基于重复控制补偿的高精度 PID 控制

1. 背景与原理

重复控制(Repetitive Control, RC)是一种适用于周期性信号跟踪和周期性扰动抑制的控制方法,通过在控制回路中引入周期补偿器来提高系统的控制精度。将 RC 与 PID 控制相结合,利用 PID 的快速响应特性和 RC 的周期补偿特性,可以实现对周期性信号的高精度控制,尤其适合在伺服系统、电机控制等应用场景中使用。


2. 核心思想

目标
在经典 PID 控制的基础上,通过重复控制器补偿周期性误差,增强控制精度和稳定性。

特点

  1. PID 控制器处理快速动态响应,提供基础控制性能。
  2. 重复控制器根据误差的周期性特征,构造补偿信号,修正系统的稳态误差。

3. 控制系统框架
3.1 系统组成
  1. PID 控制器
    • 提供基础控制功能。
    • 负责非周期性误差的快速响应。
  2. 重复控制器
    • 针对周期性扰动进行精确补偿。
    • 基于上一周期的误差构造补偿信号。
  3. 被控对象
    • 非线性或线性动态系统,具有周期性输入或干扰。
3.2 框图描述

控制系统框图包含以下模块:

  • 参考输入</
重复控制器是一种经典的控制策略,用于解决系统中存在的周期性扰动或周期性参考信号的跟踪问题。重复控制器可以通过对系统进行周期性的观测和补偿来消除这些周期性扰动。 实现重复控制器的DSP代码需要以下几个步骤: 1. 确定系统的数学模型:首先需要根据系统的动力学方程和特性,建立系统的数学模型。这个模型可以是连续时间域的,也可以是离散时间域的。 2. 设计控制器:根据系统模型,设计重复控制器的结构和参数。重复控制器的结构通常由两个部分组成:一个是周期性观测器,用于估计系统的周期性扰动或参考信号;另一个是周期性补偿器,用于产生修正信号来补偿这些扰动。 3. 实现重复控制器的算法:根据设计的控制器结构和参数,将其转化为DSP代码。这包括对观测信号进行采样和处理、计算补偿信号等操作。 4. 在系统中应用重复控制器:将实现好的重复控制器代码嵌入到系统的主控制器中或者作为一个独立的辅助控制器来使用。通过与其他控制器进行协同工作,实现对周期性扰动或参考信号的跟踪和抑制。 5. 调试和优化:通过实际的实验和调试,对重复控制器进行验证和调整,确保其在实际系统中的性能和稳定性。 总之,重复控制器的DSP代码实现需要根据系统的数学模型和设计的控制器结构进行编写,以实现对系统中周期性扰动或参考信号的跟踪和补偿。在具体应用中,还需要根据系统的特点进行相应的调试和优化。
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