发明名称 控制系统及其调整方法
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.09.21
申请号 TW096109814 申请日期 2007.03.21
申请人 台达电子工业股份有限公司 发明人 蔡清雄
分类号 H02P21/00;G05B13/02 主分类号 H02P21/00
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 一种控制系统,用以控制一受控体所产生的一输出讯号,包括:一主控单元,是根据该受控体的物理行为所设计,使该控制系统的一开回路频宽接近一目标频宽,并产生一第一操作讯号;及一第一调整单元,是根据该受控体的响应行为所设计,接收该第一操作讯号,据以产生一第一调整讯号,其中该第一调整讯号、该输出讯号与该第一操作讯号经运算产生一第二操作讯号,使该输出讯号接近该第一调整讯号,据以抵消该受控体所遭受的一干扰讯号;及一第二调整单元,接收一输入讯号,据以产生一第二调整讯号,其中该第二调整讯号、该输出讯号与该输入讯号经运算产生一第三操作讯号,以提供给该主控单元,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整单元的转移函数。如申请专利范围第1项之控制系统,其中该主控单元包括一比例积分控制器。如申请专利范围第1项之控制系统,更包括:一第四加总器,将该第二调整讯号减去该输出讯号,以产生一第三结果讯号;一回路稳定器,接收该第三结果讯号,据以产生一第四结果讯号,且具有一积分函数,经由该积分函数的作用,使该控制系统达成零稳态误差;一第二放大器,接收该第四结果讯号,并放大一第二倍率,以产生一第五结果讯号,经由调整该第二倍率,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整单元的转移函数;及一第五加总器,加总该输入讯号与该第五结果讯号,并减去该输出讯号,以产生该第三操作讯号。如申请专利范围第1项之控制系统,其中该受控体为一马达。如申请专利范围第1项之控制系统,其中当该受控体为一马达时:该受控体的物理行为之转移函数为Kt/((Jm+Jd)s+B),其中Jm为一马达惯量,Jd为一负载惯量,B为一阻尼系数,Kt为一比例值;该主控单元的转移函数为2πBwJΣ/Kt,其中Bw为该目标频宽,JΣ为(Jm+Jd)的一惯量估计值;该第一调整单元的转移函数为Kt/(JΣs);且该第二调整单元的转移函数为2πBw/(s+2πBw)。一种控制系统,用以控制一受控体所产生的一输出讯号,包括:一主控单元,使该控制系统的一开回路频宽接近一目标频宽,并产生一第一操作讯号;一第一调整单元,接收该第一操作讯号,据以产生一第一调整讯号,其中该第一调整讯号、该输出讯号与该第一操作讯号经运算产生一第二操作讯号,使该输出讯号接近该第一调整讯号,据以抵消该受控体所遭受的一干扰讯号;一第一加总器,将该第一调整讯号减去该输出讯号,产生一第一结果讯号;及一第一放大器,接收该第一结果讯号,并放大一第一倍率,以产生一第二结果讯号,经由调整该第一倍率,使该输出讯号接近该第一调整讯号。如申请专利范围第6项之控制系统,其中该主控单元,是根据该受控体的物理行为所设计。如申请专利范围第6项之控制系统,其中该主控单元包括一比例积分控制器。如申请专利范围第6项之控制系统,其中该第一调整单元,是根据该受控体的响应行为所设计。如申请专利范围第6项之控制系统,更包括:一第二加总器,加总该第一操作讯号与该第二结果讯号,以产生该第二操作讯号。如申请专利范围第6项之控制系统,更包括一第三加总器,用以加总该第二操作讯号与该干扰讯号,以提供给该受控体。如申请专利范围第6项之控制系统,更包括一第二调整单元,接收一输入讯号,据以产生一第二调整讯号,其中该第二调整讯号、该输出讯号与该输入讯号经运算产生一第三操作讯号,提供给该主控单元,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整单元的转移函数。如申请专利范围第12项之控制系统,更包括:一第四加总器,将该第二调整讯号减去该输出讯号,以产生一第三结果讯号;一回路稳定器,接收该第三结果讯号,据以产生一第四结果讯号,且具有一积分函数,经由该积分函数的作用,使该控制系统达成零稳态误差;一第二放大器,接收该第四结果讯号,并放大一第二倍率,以产生一第五结果讯号,经由调整该第二倍率,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整单元的转移函数;及一第五加总器,加总该输入讯号与该第五结果讯号,并减去该输出讯号,以产生该第三操作讯号。一种控制系统的调整方法,用以调整一受控体所产生的一输出讯号,包括下列步骤:(a)制定该控制系统的一目标频宽;(b)根据该目标频宽,设计一控制函数,使该控制系统的一开回路频宽接近该目标频宽,并产生一第一操作讯号;(c)藉由该第一操作讯号,产生一第一调整讯号;及(d)运算该第一调整讯号、该输出讯号与该第一操作讯号,产生一第二操作讯号,使该输出讯号接近该第一调整讯号,其中步骤(d)包括下列步骤:从该第一调整讯号减去该输出讯号,产生一第一结果讯号;放大该第一结果讯号一第一倍率,产生一第二结果讯号;相加该第二结果讯号与该第一操作讯号,产生该第二操作讯号;及调整该第一倍率的大小,使该输出讯号接近该第一调整讯号。如申请专利范围第14项之控制系统的调整方法,其中步骤(c)包括下列步骤:(c1)根据该受控体的响应行为,设计一第一调整函数;及(c2)提供该第一操作讯号给该第一调整函数,产生该第一调整讯号。如申请专利范围第14项之控制系统的调整方法,其中在步骤(d)之末更包括下列步骤:(e)提供一输入讯号给一第二调整函数,产生一第二调整讯号;及(f)运算该第二调整讯号、该输出讯号与该输入讯号,产生一第三操作讯号,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整函数。如申请专利范围第17项之控制系统的调整方法,其中步骤(f)包括下列步骤:(f1)从该第二调整讯号减去该输出讯号,产生一第三结果讯号;(f2)接收该第三结果讯号,执行一积分运算,产生一第四结果讯号;(f3)放大该第四结果讯号一第二倍率,产生一第五结果讯号;(f4)相加该第五结果讯号与该输入讯号,并减去该输出讯号,产生该第三操作讯号;及(f5)调整该第二倍率的大小,使该控制系统的转移函数趋近该第二调整函数。
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