[发明专利]多阶跟踪环电路及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种多阶跟踪环电路及其控制方法，所述多阶跟踪环电路包括：第一积分器、第二积分器、第一加法器、第二加法器、第一乘法器Ki、第二乘法器Kp、第一非线性控制模块及第二非线性控制模块；第一乘法器Ki的输出端连接第一积分器的输入端，第一积分器的输出端连接第二加法器的第一输入端；第二乘法器Kp的输出端连接第二加法器的第二输入端，第二加法器的输出端连接第二积分器的输入端，第二积分器的输出端输出设定输出信号。本发明提出的多阶跟踪环电路及其控制方法，可缓解缓慢平稳输入信号情形的噪声滤波性能与快速大信号输入情形的跟踪速度性能的矛盾，根据实际运用的需要调配加速因子参数和限幅设定，可以较好地兼顾这两方面的性能。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种升级系统，尤其涉及一种多阶跟踪环电路及其控制方法。

背景技术

二阶跟踪环被广泛应用于需要精确快速跟随参考输入的场合，其具备滤除输入信号中高频噪声，零误差跟踪不变或者匀速变化的输入信号的优点；此外二阶跟踪环对匀速输入信号不仅可以做到零延时，还可以精确地补偿环外其他模块所产生的延时。

传统跟踪环的典型结构如图1所示，其输入为Code_ADC,输出为Code_Out,跟踪环将Code_Out与Code_ADC相减后得到的输入输出误差信号Code_Error输入由两个积分器和一路与第一个积分器并联的等比例通路形成的环路滤波器，并将环路滤波器的输出作为跟踪环的输出信号Code_Out。

对于如图1所示的传统二阶跟踪环设计，噪声滤波性能(闭环-3dB带宽)和系统大信号响应速度性能是矛盾的一对设计指标：如果希望提升噪声滤波性能，则需要控制系统积分(Ki)和线性(Kp)参数，将系统带宽调低，但这同时也降低了系统在输入快速变化的输入信号时，输出信号对输入信号跟踪的反应速度(TrackingSpeed)；反之，如果希望提升系统的大信号跟踪速度，则势必需要提升系统带宽，那么在缓慢平稳输入工况下系统的高频噪声滤波性能也相应降低。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的跟踪环电路，以便克服现有跟踪环电路存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种多阶跟踪环电路及其控制方法，可缓解缓慢平稳输入信号情形的噪声滤波性能与快速大信号输入情形的跟踪速度性能的矛盾，根据实际运用的需要调配加速因子参数和限幅设定，可以较好地兼顾这两方面的性能。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种多阶跟踪环电路，所述多阶跟踪环电路包括：第一积分器、第二积分器、第一加法器、第二加法器、第一乘法器Ki、第二乘法器Kp、第一非线性控制模块及第二非线性控制模块；

所述第一加法器的第一输入端连接输入信号，第一加法器的第二输入端连接第二积分器的输出信号，第一加法器的输出端分别连接第一非线性控制模块的输入端、第二非线性控制模块的输入端；

所述第一非线性控制模块的输出端连接第一乘法器Ki的输入端，第二非线性控制模块的输出端连接第二乘法器Kp的输入端；

第一乘法器Ki的输出端连接第一积分器的输入端，第一积分器的输出端连接第二加法器的第一输入端；第二乘法器Kp的输出端连接第二加法器的第二输入端，第二加法器的输出端连接第二积分器的输入端，第二积分器的输出端输出设定输出信号。

作为本发明的一种实施方式，所述第一非线性控制模块的控制方程如下：

y1＝f_Ki(x)＝x(1+a_i1|x|+a_i2|x|²+a_i3|x|³+…)；

所述第二非线性控制模块的控制方程分别如下：