Tutkimus kytkentävirtalähteen mallittomasta ohjauksesta

Tämä artikkeli esittelee mallittoman ohjausmenetelmän virtalähteiden kytkemiseksi. Ei-mallinnava adaptiivinen ohjain, joka tunnetaan myös nimellä mallittomana ohjaimena, tämä lähestymistapa rikkoo PID-ohjauksen rajoitteet ja tuo esiin uuden kehityssuunnan kytkentävirtalähteiden kehittämiselle. Asiasanat: kytkentävirtalähde, PID-säätö, malliton säätö, PWM [b] [tasaa = keskellä] Kytkentävirtalähteen tutkimus mallivapaan ohjaimen perusteella ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandongin kevyen teollisuuden instituutti, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Tiivistelmä: Tämä artikkeli esittelee menetelmän suunnitella malli vapaa kytkin virtalähde.Malli vapaa adaptiivinen ohjain nimeltään myös non_modeling adaptiivinen ohjain, lähestymistapa peruuttaa PID-käsitteet, osoitti uuden suunnan Avainsanat: kytkentävirtalähde, PID-säätö, mallivapaa ohjain, PWM 1. Johdanto Tehoelektroniikan nopean kehityksen myötä tehoelektroniikkalaitteet liittyvät yhä läheisemmin ihmisten työhön ja elämään, ja elektroniset laitteet ovat Luotettava virtalähde on välttämätöntä Kytkentävirtalähde on eräänlainen virtalähde, joka käyttää modernia sähköelektroniikkatekniikkaa ohjaamaan transistoreiden kytkemisen päälle ja pois päältä -aikaa vakaan virran ylläpitämiseksi syöttöjännite. Kytkentävirtalähteitä ohjataan yleensä pulssinleveyden moduloinnin (PWM) ohjauspiireillä ja MOSFETillä. Sävellys. Suurin osa kytkentävirtalähteen ohjausosasta on suunniteltu ja toiminut analogisten signaalien mukaisesti. Haittana on, että häiriöiden estokyky on erittäin heikko. Tietokoneen ohjaustekniikan nopean kehityksen ansiosta digitaalisten signaalien käsittely ja hallinta ovat osoittaneet ilmeisiä etuja: kätevä tietokoneille. Käsittely ja hallinta, suunnittelun joustavuus paranee huomattavasti, ohjelmistojen virheenkorjaus on kätevää jne. Ja PID-ohjaus tulee näkyviin. Se saa kytkentävirtalähteen kehittymään digitalisoinnin, älykkyyden ja monitoiminnon suuntaan. Tämä parantaa epäilemättä kytkentävirtalähteen suorituskykyä ja luotettavuutta. Mutta koska kytkentävirtalähde itsessään on epälineaarinen kohde, sen tarkan mallin määrittäminen on melko vaikeaa, ja usein käytetään likimääräistä prosessointia, ja sen virransyöttöjärjestelmä ja kuormituksen muutokset ovat epävarmoja, joten on usein vaikeaa käyttää edellä mainitut analogiset tai digitaaliset PID-ohjausmenetelmät. PID-säätimen parametrit muuttuvat vastaavasti. Hallintavaikutus ei ole ihanteellinen. Äskettäin kehitetty mallivapaa ohjaus [1] on lupaava ohjausmenetelmä. Se ei perustu kontrolloidun objektin matemaattiseen malliin, ja integroi mallinnuksen ja ohjauksen. Joillekin monimutkaisille Vaihteleva tai epävarma rakenne soveltuu hyvin järjestelmiin, joita on vaikea kuvata tarkoilla matemaattisilla malleilla. Kytkentävirtalähteen ohjausjärjestelmää parannetaan, mikä ei vain täytä kytkentävirtalähteen korkean suorituskyvyn ja korkean luotettavuuden vaatimuksia. 2. Kytkentävirtalähteen toimintaperiaate Kytkentävirtalähteen päälohkokaavio on esitetty kuvassa 1. Verkkojännite muunnetaan tasajännitetuloksi suurtaajuusmuuttajalle tasasuuntaajan ja suodattimen kautta tulosilmukassa , ja suurtaajuusmuuttaja muuntaa syötetyn tasajännitteen suurtaajuuksiseksi pulssin neliöaaltojännitteeksi, joka kulkee suurtaajuisen pulssin läpi ulostulosilmukassa. Taajuustasasuuntaajasta ja suodattimesta tulee tasajännite syöttökuormalle. [tasaa = keskellä] Kuva 1 Kytkentävirtalähteen toimintaperiaate [/ tasaa] Ohjaussilmukka, jonka ytimenä on mikrotietokone, ottaa näytteen kytkentävirtalähteen lähtöjännitteen ja virran ohjausohjelmiston tuella ja vertaa annetut tiedot ja sitten Muuntajan säätämiseksi ja ohjaamiseksi vaihda MOSFETin johtotaajuutta tai johtamis- / katkaisuaikaa lähdön vakauttamiseksi ja seuraa kytkentävirtalähteen toimintatilaa. 3. Kytkentävirtalähteen laitteistojärjestelmän kokoonpano Kytkevän virtalähteen ohjausjärjestelmä voi valita erilaisia ​​mikroprosessoreita projektin todellisen tilanteen mukaan. Sen koostumusperiaatteellinen lohkokaavio on esitetty kuten kuvassa 2. Käynnistys- / palautuspiiri tarjoaa vakaan virtalähteen ja palautustoiminnon mikroprosessorille. Lähtöjännitteen palautetta käytetään lähtöjännitteen arvon säätämiseen ja lähtöjännitteen pitämiseen vakaana. Nykyisellä takaisinkytkentäpiirillä on samanlainen toiminto kuin jännitteellä. Digitaalinen putkinäyttöpiiri ja näppäimistön tulopiiri toteuttavat ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksen. PWM-lähtötaajuuspiiri antaa pulsseja ohjaamaan päälle ja pois päältä. Kun lähtöjännite on suurempi kuin vaadittu jännite, lähtöpulssin leveyttä pienennetään, mikä vähentää lähtöjännitettä; kun lähtöjännite on alhaisempi kuin vaadittu jännite, lähtöpulssi Leveyttä kasvatetaan, mikä lisää lähtöjännitettä. [tasaa = keskellä] Kuva 2 [/ tasaa] 4. Mallittoman ohjauksen periaate 4.1 Yleiskatsaus mallittomasta ohjauksesta Ohjauslakisuunnittelussa on yleensä tarpeen luoda dynaamisen järjestelmän matemaattinen malli. Klassiset menetelmät edellyttävät, että tämä matemaattinen malli on luotava etukäteen, ainakin sen rakenne on määriteltävä etukäteen. Ja mitä tarkempi malli, sitä parempi. Mallittoman valvontalain suunnittelu rikkoo rajoituksen, jonka mukaan valvontalaki edellyttää matemaattisen mallin perustamista mahdollisimman tarkasti etukäteen. Mallinnusprosessimme suoritetaan palautteen ohjauksella. Alkuperäinen matemaattinen malli voi olla epätarkka, mutta on varmistettava, että suunnitellulla kontrollilakilla on tietty lähentyminen. Suunnittelemamme mallivapaa valvontalaki on ohjaus mallinnuksen aikana. Kun olet hankkinut uudet havainnotiedot, mallinnus uudelleen. Ohjaus. Jatka tällä tavalla niin, että joka kerta saatu matemaattinen malli on vähitellen tarkka, jotta myös valvontalain suorituskyky paranee. Kutsumme tätä menettelyä reaaliaikaisen mallinnuksen ja palautteen hallinnan integroiduksi menettelyksi. 4.2 Mallinnuksen ja adaptiivisen ohjauksen integroitu lähestymistapa Referenssissä ehdotetaan seuraavaa yleistä mallia: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) Menettämättä yleisyyttä oletetaan, että kontrolloidun dynaamisen järjestelmän S viive on 1, y (k) on järjestelmän S yksiulotteinen ulostulo ja u (k-1) on P Wei menettää ihmisiä. φ (k) on ominaisparametri, joka arvioidaan verkossa käyttäen tiettyä tunnistusalgoritmia, ja k on erillinen aika. Näemme, että φ (k): llä on ilmeinen matemaattinen ja tekninen merkitys reaaliaikaisen tunnistamisen ja reaaliaikaisen palautteen korjauksen tunnistamis- ja ohjausintegraatiomenettelyissä. 4.3 Reaaliaikaisen mallinnuksen ja palautteen hallinnan integrointi Erityisesti mallintamisen ja palautteen ohjauksen integraation puitteet ovat seuraavat: (1) Havaintotietojen ja yleisen mallin mukaan y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] Käyttämällä sopivaa estimointimenetelmää saadaan estimaatti φ (k-1) φ (k-1). (2) Jotta löydettäisiin step (k-1): n ennustettu arvo φ * (k) yksi askel eteenpäin, yksinkertainen menetelmä on ottaa φ * (k) = φ * (k-1) Kun haemme kontrollilakia, put φ * (k) kirjataan edelleen muodossa φ (k). (3) Sovelletaan säätölakia järjestelmään S ja saadaan uusi lähtö y (k+1). Joten saadaan uusi datajoukko {y (k+1), u (k)}. Toistaminen (1), (2) ja (3) tämän uuden tietojoukon perusteella voi saada uutta dataa {y (k+2), u (k+1)} ja niin edelleen. Niin kauan kuin järjestelmä S täyttää tietyt ehdot, tämän menettelyn vaikutuksesta järjestelmän s lähtö y (k) lähestyy asteittain y [sub] 0 [/ sub]. 4.4 Ohjainohjelman suunnittelu. Suurin osa teollisuuden tuotantoprosessien ohjauksessa tällä hetkellä käytetyistä säätimistä on klassisia PID-säätimiä ja niiden muunnelmia. Järjestelmille, joita ei ole kytketty vakavasti, PID-säätimien säätövaikutus voi silti olla tyydyttävä. , Mutta järjestelmissä, joissa on vakava kytkentä, PID-säädin näyttää voimattomalta. Seuraava käyttää PID-säätintä vertailuna mallittoman säätimen ja PID-säätimen vertaamiseen osoittamaan, että mallittomalla säätimellä on parempi irrotus ja vastus. Häiriökyky. Mallittoman ohjauksen vuokaavio [tasaa = keskellä] Kuva 3 Mallittoman ohjauksen vuokaavio [/ tasaa] 5. Testitulokset Tässä on simulaatiovertailu mallittoman ohjaimen ja PID-säätimen irrotusominaisuuksista. Vertailun oikeudenmukaisuuden vuoksi mallittoman säätimen ja PID-säätimen parametrit säädetään parempaan tilaan ja seuraavia järjestelmiä [1] (4-5) ohjataan: Säätötulokset on esitetty kuvissa 4 ja kuvassa 5 [tasaa = keskellä] u (t) Y (t) Kuva 4 PID-säätötilanteen simulointitulos u (t) y (t) Kuva 5 Mallittoman ohjauksen simulaatiokaavio [/ tasaus] Simulaatiotuloksista voidaan selvästi nähdä, että malliton ohjain ja PID-säädin ovat toisiaan vastapäätä. Lineaarisen järjestelmän ohjaus on saanut hyviä tuloksia, mutta mallittoman säätömenetelmän ohjauskyky epälineaarisessa kytkentätilanteessa on paljon vahvempi kuin PID-säätimen. 6. Johtopäätös Mallivapaa ohjaus soveltuu epälineaariseen ohjaukseen, ja sen ohjaussääntöjen ei tarvitse määrittää tietyn objektin mallia. Sillä on melko hyvä vakaus ja häiriöiden esto epälineaaristen esineiden, kuten kytkentävirtalähteiden, hallintaan. Mallittomien ohjausstrategioiden käyttöönotto on luonut laajan tilan kytkentävirtalähteiden kehittämiselle.