Kutatások a kapcsoló tápegység modell nélküli vezérléséről

Ez a cikk modell nélküli vezérlési módszert mutat be a tápegységek kapcsolására. A nem modellező adaptív vezérlő, más néven modell nélküli vezérlő, ez a megközelítés megtöri a PID szabályozás korlátait és új fejlesztési irányt mutat a kapcsoló tápegységek fejlesztése szempontjából. Kulcsszavak: kapcsolóüzemű tápegység, PID vezérlés, modell nélküli vezérlés, PWM [b] [igazítás = központ] Kapcsoló tápellátás kutatása a modell szabad vezérlője alapján ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Könnyűipari Intézet, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Kivonat: Ez a cikk egy modellt mutat be egy modell nélküli kapcsoló tápegység megtervezéséhez. A modell nélküli adaptív vezérlő a non_modeling adaptív vezérlő nevet is viseli, a megközelítés törli a PID fogalmait, új irányt mutatott a Kulcsszavak: kapcsoló tápegység, PID vezérlés, modell nélküli vezérlő, PWM 1. Bevezetés A villamos elektronikus technológia gyors fejlődésével az elektromos elektronikus berendezések egyre szorosabban kapcsolódnak az emberek munkájához és életéhez, az elektronikus berendezések pedig A kapcsolóüzemű tápegység egyfajta tápegység, amely a modern elektromos elektronikus technológiát használja a tranzisztorok be- és kikapcsolásának időarányának szabályozására a stabil kimeneti feszültség. A kapcsoló tápegységeket általában impulzusszélesség-moduláció (PWM) vezérlő IC-k és MOSFET-ek vezérlik. Fogalmazás. A kapcsoló tápegység vezérlő részének többségét analóg jelek szerint tervezték és dolgozták. Hátránya, hogy az interferencia-gátló képesség nagyon gyenge. A számítógépes vezérléstechnika gyors fejlődésének köszönhetően a digitális jelek feldolgozása és vezérlése nyilvánvaló előnyöket mutatott: kényelmes a számítógépek számára A feldolgozás és vezérlés, a tervezési rugalmasság nagymértékben javul, a szoftver hibakeresése kényelmes stb., És megjelenik a PID vezérlés. Fejleszti a kapcsoló tápellátását a digitalizálás, az intelligencia és a multifunkciós funkciók irányába. Ez kétségtelenül javítja a kapcsolóáram teljesítményét és megbízhatóságát. De mivel maga a kapcsoló tápegység nem lineáris objektum, pontos modelljének létrehozása meglehetősen nehéz, és gyakran hozzávetőleges feldolgozást alkalmaznak, és tápellátási rendszere és terhelési változásai bizonytalanok, ezért gyakran nehéz használni a fent említett analóg vagy digitális PID szabályozási módszerek. A PID szabályozó paraméterei ennek megfelelően változnak. A kontrollhatás nem ideális. A közelmúltban kifejlesztett, modell nélküli vezérlés [1] ígéretes szabályozási módszer. Nem támaszkodik a vezérelt objektum matematikai modelljére, és integrálja a modellezést és a vezérlést. Néhány komplex változó vagy bizonytalan szerkezet nagyon alkalmas olyan rendszerek számára, amelyeket nehéz pontos matematikai modellekkel leírni. Javul a kapcsoló tápegység vezérlőrendszere, amely nemcsak a kapcsoló tápegység nagy teljesítményének és nagy megbízhatóságának a követelményeinek felel meg. 2. A kapcsoló tápegység működési elve A kapcsoló tápegység fő blokkdiagramját az 1. ábra mutatja. A hálózati feszültséget a bemeneti hurokban lévő egyenirányító és szűrő révén egyenáramú feszültséggé alakítják át a nagyfrekvenciás átalakítóvá. , és a nagyfrekvenciás átalakító a bemenő egyenfeszültséget nagyfrekvenciás impulzus négyzethullámú feszültséggé alakítja, amely áthalad a kimeneti hurokban lévő nagyfrekvenciás impulzuson. A frekvenciaváltó és a szűrő egyenfeszültséggé válik a tápellátáshoz. [align = center] 1. ábra A kapcsoló tápellátásának működési elve [/ align] A vezérlő hurok, amelynek magja a mikrokomputer, a vezérlő szoftver segítségével mintát vesz a kapcsoló tápegység kimeneti feszültségéről és áramáról, és összehasonlítja a megadott adatokat, majd az inverter beállításához és vezérléséhez változtassa meg a MOSFET vezetési frekvenciáját vagy vezetési / kikapcsolási idejét a kimenet stabilizálása érdekében, és figyelje a kapcsoló tápegység működési állapotát. 3. A kapcsoló tápegység hardveres rendszerének összetétele A kapcsoló tápegység vezérlő rendszere a projekt tényleges helyzetének megfelelően különböző mikroprocesszorokat választhat. Összetételének elvi blokkdiagramját a 2. ábra mutatja. A bekapcsolási / visszaállítási áramkör stabil tápellátást és visszaállítási funkciót biztosít a mikroprocesszor számára. A kimeneti feszültség-visszacsatolás a kimeneti feszültség értékének beállítására és a kimeneti feszültség stabil állapotban tartására szolgál. Az áram-visszacsatoló áramkör hasonló funkcióval rendelkezik, mint a feszültség-visszacsatolás. A digitális cső kijelző áramkör és a billentyűzet bemeneti áramkör megvalósítja az ember-számítógép interakció funkcióját. A PWM kimeneti meghajtó áramköre impulzusokat ad ki a be- és kikapcsolás vezérléséhez. Ha a kimeneti feszültség nagyobb, mint a szükséges feszültség, a kimeneti impulzus szélessége csökken, ezáltal csökken a kimeneti feszültség; ha a kimeneti feszültség alacsonyabb, mint a szükséges feszültség, akkor a kimeneti impulzus A szélességet megnövelik, ezáltal növelve a kimeneti feszültséget. [align = center] 2. ábra [/ align] 4. Modell nélküli vezérlés elve 4.1 A modell nélküli vezérlés általános áttekintése Az ellenőrzési törvény tervezésében általában szükség van egy dinamikus rendszer matematikai modelljének felállítására. A klasszikus módszerek megkövetelik, hogy ezt a matematikai modellt előzetesen létre kell hozni, legalábbis annak szerkezetét előre meg kell határozni. És minél pontosabb a modell, annál jobb. A modell nélküli ellenőrzési törvény megtervezése áttör azt a korlátozást, hogy az ellenőrzési törvény megköveteli a matematikai modell előzetes, lehető legpontosabb létrehozását. Modellezési eljárásaink visszacsatolás-vezérléssel zajlanak. A kezdeti matematikai modell lehet pontatlan, de biztosítani kell, hogy a tervezett ellenőrzési törvény bizonyos fokú konvergenciával rendelkezzen. Az általunk tervezett, modell nélküli vezérlési törvény a modellezés közbeni irányítás. Új megfigyelési adatok megszerzése után újra modellezzen. Ellenőrzés. Folytassa így, hogy az egyes alkalommal kapott matematikai modell fokozatosan pontos legyen, így az ellenőrzési törvény teljesítménye is javuljon. Ezt az eljárást a valós idejű modellezés és a visszacsatolás-vezérlés integrált eljárásának hívjuk. 4.2 A modellezés és az adaptív vezérlés integrált megközelítése A referenciában a következő általános modellt javasoljuk: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) Az általánosság elvesztése nélkül feltételezzük, hogy a vezérelt S dinamikus rendszer késleltetése 1, y (k) az S rendszer egydimenziós kimenete, és u (k-1) van P Wei elveszíti az embereket. φ (k) egy jellemző paraméter, amelyet online egy bizonyos azonosító algoritmus segítségével becsülnek meg, és k egy diszkrét idő. Látni fogjuk, hogy φ (k) nyilvánvaló matematikai és mérnöki jelentőséggel bír a valós idejű azonosítás és a valós idejű visszacsatolás-korrekció azonosítási és ellenőrzési integrációs eljárásaiban. 4.3 A valós idejű modellezés és a visszacsatolás-vezérlés integrálása Konkrétan, a modellezés és a visszacsatolás-vezérlés integrációjának kerete a következő: (1) A megfigyelési adatok és az y (k) -y (k-1) = általános modell szerint φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] Megfelelő becslési módszer alkalmazásával φ (k-1) φ (k-1) becslését kapjuk. (2) Az φ (k-1) előre jelzett φ * (k) értékének egy lépés előrehaladásához egyszerű módszer a φ * (k) = φ * (k-1) megadása. put φ * (k) még mindig φ (k) néven kerül rögzítésre. (3) Alkalmazzuk az ellenőrzési törvényt az S rendszerre, és kapjuk meg az új y (k+1) kimenetet. Tehát új {y (k+1), u (k)} adatsort kapunk. Az (1), (2) és (3) ismétlés ezen új adatsor alapján új adatokat nyerhet: {y (k+2), u (k+1)} és így tovább. Amíg az S rendszer kielégít bizonyos feltételeket, addig ennek az eljárásnak az eredményeként az s rendszer kimenete y (k) fokozatosan megközelíti az y [sub] 0 [/ sub] értéket. 4.4 Vezérlő program kialakítása. Az ipari gyártási folyamatok vezérlésében jelenleg használt szabályozók többsége klasszikus PID szabályozók és azok variánsai. A nem erősen összekapcsolt rendszerek esetében a PID szabályozók vezérlő hatása továbbra is kielégítő lehet. , De a súlyos kapcsolással rendelkező rendszerek esetében a PID szabályozó tehetetlennek tűnik. Az alábbiakban a PID szabályozót vesszük viszonyítási alapként a modell nélküli vezérlő és a PID szabályozó összehasonlításához annak bemutatására, hogy a modell nélküli vezérlőnek jobb leválasztása és ellenállása van. Interferencia képesség. Modell nélküli vezérlési folyamatábra [igazítás = közép] 3. ábra Modell nélküli vezérlési folyamatábra [/ igazítás] 5. Teszt eredményei A modell nélküli vezérlő és a PID szabályozó leválasztási képességeinek szimulációs összehasonlítása. Az összehasonlítás tisztessége érdekében a modell nélküli vezérlő és a PID szabályozó paramétereit jobb állapotba állítjuk, és a következő rendszereket [1] (4-5) vezéreljük: A vezérlés eredményeit a 4. ábra 5 [igazítás = középpont] u (t) Y (t) 4. ábra A PID szabályozási helyzet szimulációs eredménye u (t) y (t) 5. ábra Modell nélküli vezérlés szimulációs diagramja [/ igazítás] A szimulációs eredményekből jól látható, hogy a modell nélküli vezérlő és a PID szabályozó ellentétes egymással. A lineáris rendszer vezérlése jó eredményeket ért el, de a nem lineáris kapcsolási helyzet modell nélküli vezérlési módjának irányítási képessége sokkal erősebb, mint a PID szabályozóé. 6. Következtetés A modell nélküli vezérlés alkalmas nemlineáris vezérlésre, és vezérlési szabályainak nem kell meghatározniuk egy adott objektum modelljét. Egészen jó stabilitással és interferencia-mentességgel rendelkezik a nemlineáris tárgyak, például a kapcsoló tápegységek vezérléséhez. A modell nélküli vezérlési stratégiák bevezetése széles teret teremtett a kapcsoló tápegységek fejlesztésére.