Istraživanje o bezmodelnoj kontroli prekidačkog napajanja

Ovaj članak predstavlja metodu upravljanja bez uključivanja modela prebacivanjem napajanja. Ne-modelirajući prilagodljivi kontroler, poznat i kao kontroler bez modela, ovaj pristup ruši ograničenja PID kontrole i ukazuje na novi razvojni smjer za razvoj komutacionih izvora napajanja. Ključne riječi: komutacijsko napajanje, PID kontrola, upravljanje bez modela, PWM [b] [align = center] Istraživanje komutacijskog napajanja zasnovanog na modelu besplatnog kontrolera ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Sažetak: Ovaj rad predstavlja metodu dizajniranja modela napajanja bez prekidača. Model bez adaptivnog regulatora koji se takođe naziva i nemodelni adaptivni kontroler, pristup ukida koncepte PID-a, ukazuje na novi pravac za razvoj komutacionog napajanja. Ključne riječi: komutaciono napajanje, PID kontrola, kontroler bez modela, PWM 1. Uvod Brzim razvojem energetske elektronske tehnologije, energetska elektronička oprema je sve više usko povezana sa radom i životom ljudi, a elektronička oprema Neophodno je pouzdano napajanje. Prekidačko napajanje je vrsta napajanja koje koristi modernu elektronsku tehnologiju za kontrolu vremenskog omjera uključivanja i isključivanja tranzistora da bi se održalo stabilno izlazni napon. Preklopna napajanja se uglavnom kontroliraju pomoću upravljačkih IC-a i MOSFET-a za kontrolu modulacije širine impulsa (PWM). Sastav. Većina upravljačkog dijela impulsnog napajanja dizajnirana je i radi prema analognim signalima. Nedostatak je što je sposobnost sprečavanja smetnji vrlo slaba. Zbog brzog razvoja računarske tehnologije upravljanja, obrada i upravljanje digitalnim signalima pokazale su očite prednosti: pogodno za računare Obrada i upravljanje, fleksibilnost dizajna je znatno poboljšana, otklanjanje grešaka u softveru je prikladno itd. I pojavljuje se PID kontrola. Čini da se komutacijsko napajanje razvija u smjeru digitalizacije, inteligencije i višefunkcionalnosti. Ovo nesumnjivo poboljšava performanse i pouzdanost komutacionog napajanja. No, budući da je samo komutacijsko napajanje nelinearni objekt, uspostava njegovog preciznog modela prilično je teška i često se koristi približna obrada, a njegov sistem napajanja i promjene opterećenja su neizvjesni, pa je često teško koristiti gore spomenute analogne ili digitalne PID metode upravljanja. Parametri PID regulatora se u skladu s tim mijenjaju. Učinak kontrole nije idealan. Nedavno razvijena kontrola bez modela [1] obećavajuća je metoda upravljanja. Ne oslanja se na matematički model kontroliranog objekta i integrira modeliranje i upravljanje. Za neke složene varijable ili nesigurne strukture vrlo su pogodne za sisteme koje je teško opisati tačnim matematičkim modelima. Poboljšan je sistem upravljanja komutacijskim napajanjem, koji ne zadovoljava samo zahtjeve visokih performansi i visoku pouzdanost komutacijskog napajanja. 2. Princip rada preklopnog napajanja Načelni blok dijagram preklopnog napajanja prikazan je na slici 1. Napon mreže pretvara se u ulaz jednosmernog napona u visokofrekventni pretvarač kroz ispravljač i filter u ulaznoj petlji , a visokofrekventni pretvarač pretvara ulazni jednosmjerni napon u visokofrekventni pulsni kvadratni napon koji prolazi kroz visokofrekventni impuls u izlaznoj petlji. Frekvencijski ispravljač i filter postaju jednosmjerni napon za napajanje. [align = center] Slika 1 Princip rada preklopnog napajanja [/ align] Upravljačka petlja s mikroračunarom kao jezgrom, uzorkuje izlazni napon i struju preklopnog napajanja uz podršku upravljačkog softvera i uspoređuje sa zadanih podataka, a zatim Da biste prilagodili i kontrolirali pretvarač, promijenite frekvenciju provođenja ili vrijeme provođenja / prekida MOSFET-a kako biste stabilizirali izlaz i nadgledajte radni status komutacijskog napajanja. 3. Sastav sklopnog hardverskog sistema za napajanje Preklopni sistem upravljanja napajanjem može odabrati različite mikroprocesore u skladu sa stvarnom situacijom na projektu. Njegov blok dijagram principa sastava prikazan je kao na slici 2. Krug uključivanja / resetiranja pruža stabilno napajanje i funkciju resetovanja mikroprocesora. Povratna informacija izlaznog napona koristi se za podešavanje vrijednosti izlaznog napona i održavanje izlaznog napona stabilnim. Strujni povratni krug ima sličnu funkciju kao povratni napon. Krug za prikaz digitalne cijevi i ulazni krug tipkovnice ostvaruju funkciju interakcije čovjek-računar. Izlazni pogonski krug PWM daje impulse za upravljanje uključivanjem i isključivanjem. Kada je izlazni napon veći od potrebnog napona, širina izlaznog impulsa se smanjuje, čime se smanjuje izlazni napon; kada je izlazni napon niži od potrebnog napona, izlazni impuls Širina se povećava, čime se povećava izlazni napon. [align = center] Slika 2 [/ align] 4. Načelo upravljanja bez modela 4.1 Opći pregled upravljanja bez modela U dizajnu zakona o upravljanju, općenito je potrebno uspostaviti matematički model dinamičkog sistema. Klasične metode zahtijevaju da se ovaj matematički model mora uspostaviti unaprijed, barem se mora unaprijed utvrditi njegova struktura. I što je model tačniji, to je bolji. Dizajn zakona o upravljanju bez modela probija ograničenje da zakon o kontroli zahtijeva da matematički model bude uspostavljen što preciznije moguće unaprijed. Naši postupci modeliranja provode se s povratnom kontrolom. Početni matematički model može biti neprecizan, ali mora se osigurati da dizajnirani zakon upravljanja ima određeni stupanj konvergencije. Zakon o kontroli bez modela koji smo izradili je da kontrolira tokom modeliranja. Nakon dobivanja novih podataka posmatranja, ponovo modelirajte. Kontrola. Nastavite na ovaj način, tako da svaki put dobiveni matematički model bude postepeno tačan, tako da se poboljšava i izvedba zakona upravljanja. Ovaj postupak nazivamo integriranim postupkom modeliranja u realnom vremenu i kontrole povratnih informacija. 4.2 Integrirani pristup modeliranja i adaptivnog upravljanja U referenci je predložen sljedeći opći model: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) Bez gubitka općenitosti, pretpostavlja se da je vremensko kašnjenje upravljanog dinamičkog sistema S 1, y (k) je jednodimenzionalni izlaz sistema S, a u (k-1) je P Wei gubi ljude. φ (k) je karakteristični parametar, koji se procjenjuje na mreži pomoću određenog algoritma za identifikaciju, a k je diskretno vrijeme. Vidjet ćemo da φ (k) ima očigledan matematički i inženjerski značaj u postupcima identifikacije i kontrole integracije korekcije povratne sprege u stvarnom vremenu u stvarnom vremenu. 4.3 Integracija modeliranja u realnom vremenu i kontrole povratnih informacija Konkretno, okvir naše integracije modeliranja i kontrole povratnih informacija je sljedeći: (1) Prema podacima promatranja i općenitom modelu y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] Korištenjem odgovarajuće metode procjene dobiva se procjena φ (k-1) φ (k-1). (2) Da bismo pronašli predviđenu vrijednost φ * (k) od φ (k-1) jedan korak naprijed, jednostavna metoda je uzeti φ * (k) = φ * (k-1) Kada tražimo zakon upravljanja, mi put φ * (k) i dalje se bilježi kao φ (k). (3) Primijenite zakon upravljanja na sistem S i dobijte novi izlaz y (k+1). Tako se dobiva novi skup podataka {y (k+1), u (k)}. Ponavljanjem (1), (2) i (3) na osnovu ovog novog skupa podataka mogu se dobiti novi podaci {y (k+2), u (k+1)} i tako dalje. Sve dok sistem S zadovoljava određene uslove, pod dejstvom ovog postupka, izlaz y (k) sistema s postupno će se približavati y [sub] 0 [/ sub]. 4.4 Dizajn programa kontrolera. Većina regulatora koji se trenutno koriste u upravljanju industrijskim proizvodnim procesima su klasični PID regulatori i njihove varijante. Za sisteme koji nisu ozbiljno povezani, kontrolni učinak PID regulatora i dalje može biti zadovoljavajući. , Ali za sisteme s jakim spajanjem, PID regulator izgleda nemoćan. Sljedeće koristi PID regulator kao referentnu vrijednost za usporedbu regulatora bez modela s PID regulatorom kako bi pokazalo da regulator bez modela ima bolje razdvajanje i otpor. Sposobnost interferencije. Dijagram toka upravljanja bez modela [align = center] Slika 3 Dijagram toka upravljanja bez modela [/ align] 5. Rezultati ispitivanja Evo simulacijske usporedbe mogućnosti razdvajanja regulatora bez modela i PID regulatora. Radi pravičnosti usporedbe, parametri regulatora bez modela i PID regulatora prilagođavaju se boljem stanju, a kontroliraju se sljedeći sistemi [1] (4-5): Rezultati kontrole prikazani su na slici 4 i slici 5 [align = center] u (t) Y (t) Slika 4 Rezultat simulacije situacije PID kontrole u (t) y (t) Slika 5 Simulacijski dijagram upravljanja bez modela [/ align] Iz rezultata simulacije, jasno se može vidjeti da su regulator bez modela i PID regulator međusobno suprotni. Upravljanje linearnim sistemom dalo je dobre rezultate, ali kontrolna sposobnost metode bez modela upravljanja za nelinearno spajanje je mnogo jača od one kod PID regulatora. 6. Zaključak Upravljanje bez modela pogodno je za nelinearno upravljanje i njegova pravila upravljanja ne trebaju odrediti model određenog objekta. Ima prilično dobru stabilnost i sposobnost sprečavanja smetnji za kontrolu nelinearnih objekata kao što je prebacivanje napajanja. Uvođenje strategija upravljanja bez modela stvorilo je širok prostor za razvoj komutacionih izvora napajanja.