[发明专利]一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统

权利要求书

1.一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统,其特征在于：所述的控制系统主要包括反馈控制器和前馈控制器，其中反馈控制器可采用标准的PID控制器，所述的前馈控制器主要包括数据对齐模块、数据迭代模块、数据平均模块和数据滤波抑制模块；

所述的数据对齐模块根据被控系统运行状态, 选取自适应前馈控制器的采样周期T以及与之相适应的采样频率F，利用公式D=T×F得到数据存储器的存储深度，即数据对齐模块负责将每一个周期中反馈控制器和前馈控制器中的对应控制数据以及迭代时的前馈数据进行一一对齐；

所述的数据迭代模块是对前馈数据进行迭代运算，对齐后的多个周期中相应点的前馈数据进行迭代运算，以获得被控系统状态变化趋势；

所述的数据平均模块负责将迭代后的前馈数据进行平均运算，使前馈数据的值更逼近系统所需，更有效的消除外部扰动，减少反馈控制的控制负担，实现系统的稳定；

所述的数据滤波抑制模块是通过滤波网络将输入的前馈数据进行滤波处理，实现前馈数据在迭代过程中可能产生的振荡和不稳定性的抑制。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统,其特征在于：所述的数据迭代模块根据被控系统运行状态,选取存储器数量，数据按照对齐的规则，不同周期顺序存储在对应存储器内，每个周期内数据顺序存储在对应地址内，存储器空间循环使用，使用先进先出的原则。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统,其特征在于：所述的数据平均模块对存储在不同存储器中相同地址的数据，进行算术平均，得到一组新的数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统,其特征在于：所述的数据滤波抑制模块通过测量反馈控制器带宽，确定滤波器截至频率，并结合采样频率F，设计所需的数字低通滤波器。

5.利用权利要求1-4任一项所述的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统进行控制的方法，其特征在于：所述的控制方法主要是通过对前馈数据进行的实时处理，构成动态的反馈—前馈控制系统，利用反馈控制系统的输出作为前馈控制系统的基本组成，将反馈控制时的控制信息作为前馈数据的输入，经过自适应前馈控制方法的处理后,再作为前馈控制的输入。

6.根据权利要求5所述的一种基于动态反馈-前馈的自适应控制系统进行控制的方法，其特征在于：所述的自适应前馈控制方法包括前馈控制器对模拟信号的采集及转换，对数字信号的处理和对数字信号的转化及输出顺序三个步骤；

所述对模拟信号的采集及转换，是根据被控系统运行状态，选取自适应前馈控制器的采样周期以及与之相适应的采样频率，即每个周期内的采样点数量，数据按照财通周期和周期内的采样点以数组的模式被顺序储存，采样时间窗+FIFO的模式，保留M个周期的数据，M+1周期的数据将被以先进先出的原则最新周期的数据刷新掉，刷新以先进先出为原则；

所述对数字信号的处理主要包括对数字信号的调制解调、数字旋转算法和控制算法，其中控制算法由反馈控制器和前馈控制器共同完成，其中反馈控制器可采用标准的PID控制器，反馈控制器的输入需要通过比较系统输出与期望行为之间的偏差；前馈控制器主要利用数据对齐模块、数据平均模块、数据迭代模块和数据滤波抑制模块对采集到的数字信号进行处理，首先利用公式对M个周期对应采样点的数据进行平均，以消除随机误差，以实现自适应修正的功能；然后设计适合的低通滤波器，对平均后的数据进行滤波处理，以确保长期迭代下整个控制系统的稳定性，其中，D表示数据输入，即输入的数据，表示第i个采样周期的数据输入，表示第i个周期和该周期内第j个采样点的数据；

所述的对数字信号的转化及输出是将按照采样周期和采样频率经过数字信号的处理的数据作为自适应前馈控制器输出。