Изследване на безмоделно управление на импулсно захранване

Тази статия представя безмоделен метод за управление за превключване на захранванията. Немоделиращ адаптивен контролер, известен също като безмоделен контролер, този подход нарушава ограниченията на PID контрола и посочва нова посока на развитие за развитието на импулсни захранващи устройства. Ключови думи: импулсно захранване, PID управление, управление без модел, PWM [b] [align = center] Изследване на превключващо захранване въз основа на безплатен модел контролер ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Резюме: Тази статия представя метод за проектиране на модел безплатно захранване с превключвател. Модел без адаптивен контролер, наречен също немоделиращ адаптивен контролер, подходът отменя концепциите на PID, посочи нова посока за развитие на комутационно захранване. Ключови думи: импулсно захранване, PID контрол, безплатен модел контролер, PWM 1. Въведение С бързото развитие на силовата електронна технология силовото електронно оборудване е все по-тясно свързано с работата и живота на хората, а електронното оборудване е Надеждното захранване е задължително. Импулсното захранване е вид захранване, което използва съвременна силова електронна технология за управление на времевото съотношение на включване и изключване на транзисторите, за да поддържа стабилна изходно напрежение. Импулсните захранвания обикновено се контролират от интегрални схеми за управление с импулсна широчина (ШИМ) и MOSFET. Състав. По-голямата част от управляващата част на импулсното захранване е проектирана и работи в съответствие с аналогови сигнали. Недостатъкът е, че способността за предотвратяване на смущения е много лоша. Поради бързото развитие на компютърната технология за управление, обработката и контролът на цифровите сигнали показа очевидни предимства: удобно за компютри Обработка и контрол, гъвкавостта на дизайна е значително подобрена, отстраняването на грешки в софтуера е удобно и т.н. и се появява PID контрол. Той кара комутационното захранване да се развива в посока на цифровизация, интелигентност и многофункционалност. Това несъмнено подобрява производителността и надеждността на импулсното захранване. Но тъй като самото импулсно захранване е нелинеен обект, установяването на точния му модел е доста трудно и често се използва приблизителна обработка, а системата за захранване и промените в натоварването са несигурни, така че често е трудно да се използва гореспоменатите аналогови или цифрови PID методи за управление. Параметрите на PID регулатора се променят съответно. Контролният ефект не е идеален. Наскоро разработеният безмоделен контрол [1] е обещаващ метод за управление. Той не разчита на математическия модел на контролирания обект и интегрира моделиране и управление. За някои сложни променливи или несигурни структури е много подходящ за системи, които е трудно да се опишат с точни математически модели. Подобрена е системата за управление на импулсното захранване, което не само отговаря на изискванията за висока производителност и висока надеждност на импулсното захранване. 2. Принцип на работа на импулсното захранване Принципната блок-схема на импулсното захранване е показана на Фигура 1. Напрежението на мрежата се преобразува във вход на постояннотоково напрежение към високочестотния преобразувател чрез токоизправителя и филтъра във входния контур , а високочестотният преобразувател преобразува входното постояннотоково напрежение във високочестотно импулсно квадратно напрежение, което преминава през високочестотния импулс в изходния контур. Честотният токоизправител и филтър стават постояннотоково напрежение за захранване на товара. [align = center] Фигура 1 Принципът на работа на превключващото захранване [/ align] Контролният контур с микрокомпютър като ядро, взема проби на изходното напрежение и ток на импулсното захранване с подкрепата на софтуера за управление и сравнява с дадени данни и след това За да регулирате и контролирате инвертора, променете честотата на проводимост или времето за проводимост / прекъсване на MOSFET, за да стабилизирате изхода и наблюдавайте работното състояние на импулсното захранване. 3. Съставът на хардуерната система на импулсното захранване Системата за управление на импулсното захранване може да избира различни микропроцесори според реалното състояние на проекта. Неговата структурна блок-схема е показана, както е показано на фиг. 2. Схемата за включване / нулиране осигурява стабилно захранване и функция за нулиране на микропроцесора. Обратната връзка с изходното напрежение се използва за регулиране на стойността на изходното напрежение и поддържане на изходното напрежение стабилно. Схемата за обратна връзка с ток има подобна функция на обратната връзка за напрежение. Схемата за показване на цифровата тръба и схемата за въвеждане на клавиатурата реализират функцията на взаимодействие човек-компютър. ШИМ изходната задвижваща схема извежда импулси за управление на включването и изключването. Когато изходното напрежение е по-високо от необходимото напрежение, ширината на изходния импулс се намалява, като по този начин се намалява изходното напрежение; когато изходното напрежение е по-ниско от необходимото напрежение, изходният импулс Ширината се увеличава, като по този начин се увеличава изходното напрежение. [align = center] Фигура 2 [/ align] 4. Принцип без управление на модела 4.1 Общ преглед на управлението без модел При проектирането на закона за управление обикновено е необходимо да се установи математически модел на динамична система. Класическите методи изискват този математически модел да бъде установен предварително, поне структурата му трябва да бъде предварително определена. И колкото по-точен е моделът, толкова по-добре. Дизайнът на безмоделен закон за контрол пробива ограничението, че законът за контрол изисква математическият модел да бъде установен възможно най-точно предварително. Нашите процедури за моделиране се извършват с контрол на обратната връзка. Първоначалният математически модел може да бъде неточен, но трябва да се гарантира, че проектираният закон за управление има определена степен на конвергенция. Законът за безмоделен контрол, който разработихме, е да контролира по време на моделиране. След получаване на нови данни от наблюдението, моделирайте отново. Контрол. Продължете по този начин, така че математическият модел, получен всеки път, да бъде постепенно точен, така че изпълнението на закона за управление също да се подобри. Ние наричаме тази процедура интегрирана процедура за моделиране в реално време и контрол на обратната връзка. 4.2 Интегрираният подход на моделиране и адаптивно управление В референцията се предлага следният общ модел: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) Без загуба на общ характер се приема, че закъснението във времето на контролираната динамична система S е 1, y (k) е едномерният изход на системата S и u (k-1) е P Wei губи хора. φ (k) е характерен параметър, който се изчислява онлайн с помощта на определен идентификационен алгоритъм, а k е дискретно време. Ще видим, че φ (k) има очевидно математическо и инженерно значение в процедурите за интегриране на идентификация и контрол на корекция на обратна връзка в реално време в реално време. 4.3 Интеграция на моделиране в реално време и контрол на обратната връзка Конкретно, рамката на нашата интеграция на моделиране и контрол на обратна връзка е, както следва: (1) Според данните от наблюдението и общия модел y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] Използвайки подходящ метод за оценка, се получава оценка на φ (k-1) φ (k-1). (2) За да се намери прогнозната стойност φ * (k) на φ (k-1) една стъпка напред, един прост метод е да се вземе φ * (k) = φ * (k-1) Когато търсим закона за управление, ние put φ * (k) все още се записва като φ (k). (3) Приложете закона за управление към системата S и вземете новия изход y (k+1). Така се получава нов набор от данни {y (k+1), u (k)}. Повтарянето на (1), (2) и (3) въз основа на този нов набор от данни може да получи нови данни {y (k+2), u (k+1)} и т.н. Докато системата S отговаря на определени условия, при действието на тази процедура изходът y (k) на системата s постепенно ще се приближи до y [sub] 0 [/ sub]. 4.4 Дизайн на програмата на контролера. Повечето контролери, използвани в момента в управлението на производствения процес, са класически PID регулатори и техните варианти. За системи, които не са силно свързани, контролният ефект на PID регулаторите все още може да бъде задоволителен. , Но за системи с тежко свързване, PID регулаторът изглежда безсилен. По-долу се използва PID регулаторът като еталон за сравнение на безмоделния контролер с PID регулатора, за да се покаже, че безмоделният контролер има по-добро отделяне и съпротивление. Способност за смущения. Диаграма на потока на управление без модел [align = center] Фигура 3 Диаграма на потока на управление без модел [/ align] 5. Резултати от теста Ето симулационно сравнение на възможностите за отделяне на модела без модел и PID регулатора. За справедливост на сравнението, параметрите на безмоделния контролер и PID регулатора се регулират в по-добро състояние и се контролират следните системи [1] (4-5): Резултатите от контрола са показани на Фигура 4 и Фигура 5 [align = center] u (t) Y (t) Фиг. 4 Симулационен резултат от ситуацията с PID контрол u (t) y (t) Фиг. 5 Симулационна схема на безмоделно управление [/ align] От резултатите от симулацията, ясно се вижда, че безмоделният контролер и PID регулаторът са противоположни един на друг. Управлението на линейната система е постигнало добри резултати, но способността за управление на безмоделния метод на управление за нелинейна ситуация на свързване е много по-силна от тази на PID регулатора. 6. Заключение Безмоделният контрол е подходящ за нелинеен контрол и неговите правила за контрол не трябва да определят модела на конкретен обект. Той има доста добра стабилност и способност за смущения за управление на нелинейни обекти като превключване на захранващи устройства. Въвеждането на безмоделни стратегии за управление създаде широко пространство за развитие на импулсни захранвания.