[发明专利]一种通用的多周期多谐振控制器设计方法及控制器

权利要求书

1.一种通用的多周期多谐振控制器设计方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)针对控制对象G_p(z)设计出一种常规反馈控制器G_c(z)，得到反馈控制系统的传递函数H(z)

其中，y₀(z)为反馈控制器G_c(z)控制下的系统输出，r(z)为系统的参考输入量，令系统传递函数H(z)的特征方程1+G_c(z)G_p(z)＝0的所有根均在以原点为中心的单位圆内，以得到稳定的闭环反馈控制系统；

2)通过对所述闭环反馈控制系统输出电压进行傅里叶分析，得到各次谐波的含量，选择各谐波对应阶次的谐振控制器，将多谐振控制器G_M(z)插入到所述稳定的闭环反馈控制系统中，

其中，ω_n,i为第i个基波频率的第n次谐波的角频率，m为谐振基波频率的个数，N_n,i为第i个基波频率所对应的谐波阶次的集合；G_n,i(z)为对应谐振频率ω＝ω_n,i的谐振控制器，z为将系统模型从时域变换到离散域的变换算子，k_n,i为谐振增益，F_n,i(z)为系统补偿器，θ_n,i为延迟补偿角，T_s为系统的采样周期；

3)设计多谐振控制以形成稳定的多周期多谐振控制系统，即所述多周期多谐振控制系统的传递函数的特征方程1+G_M(z)H(z)＝0的所有根均在以原点为中心的单位圆内，

其中y(z)为多周期多谐振控制系统输出，d(z)为系统的干扰输入量；

4)调整谐振控制器的参数以实现1+G_M(z)H(z)＝0的所有根均在以原点为中心的单位圆内形成稳定的多周期多谐振控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种通用的多周期多谐振控制器设计方法，其特征在于：所述步骤4)中谐振控制器的参数包括：系统补偿器F_n,i(z)、延迟补偿角θ_n,i、谐振增益k_n,i。

3.根据权利要求2所述的一种通用的多周期多谐振控制器设计方法，其特征在于：所述系统补偿器F_n,i(z)的选取方法如下：

令

其中，c为已知的延迟步长，B^-(z)的根位于单位圆上或单位圆外,而B⁺(z)的根位于单位圆内，A(z)为函数的分母部分；

系统补偿器F_n,i(z)设计为

其中b≥max|B^–(z)|²，从而使得

其中相角为0且即系统补偿器F_n,i(z)为闭环反馈系统传递函数H(z)的零相位补偿器。

4.根据权利要求2所述的一种通用的多周期多谐振控制器设计方法，其特征在于：所述谐波信号相位角θ_n,i的选取方法为：θ_n,i＝n×360°×d×T_i/T_s，其中d为延迟步长，n为谐波次数，T_i为第i个基波信号的周期，T_s为系统的采样周期，以实现对未建模延迟环节的零相位补偿。