[发明专利]一种车辆及控制系统

说明书

本公开涉及分数阶比例谐振控制器。一种闭环系统可包括设备(需要控制的电机)和分数阶比例谐振控制器。分数阶比例谐振控制器可具有大于零且小于或等于一的阶数。分数阶比例谐振控制器的阶数可被选择以产生频率响应的目标幅值和目标斜率。频率响应可使得与电机的转速相关联的稳态误差与所述目标幅值成反比且小于预定阈值。分数阶比例谐振控制器的阶数可以是0.9。

技术领域

本公开涉及用于正弦参考量的分数阶(fractional-order)比例谐振控制器。

背景技术

各种类型的电动车辆或电力系统从电池组或直流源(例如，光伏电池、燃料电池、电容器)汲取电力。来自电池的直流电流被馈送到逆变器内，以产生交流电流，所述交流电流被电机或电网接收。在需求(参考)与输出之间可能会形成误差(通常被称作稳态误差)。控制器可被用于确保输出跟随着参考使得稳态误差尽可能地接近于零。已经实施了多种策略来减小稳态误差，但是这些策略通常都具有缺点。缺点可能与对信号进行控制所需要的处理量或用于适当地调整控制系统传递函数的有限的自由度有关。

发明内容

一种闭环系统可包括设备(plant)(例如，需要控制的电机)和分数阶比例谐振控制器。分数阶比例谐振控制器可具有大于零且小于或等于一的阶数。分数阶比例谐振控制器的阶数可被选择以产生频率响应的目标幅值和目标斜率。这样的频率响应可使得与电机的转速相关联的稳态误差与所述目标幅值成反比并且小于预定阈值。分数阶比例谐振控制器的阶数可以是0.9。分数阶比例谐振控制器的固有频率或谐振频率附近的带宽可以是一弧度每秒。分数阶比例谐振控制器的固有频率可以是120πHz。分数阶比例谐振控制器的比例增益可以是4。分数阶比例谐振控制器的积分增益可以是300。分数阶比例谐振控制器可以在60Hz处具有至少50dB的增益。

一种车辆可包括用于电机的逆变器和分数阶比例谐振控制器。分数阶比例谐振控制器可具有至少三个自由度以及大于零且小于或等于一的阶数，其中，所述阶数被选择以产生频率响应的目标幅值和目标斜率，使得与电机的输出信号相关联的稳态误差与所述目标幅值成反比并且小于预定阈值。分数阶比例谐振控制器的阶数可以是0.9。固有频率附近的带宽可以是1。系统的固有频率可以是120πHz。比例增益可以是4。积分增益可以是300。分数阶比例谐振控制器可以在60Hz处具有至少50dB的增益。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：逆变器，用于电机；分数阶比例谐振控制器，具有至少三个自由度以及大于零且小于或等于一的阶数，其中，所述阶数被选择以产生频率响应的目标幅值和目标斜率，使得与电机的转速相关联的稳态误差与所述目标幅值成反比并且小于预定阈值。

根据本发明的一个实施例，分数阶比例谐振控制器的增益比具有相同系数的比例谐振控制器的增益大22dB。

根据本发明的一个实施例，所述阶数为0.9。

根据本发明的一个实施例，分数阶比例谐振控制器的固有频率为120πHz。

根据本发明的一个实施例，比例增益为4。

根据本发明的一个实施例，积分增益为300。

根据本发明的一个实施例，分数阶比例谐振控制器在60Hz处具有至少 50dB的增益。

根据本发明的一个实施例，分数阶比例谐振控制器的固有频率被调节以符合频率需求。

根据本发明，提供一种控制系统，所述控制系统包括：逆变器，连接到电网；分数阶控制器，具有包括大于零且小于或等于一的阶数的控制器常数以及包含静止参考系的输入，其中，所述控制器常数被选择以产生频率响应的目标幅值和目标斜率，使得与电网的频率相关联的稳态误差与所述目标幅值成反比并且小于预定阈值。

根据本发明的一个实施例，分数阶比例谐振控制器的增益比具有相同系数的比例谐振控制器的增益大22dB。

根据本发明的一个实施例，所述阶数为0.9。