Forskning om modellfri styrning av strömbrytare

Den här artikeln presenterar en modellfri styrmetod för att byta strömförsörjning. Icke-modellerande adaptiv styrenhet, även känd som modellfri styrenhet, bryter detta tillvägagångssätt begränsningarna för PID-styrning och pekar på en ny utvecklingsriktning för utveckling av strömbrytare. Nyckelord: växling av strömförsörjning, PID-kontroll, modellfri styrning, PWM [b] [align = center] Forskning om switchad strömförsörjning baserat på modellfri styrenhet ZHANG ke, QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry, Shandong, Jinan , 250353 [/ align] [/ b] Sammanfattning: Denna uppsats presenterar en metod för att designa en modellfri strömbrytare. Modelfri adaptiv styrenhet också benämnd icke-modellerande adaptiv styrenhet, metoden avbryter begreppen PID, Pekade ut en ny riktning för utveckling av strömbrytare Nyckelord: växling av strömförsörjning, PID-kontroll, modellfri styrenhet, PWM 1. Inledning Med den snabba utvecklingen av kraftelektronisk teknik är kraftelektronisk utrustning alltmer nära relaterad till människors arbete och liv, och elektronisk utrustning är Tillförlitlig strömförsörjning är oumbärlig. Strömförsörjning är en slags strömförsörjning som använder modern elektronisk kraftteknik för att styra tidsförhållandet mellan att slå på och av transistorer för att bibehålla utspänning. Strömförsörjning för omkoppling styrs vanligtvis av PWM-styr-IC: er och MOSFET: er för pulsbreddsmodulation. Sammansättning. Majoriteten av den växlande strömförsörjningsreglerdelen är utformad och arbetad enligt analoga signaler. Nackdelen är att anti-interferensförmågan är mycket dålig. På grund av den snabba utvecklingen av datorkontrollteknik har bearbetning och kontroll av digitala signaler visat uppenbara fördelar: bekvämt för datorer Bearbetning och kontroll, designflexibilitet förbättras avsevärt, programfelsökning är bekvämt etc. och PID-kontroll visas. Det får strömbrytaren att växla i riktning mot digitalisering, intelligens och multifunktion. Detta förbättrar utan tvekan prestanda och tillförlitlighet hos strömbrytaren. Men eftersom själva kopplingsströmförsörjningen är ett icke-linjärt objekt, är upprättandet av dess exakta modell ganska svår, och ungefärlig bearbetning används ofta och dess strömförsörjningssystem och belastningsförändringar är osäkra, så det är ofta svårt att använda ovan nämnda analoga eller digitala PID-kontrollmetoder. Parametrarna för PID-regulatorn ändras därefter. Kontrolleffekten är inte idealisk. Den nyligen utvecklade modellfria kontrollen [1] är en lovande kontrollmetod. Det är inte beroende av den matematiska modellen för det kontrollerade objektet och integrerar modellering och kontroll. För vissa komplexa är variabel eller osäker struktur mycket lämplig för system som är svåra att beskriva med exakta matematiska modeller. Styrsystemet för växelströmförsörjningen förbättras, vilket inte bara uppfyller kraven på hög prestanda och hög tillförlitlighet hos strömbrytaren. 2. Funktionsprincipen för växelströmförsörjningen Huvudblockschemat för växelströmförsörjningen visas i figur 1. Nätspänningen omvandlas till en likspänningsingång till högfrekvensomvandlaren genom likriktaren och filtret i ingångsslingan och högfrekvensomvandlaren omvandlar den ingående likspänningen till en högfrekvent pulsfyrkantvågsspänning, som passerar genom högfrekvenspulsen i utgångsslingan. Frekvenslikriktare och filter blir likspänning för att mata belastningen. [align = center] Figur 1 Arbetsprincipen för att byta strömförsörjning [/ align] Styrslingan med mikrodator som kärna, samplar utgångsspänningen och strömmen från växelströmförsörjningen med stöd från styrprogramvaran och jämför med givna data och sedan För att justera och styra växelriktaren, ändra ledningsfrekvensen eller ledning / avstängningstiden för MOSFET för att stabilisera utgången och övervaka kopplingsströmförsörjningens arbetsstatus. 3. Sammansättningen av det växlande strömförsörjningssystemets hårdvara Det växlande strömförsörjningssystemet kan välja olika mikroprocessorer beroende på den faktiska situationen för projektet. Dess sammansättningsprincipblockschema visas som i figur 2. Strömförsörjning / återställningskretsen ger en stabil strömförsörjning och återställningsfunktion till mikroprocessorn. Utgångsspänningsåterkopplingen används för att justera utspänningsvärdet och hålla utspänningen stabil. Strömåterkopplingskretsen har en liknande funktion som spänningsåterkopplingen. Den digitala rörskärmskretsen och tangentbordets ingångskrets inser funktionen av interaktion mellan människa och dator. PWM-utgångskretsen matar ut pulser för att styra till- och frånkoppling. När utspänningen är högre än den erforderliga spänningen reduceras utgångspulsens bredd, varigenom utspänningen reduceras; när utspänningen är lägre än den erforderliga spänningen ökar utgångspulsen Bredden ökar, vilket ökar utspänningen. [align = center] Figur 2 [/ align] 4. Modellfri kontrollprincip 4.1 Allmän översikt över modellfri kontroll I kontrollagens design är det generellt nödvändigt att upprätta en matematisk modell för ett dynamiskt system. Klassiska metoder kräver att denna matematiska modell måste fastställas i förväg, åtminstone dess struktur måste bestämmas i förväg. Och ju mer exakt modellen är, desto bättre. Utformningen av modellfri kontrollag bryter igenom begränsningen att kontrollagen kräver att den matematiska modellen ska fastställas så exakt som möjligt i förväg. Våra modelleringsprocedurer utförs med feedbackkontroll. Den ursprungliga matematiska modellen kan vara felaktig, men det måste säkerställas att den utformade kontrollagen har en viss grad av konvergens. Den modellfria kontrollagen vi utformade är att kontrollera medan du modellerar. Efter att ha fått nya observationsdata, modellera igen. Kontrollera. Fortsätt på det här sättet, så att den matematiska modellen som erhålls varje gång gradvis är korrekt, så att kontrolllagens prestanda också förbättras. Vi kallar denna procedur ett integrerat förfarande för modellering och återkopplingskontroll i realtid. 4.2 Det integrerade tillvägagångssättet för modellering och adaptiv styrning I referensen föreslås följande allmänna modell: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) Utan förlust av allmänhet antas det att tidsfördröjningen för det styrda dynamiska systemet S är 1, y (k) är den endimensionella utsignalen från systemet S och u (k-1) är P Wei förlorar människor. φ (k) är en karakteristisk parameter som uppskattas online med hjälp av en viss identifieringsalgoritm och k är en diskret tid. Vi kommer att se att φ (k) har uppenbar matematisk och teknisk betydelse i identifierings- och kontrollintegrationsprocedurerna för realtidsidentifiering-korrigering i realtid. 4.3 Integrering av realtidsmodellering och återkopplingskontroll Specifikt är ramen för vår integration av modellering och återkopplingskontroll följande: (1) Enligt observationsdata och den allmänna modellen y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] Med användning av en lämplig uppskattningsmetod erhålls en uppskattning av φ (k-1) φ (k-1). (2) För att hitta det förutsagda värdet φ * (k) av φ (k-1) ett steg framåt, är en enkel metod att ta φ * (k) = φ * (k-1) När vi söker kontrollagen, put φ * (k) spelas fortfarande in som φ (k). (3) Tillämpa kontrollagen på systemet S och få den nya utgången y (k+1). Så en ny uppsättning data {y (k+1), u (k)} erhålls. Upprepning (1), (2) och (3) på grundval av denna nya uppsättning data kan få ny data {y (k+2), u (k+1)} och så vidare. Så länge som systemet S uppfyller vissa villkor kommer systemets utgång y (k) gradvis att närma sig y [sub] 0 [/ sub] under denna procedur. 4.4 Styrningsprograms design. De flesta av de regulatorer som för närvarande används i industriell produktionskontroll är klassiska PID-regulatorer och deras varianter. För system som inte är allvarligt kopplade kan PID-regulatorernas kontrolleffekt fortfarande vara tillfredsställande. , Men för system med svår koppling verkar PID-regulatorn maktlös. Följande använder PID-regulatorn som ett riktmärke för att jämföra den modellfria styrenheten med PID-regulatorn för att visa att den modellfria styrenheten har bättre frikoppling och motstånd. Störningsförmåga. Modellfritt kontrollflödesdiagram [align = center] Figur 3 Modelfritt kontrollflödesdiagram [/ align] 5. Testresultat Här är en simuleringsjämförelse av frikopplingsfunktionerna hos den modellfria styrenheten och PID-regulatorn. För en rättvis jämförelse justeras parametrarna för den modellfria styrenheten och PID-regulatorn till ett bättre tillstånd och följande system [1] (4-5) styrs: Kontrollresultaten visas i figur 4 och figur 5 [align = center] u (t) Y (t) Fig. 4 Simuleringsresultat av PID-styrsituationen u (t) y (t) Fig. 5 Simuleringsschema för modellfri styrning [/ align] Från simuleringsresultaten, Det kan tydligt ses att den modellfria styrenheten och PID-regulatorn är motsatta till varandra. Kontrollen av det linjära systemet har fått bra resultat, men kontrollförmågan hos den modellfria styrmetoden för den icke-linjära kopplingssituationen är mycket starkare än PID-regulatorn. 6. Slutsats Modellfri kontroll är lämplig för icke-linjär kontroll, och dess regler behöver inte bestämma modellen för ett specifikt objekt. Den har ganska bra stabilitet och anti-störningsförmåga för kontroll av icke-linjära föremål som att byta strömförsörjning. Införandet av modellfria kontrollstrategier har skapat ett brett utrymme för utveckling av strömbrytare.