本申请提供一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法及系统，其中所述方法包括：将非线性、时不变系统划分为n个子区域，这些子区域近似工作在线性区域；对每个子区域的2个输入控制变量与2个输出变量间的关系进行解耦，得到解耦传递函数；根据稳定性约束条件构造补偿网络的传递函数，将解耦传递函数和补偿网络的传递函数转换到z域，得到这些函数在离散域的差分方程，由数字信号处理器利用差分方程与控制目标计算得到这些子区域的输入控制信号，进而得到了整个非线性、时不变系统的输入控制信号。系统的输入控制信号。系统的输入控制信号。
【技术实现步骤摘要】
一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法及系统
[0001]本申请涉及工业自动控制领域，特别涉及一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法及系统。
技术介绍
[0002]在工业自动控制领域中，通常需要对具有2个输入控制端口、2个输出端口的非线性、时不变系统的控制系统进行建模分析，例如大功率DCDC转换器的输出电流、输出电压控制，是利用其电流控制输入端口或电压控制输入端口进行控制；三相感应电机输出转速、输出力矩控制，是利用其励磁电流输入、转矩电流输入进行控制。
[0003]这类控制系统通常由受控对象即功率网络和补偿网络组成，其中功率网络属于非线性、时不变系统，且功率网络的二个输入控制变量对任一输出变量来说都有影响，即是强耦合的。因此在现有技术实现中，通常采用白盒法即分析法来建立控制模型。但是在产品开发中，由于控制对象的复杂性，采用白盒法建立控制模型的实施难度大、耗费的时间长，亟需一种快速有效的工程方法对2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统进行控制，以快速建立控制模型并具体实现。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法及实现，以解决现有工程实现中存在的技术缺陷。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法，包括：
[0006]将所述非线性时不变系统划分为n个子区域，所述子区域都工作在线性区域，n≥2；
[0007]对所述每个子区域的输入控制变量与输出变量间的关系进行解耦，得到解耦传递函数；
[0008]根据控制系统的稳定性约束条件构造补偿网络的传递函数。
[0009]将所述解耦传递函数和所述补偿网络的传递函数转换到z域，得到所述解耦传递函数、补偿网络传递函数在离散域的差分方程，由数字信号处理器利用所述差分方程与控制目标计算得到所述子区域的输入控制信号。
[0010]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制系统，包括：功率网络和控制环路；
[0011]所述功率网络被划分为n个子区域，所述子区域都工作在线性区域，n≥2；
[0012]通过控制环路对功率网络的每个子区域进行控制，所述控制环路包括一数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器DSP包括：
[0013]AD转换器，所述AD转换器接收来自功率网络的输出作为负反馈信号；
[0014]运算放大器，运算放大器的正极接入功率网络的控制目标，负极接入AD转换器的输出数字信号；
[0015]数字补偿网络，运算放大器的输出接入数字补偿网络，数字补偿网络根据补偿传递函数对应的差分方程对输入信号进行运算；
[0016]解耦模块，根据解耦转换矩阵的差分方程对数字补偿网络的输出信号进行解耦，得到功率网络的2个控制信号；
[0017]PWM发生器，根据所述功率网络的2个控制信号生成最终的PWM控制信号，发送到功率网络。
[0018]根据本申请实施例的第三方面，提供了一种数字信号处理装置，该装置包括：
[0019]AD转换器，所述AD转换器接收来自功率网络的输出作为负反馈信号；
[0020]运算放大器，运算放大器的正极接入功率网络的控制目标，负极接入AD转换器的输出数字信号；
[0021]数字补偿网络，运算放大器的输出接入数字补偿网络，数字补偿网络根据补偿传递函数对应的差分方程对输入信号进行运算；
[0022]解耦模块，根据解耦转换矩阵的差分方程对数字补偿网络的输出信号进行解耦，得到每条环路上解耦后的信号；
[0023]PWM发生器，根据所述每条环路上解耦后的信号生成最终的控制信号，发送到功率网络。
[0024]根据本申请实施例的第四方面，提供了一种集成电路，在该集成电路上实现前述的非线性时不变系统的控制系统和数字信号处理装置。
[0025]通过本申请的各个实施例，实现了一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法和系统。该控制方法对非线性系统进行了线性化，将整体非线性系统分解为局部线性系统；进一步通过解耦转换将输入控制变量对输出目标变量的控制，由强耦合转化为零耦合，从而将复杂的非线性强耦合控制模型转换成单输入控制、单输出目标、线性时不变系统控制模型，并实现了补偿网络的快速构建，进而完成了整个控制模型的建立。基于该控制方法利用功率网络和数字信号处理器完成了一个控制系统，实现了控制系统的快速搭建，并可以利用该控制系统对构建的补偿网络进行黑盒测试验证，进一步验证了控制系统的有效性和稳定性。
附图说明
[0026]图1是2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的一般控制模型的示意图；
[0027]图2是本申请实施例提供的一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制模型建模流程示意图；
[0028]图3是本申请实施例提供的整体非线性系统转化为若干局部线性系统的示意图；
[0029]图4是本申请实施例提供的解耦后线性时不变系统的控制模型的示意图；
[0030]图5是本申请实施例提供的一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制系统的示意图；
具体实施方式
[0031]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0032]在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0033]应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“响应于确定”。
[0034]在本申请中，提供了一种非线性、时不变系统的控制方法，在下面的实施例中逐一进行详细说明。
[0035]图1为2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的一般控制模型示意图，该系统由受控对象功率网络和补偿网络组成。例如在电机拖动技术中，功率网络包括整流器、逆变器、电动机等，补偿网络包括速度调节器、磁通调节器、转矩调节器、反馈磁通模型、电流矢量变换、电流坐标变换、PWM控制器等。显然，功率网络属于非线性、时不变系统，且任一输出变量与输入2个变量是强耦合的。又例如在大功率DCDC转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制方法，其特征在于，该方法包括：将所述非线性时不变系统划分为n个子区域，所述子区域近似工作在线性区域，n≥2；对所述每个子区域的2个输入控制变量与2个输出变量间的关系进行解耦，得到解耦传递函数；根据控制系统的稳定性约束条件构造补偿网络的传递函数；将所述解耦传递函数和所述补偿网络的传递函数转换到z域，再转化为离散域的差分方程，由数字信号处理器利用所述差分方程与控制目标计算得到所述子区域的输入控制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述每个子区域的输入控制变量与输出变量间的关系进行解耦，得到解耦传递函数包括：对所述每个子区域进行建模或测量，得到传递函数矩阵和公式1：其中，x1(s)、x2(s)为子区域的输入变量，y1(s)、y2(s)为子区域的输出变量，s代表在Laplace域；为矩阵G(s)级连一个转换矩阵T(s)，得到公式2，其中x
′1(s)和x
′2(s)为经过转换后的输入控制变量；令且令t
11
(s)＝t
22
(s)＝1，代入公式(3)得到根据上述公式(4)得到解耦转换矩阵T(s)和传递函数H(s)：根据上述公式(4)得到解耦转换矩阵T(s)和传递函数H(s)：3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据控制系统的稳定性约束条件构造补偿网络的传递函数包括：
构造对应所述传递函数H(s)的补偿网络传递函数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述解耦传递函数和所述补偿网络的传递函数转换到z域，还包括：利用双线性变换推导出z域的解耦转换矩阵、补偿网络的传递函数。5.根据权利要求1所述的方法，其中，根据黑盒测试的方式，对所述补偿网络的传递函数的有效性和稳定性进行验证。6.一种2输入控制2输出目标、非线性、时不变系统的控制系统，其特征在于，该系统包括功率网络和控制环路；所述功率网络被划分为n个子区域，所述子区域都工作在线性区域，n≥2；通过控制环路对功率网络的每个子区域进行控制，所述控制环路包括一数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器DSP包括：AD转换器，所述AD转换器接收来自功率网络的输出作为负反馈信号；运算放大器，运算放大器的正极接入功率网络的控制目标，负极接入AD转换器的输出数字信号；数字补偿网络，运算放大器的输出接入数字补偿网络，数字补偿网络根据补偿传递函数对应的差分方程对输入信号进行运算；解耦模块，根据解耦转换矩阵的差分方程对数字补偿网络的输出信号进行解耦，得到功率网络的2个控制信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭雄飞，
申请(专利权)人：上海奉天电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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