Istraživanje o bezmodelnoj kontroli komutacijskog napajanja

Ovaj članak predstavlja metodu upravljanja bez uključivanja i isključivanja napajanja. Ne-modelirajući prilagodljivi kontroler, poznat i kao kontroler bez modela, ovaj pristup ruši ograničenja PID kontrole i ukazuje na novi smjer razvoja za razvoj preklopnih izvora napajanja. Ključne riječi: komutacijsko napajanje, PID kontrola, upravljanje bez modela, PWM [b] [align = center] Istraživanje komutacijskog napajanja temeljenog na modelu besplatnog kontrolera ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Sažetak: Ovaj je rad predstavio metodu dizajniranja modela napajanja bez prekidača. Model bez adaptivnog regulatora koji se također naziva i nemodelni prilagodljivi kontroler, pristup ukida koncepte PID-a, Ukazao je na novi smjer za razvoj komutacijskog napajanja. Ključne riječi: komutacijsko napajanje, PID kontrola, model bez regulatora, PWM 1. Uvod Brzim razvojem energetske elektroničke tehnologije energetska elektronička oprema sve je više povezana s radom i životom ljudi, a elektronička oprema Neophodno je pouzdano napajanje. Preklopno napajanje vrsta je napajanja koja koristi suvremenu energetsku elektroničku tehnologiju za kontrolu vremenskog omjera uključivanja i isključivanja tranzistora radi održavanja stabilnog rada izlazni napon. Preklopno napajanje općenito se kontrolira pomoću IC-a i MOSFET-ova za kontrolu modulacije širine impulsa (PWM). Sastav. Većina upravljačkog dijela sklopnog napajanja projektirana je i radi prema analognim signalima. Nedostatak je što je sposobnost sprečavanja smetnji vrlo slaba. Zbog brzog razvoja računalne tehnologije upravljanja, obrada i upravljanje digitalnim signalima pokazale su očite prednosti: prikladno za računala Obrada i upravljanje, fleksibilnost dizajna je uvelike poboljšana, ispravljanje pogrešaka u softveru je prikladno itd. I pojavljuje se PID kontrola. Čini da se komutacijsko napajanje razvija u smjeru digitalizacije, inteligencije i višenamjenske funkcije. To nesumnjivo poboljšava performanse i pouzdanost komutacijskog napajanja. No, budući da je samo komutacijsko napajanje nelinearni objekt, uspostava njegovog točnog modela prilično je teška i često se koristi približna obrada, a njegov sustav napajanja i promjene opterećenja nisu sigurni, pa je često teško koristiti gore spomenute analogne ili digitalne PID metode upravljanja. Parametri PID regulatora mijenjaju se u skladu s tim. Učinak kontrole nije idealan. Nedavno razvijena kontrola bez modela [1] obećavajuća je metoda upravljanja. Ne oslanja se na matematički model kontroliranog objekta, a integrira modeliranje i upravljanje. Za neke složene varijabilne ili nesigurne strukture vrlo su pogodne za sustave koje je teško opisati točnim matematičkim modelima. Poboljšan je upravljački sustav komutacijskog napajanja, koji ne zadovoljava samo zahtjeve visokih performansi i visoke pouzdanosti komutacijskog napajanja. 2. Princip rada komutacijskog napajanja Osnovni blok dijagram komutacijskog napajanja prikazan je na slici 1. Mrežni napon se preko ispravljača i filtra u ulaznoj petlji pretvara u ulaz istosmjernog napona u visokofrekventni pretvarač , a visokofrekventni pretvarač pretvara ulazni istosmjerni napon u visokofrekventni impulsni kvadratni napon koji prolazi kroz visokofrekventni impuls u izlaznoj petlji. Frekvencijski ispravljač i filtar postaju istosmjerni napon za napajanje. [align = center] Slika 1 Princip rada preklopnog napajanja [/ align] Upravljačka petlja s mikroračunalom kao jezgrom, uzorkuje izlazni napon i struju preklopnog napajanja uz podršku upravljačkog softvera i uspoređuje s 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 radno stanje komutacijskog napajanja. 3. Sastav hardverskog sustava komutacijskog napajanja Sustav upravljanja komutacijskim napajanjem može odabrati različite mikroprocesore prema stvarnoj situaciji na projektu. Njegov blok dijagram principa sastava prikazan je kao na slici 2. Sklop za uključivanje / resetiranje pruža stabilnu funkciju napajanja i resetiranja 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-računalo. Izlazni pogonski krug PWM daje impulse za upravljanje uključivanjem i isključivanjem. Kada je izlazni napon veći od potrebnog napona, smanjuje se širina izlaznog impulsa, 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 upravljanja općenito je potrebno uspostaviti matematički model dinamičkog sustava. Klasične metode zahtijevaju da se ovaj matematički model mora uspostaviti unaprijed, barem se mora unaprijed utvrditi njegova struktura. I što je model precizniji, to je bolji. Dizajn zakona o upravljanju bez modela probija ograničenje da zakon o kontroli zahtijeva da se matematički model uspostavi što je točnije moguće unaprijed. Naši postupci modeliranja provode se s povratnom kontrolom. Početni matematički model može biti netočan, ali mora se osigurati da dizajnirani zakon upravljanja ima određeni stupanj konvergencije. Zakon o kontroli bez modela, koji smo osmislili, je kontrola tijekom modeliranja. Nakon dobivanja novih podataka promatranja, ponovno modelirajte. Kontrolirati. Nastavite na ovaj način, tako da svaki puta dobiveni matematički model bude postupno točan, 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 kontroliranog dinamičkog sustava S 1, y (k) je jednodimenzionalni izlaz sustava 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 očito matematičko i inženjersko značenje u identifikacijskim i kontrolnim integracijskim postupcima identifikacije u stvarnom vremenu i korekcije povratnih informacija 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) korak naprijed, jednostavna metoda je uzeti φ * (k) = φ * (k-1) Kada tražimo zakon o upravljanju, put φ * (k) i dalje se bilježi kao φ (k). (3) Primijenite upravljački zakon na sustav 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 temelju ovog novog skupa podataka mogu se dobiti novi podaci {y (k+2), u (k+1)} i tako dalje. Sve dok sustav S zadovoljava određene uvjete, pod djelovanjem ovog postupka, izlaz y (k) sustava 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 inačice. Za sustave koji nisu ozbiljno povezani, kontrolni učinak PID regulatora i dalje može biti zadovoljavajući. , Ali za sustave s jakim spajanjem, PID regulator izgleda nemoćan. Sljedeće koristi PID regulator kao mjerilo 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 pravednosti usporedbe, parametri regulatora bez modela i PID regulatora prilagođavaju se boljem stanju, a kontroliraju se sljedeći sustavi [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 sustavom postiglo je dobre rezultate, ali kontrolna sposobnost metode bez modela upravljanja za nelinearno spajanje je mnogo jača od one PID regulatora. 6. Zaključak Upravljanje bez modela pogodno je za nelinearno upravljanje, a njegova pravila upravljanja ne trebaju odrediti model određenog objekta. Ima prilično dobru stabilnost i sposobnost sprečavanja smetnji za upravljanje nelinearnim objektima poput prekidačkog napajanja. Uvođenje strategija upravljanja bez modela stvorilo je širok prostor za razvoj preklopnih izvora napajanja.