零相位

《石油名词》第一版。

1994年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

常规的反馈控制仅利用了当前控制时刻的信息，当目标输入变化时，会因控制滞后而产生跟踪误差，因而仅利用常规的反馈控制不能满足高精度跟踪的要求。跟踪误差如从频域分析，可以分为由幅值误差引起的和由相位误差引起的两部分。为了减小误差，可考虑对它们分别进行补偿。对于前者可以用．放大器进行补偿，对于后者则可采取零极点对消的办法来进行相位补偿，但这种方法只适用于最小相位系统．对于非最小相位系统，接此原则设计系统剐会导致不希望的零极点对消。

为避免这一点，Tomizuka等人在1987年提出了采用预见控制，利用未来信息使从目标输到控制输出的相位差在全频率域内补偿到0的设计方案，即零相位误差跟踪控制(ZPETC) 。1992年舟桥康行、山田学在 采用两自由度控制系统的设计方法来设计零相位跟踪控制器，不仅将从目标输入到控制输出的相位差在垒频率域内补偿到 0，而且可谓整控制系统的增益特性。但是他所针对的典型信号中没有包括正弦信号，在跟踪正弦信号时，仍存在幅值误差，而且其设计过程比较复杂，不便于实际应用。

文献 通过参数在线辨识，在线动态调整零相位跟踪控制器的参数来克服参数的变化，使零相位跟踪控制器能与变化的系统保持一致，该方法的缺点在于参数自适应算法复杂，不易保证实时性。

文献 则从伺服系统的内环着手，通过鲁棒控制器来补偿机械非线性、扰动和参数的变化，使实际的闭环系统与名义系统相屙，然后按名义系统设计零相位跟踪控制器，该方案较好地克服了零相位跟踪控制器的缺点，但是性能优良的鲁棒控制器却不易设计。2100433B

零相位误差跟踪控制的基本原理就是采用预见控制，利用已知的未来信息设计一补偿器，使从目标输入到控制输出的相位在全频率域内为0。其基本结构如图1所示：

其中，

设控制对象和反馈控制器组成的闭环传递函数为

上式中，I表示计算时间在内的设备的死区时间。

其中，

根据Tomizuka提出的零相位跟踪控制器设计方法，零相位跟踪控制器

存在的问题：

由于零相位跟踪控制是基于零极点对消的办法来进行相位和幅值补偿的，因而对参数变化和扰动非常敏感，而且还存在着一定的建模误差所以，按上述方法设计的零相位跟踪控制器在实际应用中并不能很好地改善跟踪性能。