零相位

《石油名詞》第一版。

1994年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

常規(guī)的反饋控制僅利用了當(dāng)前控制時(shí)刻的信息，當(dāng)目標(biāo)輸入變化時(shí)，會(huì)因控制滯后而產(chǎn)生跟蹤誤差，因而僅利用常規(guī)的反饋控制不能滿(mǎn)足高精度跟蹤的要求。跟蹤誤差如從頻域分析，可以分為由幅值誤差引起的和由相位誤差引起的兩部分。為了減小誤差，可考慮對(duì)它們分別進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于前者可以用．放大器進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)于后者則可采取零極點(diǎn)對(duì)消的辦法來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償，但這種方法只適用于最小相位系統(tǒng)．對(duì)于非最小相位系統(tǒng)，接此原則設(shè)計(jì)系統(tǒng)剮會(huì)導(dǎo)致不希望的零極點(diǎn)對(duì)消。

為避免這一點(diǎn)，Tomizuka等人在1987年提出了采用預(yù)見(jiàn)控制，利用未來(lái)信息使從目標(biāo)輸?shù)娇刂戚敵龅南辔徊钤谌l率域內(nèi)補(bǔ)償?shù)?的設(shè)計(jì)方案，即零相位誤差跟蹤控制(ZPETC) 。1992年舟橋康行、山田學(xué)在 采用兩自由度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)零相位跟蹤控制器，不僅將從目標(biāo)輸入到控制輸出的相位差在壘頻率域內(nèi)補(bǔ)償?shù)?0，而且可謂整控制系統(tǒng)的增益特性。但是他所針對(duì)的典型信號(hào)中沒(méi)有包括正弦信號(hào)，在跟蹤正弦信號(hào)時(shí)，仍存在幅值誤差，而且其設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，不便于實(shí)際應(yīng)用。

文獻(xiàn) 通過(guò)參數(shù)在線(xiàn)辨識(shí)，在線(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整零相位跟蹤控制器的參數(shù)來(lái)克服參數(shù)的變化，使零相位跟蹤控制器能與變化的系統(tǒng)保持一致，該方法的缺點(diǎn)在于參數(shù)自適應(yīng)算法復(fù)雜，不易保證實(shí)時(shí)性。

文獻(xiàn) 則從伺服系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)著手，通過(guò)魯棒控制器來(lái)補(bǔ)償機(jī)械非線(xiàn)性、擾動(dòng)和參數(shù)的變化，使實(shí)際的閉環(huán)系統(tǒng)與名義系統(tǒng)相屙，然后按名義系統(tǒng)設(shè)計(jì)零相位跟蹤控制器，該方案較好地克服了零相位跟蹤控制器的缺點(diǎn)，但是性能優(yōu)良的魯棒控制器卻不易設(shè)計(jì)。2100433B

零相位誤差跟蹤控制的基本原理就是采用預(yù)見(jiàn)控制，利用已知的未來(lái)信息設(shè)計(jì)一補(bǔ)償器，使從目標(biāo)輸入到控制輸出的相位在全頻率域內(nèi)為0。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：

其中，

設(shè)控制對(duì)象和反饋控制器組成的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

上式中，I表示計(jì)算時(shí)間在內(nèi)的設(shè)備的死區(qū)時(shí)間。

其中，

根據(jù)Tomizuka提出的零相位跟蹤控制器設(shè)計(jì)方法，零相位跟蹤控制器

存在的問(wèn)題：

由于零相位跟蹤控制是基于零極點(diǎn)對(duì)消的辦法來(lái)進(jìn)行相位和幅值補(bǔ)償?shù)?，因而?duì)參數(shù)變化和擾動(dòng)非常敏感，而且還存在著一定的建模誤差所以，按上述方法設(shè)計(jì)的零相位跟蹤控制器在實(shí)際應(yīng)用中并不能很好地改善跟蹤性能。