聊聊离散重复控制(Repetitive Control)——跟踪周期信号的控制器
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发布时间：2024-11-03 16:57
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时间：2024-11-03 17:11
在实际控制系统中，特别当需要精确跟踪周期性参考信号时，重复控制（Repetitive Control，简称RC）展现出卓越的性能。例如在AFM系统中，柔性纳米运动平台的循环扫描需求，正是通过重复控制实现高精度跟踪。重复控制的核心在于内模原理的运用，通过将参考信号的动态结构嵌入闭环系统，实现对参考信号基频和倍频处的高效控制。
相较于传统PID控制，重复控制的一大优点在于，随着信号周期的增加，控制误差会逐渐减小，实现快速且稳定的跟踪。在已有的研究中，Tomizuka等人详细探讨了离散重复控制器的设计和应用，证实了其在磁盘驱动系统中的实际效能。文献中还展示了重复控制与速度前馈、速度反馈结合的应用，以及与压电陶瓷驱动的微纳运动平台的跟踪精度提升。
重复控制分为原型和插件型，本文以原型为例。其原理包括零相位低通滤波器、名义模型和相位补偿器，通过精确设计，确保闭环系统在具有稳定零点的条件下达到理想的跟踪效果。然而，实际系统中模型不确定性可能导致控制器设计的挑战，此时通过引入低通滤波器来提高鲁棒性，但会牺牲高频性能。
关于稳定性与鲁棒性分析，原型重复控制的稳定性依赖于滤波器的选择，无滤波器时，只要闭环系统稳定，重复控制就能实现渐进跟踪。而在考虑鲁棒性时，选取合适的低通滤波器可以调整稳定域，当模型无误差时，稳定的条件更简单。
