[发明专利]一种基于一阶多项式算子的模态形控制器

说明书

技术领域

本发明涉及控制器实现的具体结构，即通过选择合适的算子和控制器结构来最小化控制芯片字长对控制器性能的影响，具体为基于一阶多项式算子的模态形控制器。 

背景技术

有限精度字长设备（如DSP、FGPA）由于其低成本、低功耗、高速等特性被工业界广泛使用。由于这些设备的字长一定，当控制器被录制到这些设备中的时候会受到有限精度字长效应的影响。这类特殊的效应与使用的控制芯片的字长、算法结构（如浮点，定点等）和控制器自身结构这三部分息息相关。正式由于受各种有限精度字长效应（系数灵敏度、极点灵敏度、截止噪声增益等）的影响，理论设计所得的控制器和滤波器在此类设备上实现时，所得结果有时会与预期设计目标大相径庭。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于一阶多项式算子的模态形控制器，其使控制器在有限精度字长设备中实现时受到的控制器芯片字长的影响最小，进一步缩小理论设计与实际实现中的差距，提高控制精度与性能。 

  

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于一阶多项式算子的模态形控制器，其包括以下步骤：

步骤一, 将控制器结构化；具体是：使用模态形结构将控制器变为由一系列一阶或者二阶环节并联而成的系统，即假设控制器以如下传递函数形式给出：

这里 是对角矩阵，它的对脚线元素由2x2的实数矩阵构成，具体如下

这里和分别是第i个特征根的实部与虚部；

步骤二,使用一阶多项式算子；多项式算子的数学表达式如下：

其中和是两个待定的常数集；

步骤三,构建基于一阶多项式算子的控制器结构；使用如上所示一阶多项式算子后，控制器结构为：

其中

步骤四,选择适当的参数集，最小化有限精度字长效应；具体参数选择如下：

其中是与矩阵对相对应的Gramian方程的解；

步骤五,确定参数集，实现L₂动态扫描；具体参数选择如下：

其中是与矩阵对相对应的Gramian方程的解。

  

本发明所述的基于一阶多项式算子的模态形控制器，其使用一阶多项式算子的模态性结构来最小化系数灵敏度、极点灵敏度和截止噪声增益。同时本发明引入了L₂动态扫描，已避免在参数计算中出现上溢或者下溢的现象。

  

具体实施方式

以下，用实施例对本发明作更详细的描述。实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。 

  

实施例

一种基于一阶多项式算子的模态形控制器，其包括以下步骤： 

步骤一, 将控制器结构化；具体是：使用模态形结构将控制器变为由一系列一阶或者二阶环节并联而成的系统，即假设控制器以如下传递函数形式给出：

这里是对角矩阵，它的对脚线元素由2x2的实数矩阵构成，具体如下

这里和分别是第i个特征根的实部与虚部；

步骤二,使用一阶多项式算子；多项式算子的数学表达式如下：

其中和是两个待定的常数集；

步骤三,构建基于一阶多项式算子的控制器结构；使用如上所示一阶多项式算子后，控制器结构为：

其中

步骤四,选择适当的参数集，最小化有限精度字长效应；具体参数选择如下：

其中是与矩阵对相对应的Gramian方程的解；

步骤五,确定参数集，实现L₂动态扫描；具体参数选择如下：

其中是与矩阵对相对应的Gramian方程的解。

  

所述的基于一阶多项式算子的模态形控制器，可同时最小化系数灵敏度，极点灵敏度和截止噪声增益；可防止在参数计算时出现上溢和下溢的情况；而且能耗低，所需加法和乘法的运算次数少；其采用的一阶多项式系数确定不需要使用任何最优算法，以解析解的形式给出。