Ricerca sul controllo senza modello degli alimentatori a commutazione

Questo articolo presenta un metodo di controllo senza modello per la commutazione degli alimentatori. Il controller adattivo non modellante, noto anche come controller model-free, questo approccio rompe i vincoli del controllo PID e indica una nuova direzione di sviluppo per lo sviluppo di alimentatori a commutazione. Parole chiave: alimentatore switching, controllo PID, controllo model-free, PWM [b][align=center]Ricerca sull'alimentatore switching basato sul controller Model Free ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry, Shandong, Jinan , 250353[/align][/b] Riassunto: questo documento presenta un metodo per progettare un alimentatore switch senza modello. Il controller adattivo senza modello è anche chiamato controller adattivo non_modeling, l'approccio annulla i concetti di PID, ha indicato una nuova direzione per sviluppo dell'alimentatore a commutazione Parole chiave: alimentatore a commutazione, controllo PID, controller senza modello, PWM 1. Introduzione Con il rapido sviluppo della tecnologia elettronica di potenza, le apparecchiature elettroniche di potenza sono sempre più strettamente correlate al lavoro e alla vita delle persone e le apparecchiature elettroniche sono Un'alimentazione affidabile è indispensabile L'alimentazione a commutazione è un tipo di alimentatore che utilizza la moderna tecnologia elettronica di potenza per controllare il rapporto temporale di accensione e spegnimento dei transistor per mantenere un o tensione di uscita. Gli alimentatori a commutazione sono generalmente controllati da circuiti integrati e MOSFET di controllo a modulazione di larghezza di impulso (PWM). Composizione. La maggior parte della parte di controllo dell'alimentatore switching è progettata e lavorata secondo segnali analogici. Lo svantaggio è che la capacità anti-interferenza è molto scarsa. A causa del rapido sviluppo della tecnologia di controllo del computer, l'elaborazione e il controllo dei segnali digitali ha mostrato evidenti vantaggi: conveniente per i computer Elaborazione e controllo, la flessibilità del design è notevolmente migliorata, il debug del software è conveniente, ecc. E viene visualizzato il controllo PID. Fa sì che l'alimentatore switching si sviluppi nella direzione della digitalizzazione, dell'intelligenza e della multifunzionalità. Ciò migliora indubbiamente le prestazioni e l'affidabilità dell'alimentatore switching. Ma poiché l'alimentatore switching stesso è un oggetto non lineare, la creazione del suo modello accurato è piuttosto difficile e viene spesso utilizzata un'elaborazione approssimativa e il suo sistema di alimentazione e le modifiche del carico sono incerti, quindi è spesso difficile usare il metodi di controllo PID analogici o digitali sopra menzionati. I parametri del regolatore PID cambiano di conseguenza. L'effetto di controllo non è l'ideale. Il controllo model-free [1] recentemente sviluppato è un metodo di controllo promettente. Non si basa sul modello matematico dell'oggetto controllato e integra modellazione e controllo. Per alcuni complessi Struttura variabile o incerta è molto adatta per sistemi difficili da descrivere con modelli matematici accurati. Il sistema di controllo dell'alimentatore switching è migliorato, il che non solo soddisfa i requisiti di alte prestazioni e alta affidabilità dell'alimentatore switching. 2. Il principio di funzionamento dell'alimentatore switching Lo schema a blocchi principale dell'alimentatore switching è mostrato nella Figura 1. La tensione di rete viene convertita in un ingresso di tensione CC al convertitore ad alta frequenza attraverso il raddrizzatore e il filtro nel circuito di ingresso e il convertitore ad alta frequenza converte la tensione CC in ingresso in una tensione ad onda quadra a impulsi ad alta frequenza, che passa attraverso l'impulso ad alta frequenza nel circuito di uscita. Il raddrizzatore di frequenza e il filtro diventano tensione CC per alimentare il carico. [align=center] Figura 1 Il principio di funzionamento dell'alimentatore switching[/align] Il circuito di controllo con il microcomputer come nucleo, campiona la tensione di uscita e la corrente dell'alimentatore switching con il supporto del software di controllo e confronta con il dati forniti, quindi Per regolare e controllare l'inverter, modificare la frequenza di conduzione o il tempo di conduzione/interruzione del MOSFET per stabilizzare l'uscita e monitorare lo stato di funzionamento dell'alimentatore a commutazione. 3. La composizione del sistema hardware dell'alimentatore switching Il sistema di controllo dell'alimentatore switching può scegliere diversi microprocessori in base alla situazione attuale del progetto. Il suo diagramma a blocchi del principio di composizione è mostrato come in Fig. 2. Il circuito di accensione/ripristino fornisce un'alimentazione stabile e una funzione di ripristino al microprocessore. Il feedback della tensione di uscita viene utilizzato per regolare il valore della tensione di uscita e mantenere stabile la tensione di uscita. Il circuito di retroazione di corrente ha una funzione simile alla retroazione di tensione. Il circuito di visualizzazione del tubo digitale e il circuito di input della tastiera realizzano la funzione dell'interazione uomo-computer. Il circuito di azionamento dell'uscita PWM emette impulsi per controllare l'accensione e lo spegnimento. Quando la tensione di uscita è superiore alla tensione richiesta, l'ampiezza dell'impulso di uscita viene ridotta, riducendo così la tensione di uscita; quando la tensione di uscita è inferiore alla tensione richiesta, l'ampiezza dell'impulso di uscita viene aumentata, aumentando così la tensione di uscita. [align=center] Figura 2[/align] 4. Principio del controllo model-free 4.1 Panoramica generale del controllo model-free Nella progettazione della legge di controllo, è generalmente necessario stabilire un modello matematico di un sistema dinamico. I metodi classici richiedono che questo modello matematico debba essere stabilito in anticipo, almeno la sua struttura deve essere determinata in anticipo. E più accurato è il modello, meglio è. La progettazione di una legge di controllo priva di modelli infrange la restrizione secondo cui la legge di controllo richiede che il modello matematico sia stabilito il più accuratamente possibile in anticipo. Le nostre procedure di modellazione sono eseguite con controllo di feedback. Il modello matematico iniziale può essere impreciso, ma occorre garantire che la legge di controllo progettata abbia un certo grado di convergenza. La legge di controllo model-free che abbiamo progettato è quella di controllare durante la modellazione. Dopo aver ottenuto nuovi dati di osservazione, modellare di nuovo. Controllo. Proseguire in questo modo, in modo che il modello matematico ottenuto di volta in volta sia progressivamente accurato, in modo da migliorare anche le prestazioni della legge di controllo. Chiamiamo questa procedura una procedura integrata di modellazione in tempo reale e controllo del feedback. 4.2 L'approccio integrato di modellazione e controllo adattativo Nella bibliografia si propone il seguente modello generale: y(k)-y(k-1)=φ(k-1)[u(k-1)- u(k- 2)] (4-1) Senza perdita di generalità, si assume che il ritardo temporale del sistema dinamico controllato S sia 1, y(k) è l'uscita unidimensionale del sistema S, e u(k-1) è P Wei perde persone. φ(k) è un parametro caratteristico, che viene stimato online utilizzando un certo algoritmo di identificazione, e k è un tempo discreto. Vedremo che φ(k) ha un ovvio significato matematico e ingegneristico nelle procedure di identificazione e integrazione del controllo dell'identificazione in tempo reale-correzione del feedback in tempo reale. 4.3 Integrazione della modellazione in tempo reale e del controllo del feedback Nello specifico, il quadro della nostra integrazione della modellazione e del controllo del feedback è il seguente: (1) Secondo i dati di osservazione e il modello generale y(k)-y(k-1)= φ( k-1) [u(k-1)-u(k-2)] Utilizzando un metodo di stima appropriato, si ottiene una stima di φ(k-1) φ(k-1). (2) Per trovare il valore previsto φ*(k) di φ(k-1) un passo avanti, un metodo semplice consiste nel prendere φ*(k) = φ*(k-1) Quando si cerca la legge di controllo, put *(k) è ancora registrato come φ(k). (3) Applicare la legge di controllo al sistema S e ottenere il nuovo output y(k+1). Quindi si ottiene un nuovo insieme di dati {y(k+1),u(k)}. Ripetendo (1), (2) e (3) sulla base di questo nuovo insieme di dati si possono ottenere nuovi dati {y(k+2), u(k+1)} e così via. Fintanto che il sistema S soddisfa determinate condizioni, sotto l'azione di questa procedura, l'uscita y(k) del sistema s si avvicinerà gradualmente a y[sub]0[/sub]. 4.4 Progettazione del programma di controllo. La maggior parte dei controllori attualmente utilizzati nel controllo dei processi di produzione industriale sono i classici regolatori PID e le loro varianti. Per i sistemi che non sono severamente accoppiati, l'effetto di controllo dei regolatori PID può essere comunque soddisfacente. , Ma per i sistemi con accoppiamento severo, il regolatore PID appare impotente. Quanto segue utilizza il regolatore PID come punto di riferimento per confrontare il controller senza modello con il regolatore PID per dimostrare che il controller senza modello ha un disaccoppiamento e una resistenza migliori. Capacità di interferenza. Diagramma di flusso del controllo senza modello [align=center] Figura 3 Diagramma di flusso del controllo senza modello [/align] 5. Risultati del test Ecco un confronto di simulazione delle capacità di disaccoppiamento del controller senza modello e del regolatore PID. Per equità di confronto, i parametri del controller senza modello e del regolatore PID vengono regolati a uno stato migliore e vengono controllati i seguenti sistemi [1] (4-5): I risultati del controllo sono mostrati nella Figura 4 e nella Figura 5 [align=center] u(t ) Y(t) Fig. 4 Risultato della simulazione della situazione di controllo PID u(t) y(t) Fig. 5 Diagramma di simulazione del controllo model-free[/align] Dai risultati della simulazione, si può chiaramente vedere che il controller model-free e il regolatore PID sono l'uno di fronte all'altro. Il controllo del sistema lineare ha ricevuto buoni risultati, ma la capacità di controllo del metodo di controllo senza modello per la situazione di accoppiamento non lineare è molto più forte di quella del regolatore PID. 6. Conclusione Il controllo model-free è adatto per il controllo non lineare e le sue regole di controllo non hanno bisogno di determinare il modello di un oggetto specifico. Ha una stabilità abbastanza buona e una capacità anti-interferenza per il controllo di oggetti non lineari come gli alimentatori a commutazione. L'introduzione di strategie di controllo model-free ha creato un ampio spazio per lo sviluppo di alimentatori a commutazione.