Investigación sobre el control sin modelos de la fuente de alimentación de conmutación

Este artículo presenta un método de control sin modelo para cambiar las fuentes de alimentación. Controlador adaptativo no modelado, también conocido como controlador sin modelo, este enfoque rompe las restricciones del control PID y señala una nueva dirección de desarrollo para el desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas. Palabras clave: fuente de alimentación de conmutación, control PID, control sin modelo, PWM [b][align=center]Investigación de la fuente de alimentación de conmutación basada en el controlador libre de modelo ZHANG ke ,QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry,Shandong,Jinan, 250353[/align][/b] Resumen: Este documento presenta un método de diseño de una fuente de alimentación de interruptor libre de modelo. Modelo de controlador adaptativo libre también llamado non_modeling controlador adaptativo,el enfoque cancelar los conceptos de PID, Señaló una nueva dirección para el desarrollo de la fuente de alimentación del interruptor. Palabras clave: fuente de alimentación de conmutación, control PID, controlador libre de modelo, PWM 1. Introducción Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica de potencia, los equipos electrónicos de potencia están cada vez más estrechamente relacionados con el trabajo y la vida de las personas, y los equipos electrónicos son indispensables un suministro de energía fiable. La fuente de alimentación de conmutación es un tipo de fuente de alimentación que utiliza la tecnología electrónica de potencia moderna para controlar la relación de tiempo de encendido y apagado de los transistores de conmutación para mantener un voltaje de salida estable. Las fuentes de alimentación de conmutación generalmente se controlan mediante CI de control de modulación de ancho de pulso (PWM) y MOSFET. composición. La mayoría de la parte de control de la fuente de alimentación de conmutación está diseñada y trabajada de acuerdo con señales analógicas. La desventaja es que la capacidad anti-interferencia es muy pobre. Debido al rápido desarrollo de la tecnología de control informático, el procesamiento y control de señales digitales ha mostrado ventajas obvias: conveniente para computadoras Procesamiento y control, la flexibilidad de diseño se ha mejorado en gran medida, la depuración de software es conveniente, etc., y aparece el control PID. Hace que la fuente de alimentación de conmutación se desarrolle en la dirección de la digitalización, la inteligencia y la multifunción. Esto, sin duda, mejora el rendimiento y la fiabilidad de la fuente de alimentación conmutada. Pero dado que la fuente de alimentación de conmutación en sí es un objeto no lineal, el establecimiento de su modelo preciso es bastante difícil, y el procesamiento aproximado se utiliza a menudo, y su sistema de fuente de alimentación y los cambios de carga son inciertos, por lo que a menudo es difícil utilizar los métodos de control PID analógicos o digitales mencionados anteriormente. Los parámetros del regulador PID cambian en consecuencia. El efecto de control no es ideal. El control modelo-libre recientemente desarrollado [1] es un método de control prometedor. No se basa en el modelo matemático del objeto controlado e integra el modelado y el control. Para algunos complejos La estructura variable o incierta es muy adecuada para sistemas que son difíciles de describir con modelos matemáticos precisos. Se ha mejorado el sistema de control de la fuente de alimentación de conmutación, que no solo cumple con los requisitos de alto rendimiento y alta fiabilidad de la fuente de alimentación de conmutación. 2. El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación El diagrama de bloques principal de la fuente de alimentación de conmutación se muestra en la Figura 1. El voltaje de la red se convierte en una entrada de voltaje de CC al convertidor de alta frecuencia a través del rectificador y el filtro en el bucle de entrada, y el convertidor de alta frecuencia convierte el voltaje de CC de entrada en un voltaje de onda cuadrada de pulso de alta frecuencia, que pasa a través del pulso de alta frecuencia en el bucle de salida. El rectificador de frecuencia y el filtro se convierten en voltaje de CC para suministrar carga. [alinear = centro] Figura 1 El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación[/align] El bucle de control con microordenador como núcleo, muestrea el voltaje de salida y la corriente de la fuente de alimentación de conmutación con el apoyo del software de control, y luego se compara con los datos dados, y luego para ajustar y controlar el inversor, cambie la frecuencia de conducción o el tiempo de conducción / corte del MOSFET para estabilizar la salida y supervise el estado de funcionamiento de la fuente de alimentación de conmutación. 3. La composición del sistema de hardware de la fuente de alimentación de conmutación El sistema de control de la fuente de alimentación de conmutación puede elegir diferentes microprocesadores de acuerdo con la situación real del proyecto. Su diagrama de bloques del principio de composición se muestra como en la Fig. 2. El circuito de encendido/restablecimiento proporciona una fuente de alimentación estable y una función de restablecimiento al microprocesador. La retroalimentación de voltaje de salida se utiliza para ajustar el valor de voltaje de salida y mantener el voltaje de salida estable. El circuito de realimentción de corriente tiene una función similar a la de la retroalimentación de voltaje. El circuito de visualización del tubo digital y el circuito de entrada del teclado realizan la función de interacción humano-computadora. El circuito de accionamiento de salida PWM emite pulsos para controlar la conmutación de encendido y apagado. Cuando el voltaje de salida es más alto que el voltaje requerido, el ancho del pulso de salida se reduce, reduciendo así el voltaje de salida; cuando el voltaje de salida es menor que el voltaje requerido, el pulso de salida El ancho se incrementa, aumentando así el voltaje de salida. [alinear = centro] Figura 2[/align] 4. Principio de control libre de modelos 4.1 Visión general del control libre de modelos En el diseño de la ley de control, generalmente es necesario establecer un modelo matemático de un sistema dinámico. Los métodos clásicos requieren que este modelo matemático se establezca de antemano, al menos su estructura debe determinarse de antemano. Y cuanto más preciso sea el modelo, mejor. El diseño de la ley de control libre de modelos rompe la restricción de que la ley de control requiere que el modelo matemático se establezca con la mayor precisión posible de antemano. Nuestros procedimientos de modelado se llevan a cabo con control de retroalimentación. El modelo matemático inicial puede ser inexacto, pero debe asegurarse de que la ley de control diseñada tenga un cierto grado de convergencia. La ley de control libre de modelos que diseñamos es para controlar mientras modelamos. Después de obtener nuevos datos de observación, modele de nuevo. control. Continuar de esta manera, de manera que el modelo matemático obtenido cada vez sea poco a poco preciso, de modo que también se mejore el rendimiento de la ley de control. Llamamos a este procedimiento un procedimiento integrado de modelado en tiempo real y control de retroalimentación. 4.2 El enfoque integrado de modelado y control adaptativo En la referencia, se propone el siguiente modelo general: y(k)-y(k-1)=φ(k-1)[u(k-1)- u(k-2)] (4-1) Sin pérdida de generalidad, se supone que el retardo de tiempo del sistema dinámico controlado S es 1, y(k) es la salida unidimensional del sistema S, y u(k-1) es P Wei pierde personas. φ(k) es un parámetro característico, que se estima en línea utilizando un determinado algoritmo de identificación, y k es un tiempo discreto. Veremos que φ(k) tiene una importancia matemática y de ingeniería obvia en los procedimientos de integración de identificación y control de la corrección de retroalimentación en tiempo real de identificación en tiempo real. 4.3 Integración del modelado en tiempo real y el control de retroalimentación Específicamente, el marco de nuestra integración de modelado y control de retroalimentación es el siguiente: (1) De acuerdo con los datos de observación y el modelo general y(k)-y(k-1)=φ( k-1) [u(k-1)-u(k-2)] Utilizando un método de estimación apropiado, se obtiene una estimación de φ(k-1) φ(k-1). (2) Para encontrar el valor predicho φ*(k) de φ(k-1) un paso adelante, un método simple es tomar φ*(k) = φ*(k-1) Al buscar la ley de control, ponemos φ*(k) todavía se registra como φ(k). (3) Aplicar la ley de control al sistema S, y obtener la nueva salida y(k+1). Así se obtiene un nuevo conjunto de datos {y(k+1),u(k)}. Repitiendo (1), (2) y (3) sobre la base de este nuevo conjunto de datos puede obtener nuevos datos {y(k+2), u(k+1)} y así sucesivamente. Mientras el sistema S satisfaga ciertas condiciones, bajo la acción de este procedimiento, la salida y(k) del sistema s se acercará gradualmente a y[sub]0[/sub]. 4.4 Diseño del programa del regulador. La mayoría de los controladores utilizados actualmente en el control de procesos de producción industrial son reguladores PID clásicos y sus variantes. Para los sistemas que no están severamente acoplados, el efecto de control de los reguladores PID todavía puede ser satisfactorio. , Pero para los sistemas con acoplamiento severo, el regulador PID parece impotente. A continuación se utiliza el regulador PID como punto de referencia para comparar el controlador libre de modelos con el regulador PID para mostrar que el controlador libre de modelos tiene un mejor desacoplamiento y resistencia. Capacidad de interferencia. Diagrama de flujo de control sin modelo [align=center] Figura 3 Diagrama de flujo de control sin modelo[/align] 5. Resultados de las pruebas Aquí hay una comparación de simulación de las capacidades de desacoplamiento del controlador sin modelo y el regulador PID. Para la equidad de la comparación, los parámetros del controlador libre de modelos y el regulador PID se ajustan a un mejor estado, y se controlan los siguientes sistemas [1] (4-5): Los resultados del control se muestran en la Figura 4 y la Figura 5 [align=center] u(t ) Y(t) Fig. 4 Resultado de la simulación de la situación de control PID u(t) y(t) Fig. 5 Diagrama de simulación de control sin modelo[/align] De los resultados de la simulación, se puede ver claramente que el controlador libre de modelos y el regulador PID son opuestos entre sí. El control del sistema lineal ha recibido buenos resultados, pero la capacidad de control del método de control libre de modelos para la situación de acoplamiento no lineal es mucho más fuerte que la del regulador PID. 6. Conclusión El control libre de modelos es adecuado para el control no lineal, y sus reglas de control no necesitan determinar el modelo de un objeto específico. Tiene bastante buena estabilidad y capacidad anti-interferencia para el control de objetos no lineales como fuentes de alimentación de conmutación. La introducción de estrategias de control sin modelos ha creado un amplio espacio para el desarrollo de fuentes de alimentación conmutadas.