器和被控对象的相位滞后情况确定；

第二加法环：将补偿器模块的输出和前馈增益环节的输出相加后作为插入式快速重复控制器的输出。

优选地，所述的重复控制器当内模常数为1或零相位地低通滤波器时，其在频域内能够分解为一个负比例项，一个积分项和无穷多个谐振项，公式描述如下：