[發(fā)明專利]配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780087029.X
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN110383667A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.J.烏達(dá)拉加馬;O.F.賈西姆;P.A.布里夫;H.Q.S.丹格;N.J.費(fèi)利斯特
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電器技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M7/757
• 分類號: H02M7/757;H02J3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜冰;張金金

提供了一種配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法，該控制系統(tǒng)包括控制器和設(shè)備，控制器被配置成向設(shè)備提供致動器信號，控制器被配置成接收參考信號(r)和反饋信號(y)，反饋信號(y)從設(shè)備的狀態(tài)(x)導(dǎo)出，其中控制系統(tǒng)的第一狀態(tài)空間表示包括至少一個(gè)系統(tǒng)延遲，該方法包括以下步驟：將控制系統(tǒng)的第一狀態(tài)空間表示轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)的第二擴(kuò)增狀態(tài)空間表示；基于控制系統(tǒng)的擴(kuò)增狀態(tài)空間表示來配置控制規(guī)則(u_T)，其中控制規(guī)則(u_T)被配置成包括配置成補(bǔ)償對控制系統(tǒng)的至少一個(gè)干擾(d)的至少一個(gè)控制項(xiàng)，其中控制規(guī)則(u_T)被配置成包括配置成使得設(shè)備的狀態(tài)(x)跟蹤參考信號(r)的時(shí)間提前或預(yù)測的參考信號(r)；將控制器配置成在控制系統(tǒng)操作期間實(shí)施控制規(guī)則(u_T)。

本發(fā)明涉及配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法以及閉環(huán)控制系統(tǒng)，優(yōu)選供高壓直流輸電應(yīng)用使用。

已知使用閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法，控制系統(tǒng)包括控制器和設(shè)備，控制器被配置成向設(shè)備提供致動器信號，控制器被配置成接收參考信號和反饋信號，反饋信號從設(shè)備的狀態(tài)導(dǎo)出，其中控制系統(tǒng)的第一狀態(tài)空間表示包括至少一個(gè)系統(tǒng)延遲，方法包括以下步驟：

將控制系統(tǒng)的第一狀態(tài)空間表示轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)的第二擴(kuò)增狀態(tài)空間表示；

基于控制系統(tǒng)的擴(kuò)增狀態(tài)空間表示來配置控制規(guī)則，其中控制規(guī)則被配置成包括配置成補(bǔ)償對控制系統(tǒng)的至少一個(gè)干擾的至少一個(gè)控制項(xiàng)，其中控制規(guī)則被配置成包括配置成使得設(shè)備的狀態(tài)跟蹤參考信號的時(shí)間提前或預(yù)測的參考信號；

將控制器配置成在控制系統(tǒng)的操作期間實(shí)施控制規(guī)則。

出于本說明書的目的，術(shù)語“干擾”意圖指的是影響系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量的任何系統(tǒng)變量。給定的干擾能是已知的(例如測量的，諸如測量的AC和DC電壓和電流)或未知的(例如噪聲)。

控制現(xiàn)實(shí)世界的閉環(huán)控制系統(tǒng)提出幾個(gè)挑戰(zhàn)，諸如測量噪聲、輸入/輸出干擾和系統(tǒng)延遲。與能被過濾掉以改進(jìn)系統(tǒng)性能的隨機(jī)干擾相對，如果在給定閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中沒有將在給定閉環(huán)控制系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)延遲恰當(dāng)?shù)乜紤]進(jìn)去的話，在給定閉環(huán)控制系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)延遲能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法針對延遲補(bǔ)償和時(shí)間提前過程的組合，其不僅以計(jì)算上高效的方式改進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定性和性能，而且使閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠在參考信號和反饋信號之間獲得穩(wěn)定且接近零的瞬時(shí)偏差。

此外，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法提供閉環(huán)控制系統(tǒng)的可靠控制，即使當(dāng)所述或每個(gè)系統(tǒng)延遲具有任意已知的幅度時(shí)也能提供。

在本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例中，所述或每個(gè)系統(tǒng)延遲可以選自包括以下項(xiàng)的組：

在對控制系統(tǒng)的干擾的測量中的測量延遲；

在設(shè)備的狀態(tài)的測量中的測量延遲；

在從控制器向設(shè)備提供致動器信號中的致動器延遲。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法提供一種補(bǔ)償這種測量和致動器延遲同時(shí)能夠?qū)嵤╅]環(huán)控制系統(tǒng)的控制規(guī)則的優(yōu)化的可靠手段。

在本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例中，控制規(guī)則可以被配置成包括配置成解決控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問題以便補(bǔ)償對控制系統(tǒng)的至少一個(gè)干擾的調(diào)節(jié)控制項(xiàng)。

將控制規(guī)則配置成包括這種調(diào)節(jié)控制項(xiàng)使閉環(huán)控制系統(tǒng)的配置能夠獲得漸近穩(wěn)定性。這由此防止對閉環(huán)控制系統(tǒng)的已知或未知的任何干擾不利地影響在穩(wěn)態(tài)下的閉環(huán)控制系統(tǒng)性能。

在本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例中，控制規(guī)則可以被配置成包括前饋控制項(xiàng)，該前饋控制項(xiàng)被配置成補(bǔ)償對控制系統(tǒng)的至少一個(gè)已知干擾。