Penelitian tentang Kontrol Catu Daya Switching Tanpa Model

Artikel ini menyajikan metode kontrol tanpa model untuk mengganti catu daya. Pengontrol adaptif non-pemodelan, juga dikenal sebagai pengontrol model-bebas, pendekatan ini memecahkan kendala kontrol PID dan menunjukkan arah pengembangan baru untuk pengembangan catu daya switching. Kata kunci: power supply switching, kontrol PID, kontrol model-free, PWM [b][align=center]Penelitian Switchiing Power Supply Berdasarkan Model Free Controller ZHANG ke ,QI Xing-Guang (Shandong Institute of Light Industry,Shandong,Jinan , 250353[/align][/b] Abstrak: Makalah ini menyajikan metode perancangan model catu daya sakelar bebas. Model pengontrol adaptif bebas disebut juga pengontrol adaptif non_modeling, pendekatan tersebut membatalkan konsep PID, Menunjukkan arah baru untuk perkembangan catu daya sakelar Kata kunci: catu daya switching, kontrol PID, pengontrol model bebas, PWM 1. Pendahuluan Dengan pesatnya perkembangan teknologi elektronika daya, peralatan elektronika daya semakin erat kaitannya dengan pekerjaan dan kehidupan masyarakat, dan peralatan elektronika Catu daya yang andal sangat diperlukan. Catu daya switching adalah jenis catu daya yang menggunakan teknologi elektronika daya modern untuk mengontrol rasio waktu pengaktifan dan penonaktifan transistor untuk menjaga kestabilan o tegangan keluaran. Catu daya switching umumnya dikendalikan oleh IC kontrol modulasi lebar pulsa (PWM) dan MOSFET. Komposisi. Mayoritas bagian kontrol catu daya switching dirancang dan bekerja sesuai dengan sinyal analog. Kerugiannya adalah kemampuan anti-interferensi sangat buruk. Karena perkembangan pesat teknologi kontrol komputer, pemrosesan dan kontrol sinyal digital telah menunjukkan keuntungan yang jelas: nyaman untuk komputer Pemrosesan dan kontrol, fleksibilitas desain sangat meningkat, debugging perangkat lunak nyaman, dll., dan kontrol PID muncul. Itu membuat catu daya switching berkembang ke arah digitalisasi, kecerdasan, dan multi-fungsi. Ini tidak diragukan lagi meningkatkan kinerja dan keandalan catu daya switching. Tetapi Karena catu daya switching itu sendiri adalah objek non-linear, pembentukan model yang akurat cukup sulit, dan pemrosesan perkiraan sering digunakan, dan sistem catu daya dan perubahan bebannya tidak pasti, sehingga seringkali sulit untuk menggunakan metode kontrol PID analog atau digital yang disebutkan di atas. Parameter regulator PID berubah sesuai. Efek kontrolnya tidak ideal. Kontrol bebas model yang baru-baru ini dikembangkan [1] adalah metode kontrol yang menjanjikan. Itu tidak bergantung pada model matematika dari objek yang dikendalikan, dan mengintegrasikan pemodelan dan kontrol. Untuk beberapa struktur Variabel yang kompleks atau tidak pasti sangat cocok untuk sistem yang sulit untuk dijelaskan dengan model matematika yang akurat. Sistem kontrol catu daya switching ditingkatkan, yang tidak hanya memenuhi persyaratan kinerja tinggi dan keandalan yang tinggi dari catu daya switching. 2. Prinsip kerja catu daya switching Diagram blok prinsip catu daya switching ditunjukkan pada Gambar 1. Tegangan grid diubah menjadi input tegangan DC ke konverter frekuensi tinggi melalui penyearah dan filter di loop input , dan konverter frekuensi tinggi mengubah tegangan DC input menjadi tegangan gelombang persegi pulsa frekuensi tinggi, yang melewati pulsa frekuensi tinggi dalam loop output. Penyearah frekuensi dan filter menjadi tegangan DC untuk mensuplai beban. [align=center] Gambar 1 Prinsip kerja switching power supply[/align] Control loop dengan mikrokomputer sebagai inti, sampel tegangan output dan arus dari switching power supply dengan dukungan perangkat lunak kontrol, dan membandingkan dengan data yang diberikan, dan kemudian Untuk menyesuaikan dan mengontrol inverter, ubah frekuensi konduksi atau waktu konduksi/cut-off MOSFET untuk menstabilkan output, dan pantau status kerja catu daya switching. 3. Komposisi sistem perangkat keras catu daya switching Sistem kontrol catu daya switching dapat memilih mikroprosesor yang berbeda sesuai dengan situasi proyek yang sebenarnya. Diagram blok prinsip komposisinya ditunjukkan seperti pada Gambar 2. Rangkaian power-on/reset menyediakan catu daya yang stabil dan fungsi reset ke mikroprosesor. Umpan balik tegangan keluaran digunakan untuk mengatur nilai tegangan keluaran dan menjaga kestabilan tegangan keluaran. Rangkaian umpan balik arus memiliki fungsi yang mirip dengan umpan balik tegangan. Sirkuit tampilan tabung digital dan sirkuit input keyboard mewujudkan fungsi interaksi manusia-komputer. Rangkaian penggerak keluaran PWM mengeluarkan pulsa untuk mengontrol penyalaan dan penonaktifan. Ketika tegangan keluaran lebih tinggi dari tegangan yang dibutuhkan, lebar pulsa keluaran berkurang, sehingga mengurangi tegangan keluaran; ketika tegangan output lebih rendah dari tegangan yang dibutuhkan, pulsa output Lebar meningkat, sehingga meningkatkan tegangan output. [align=center] Gambar 2[/align] 4. Prinsip kendali bebas model 4.1 Gambaran umum kendali bebas model Dalam desain hukum kendali, umumnya diperlukan untuk membuat model matematis dari sistem dinamis. Metode klasik mensyaratkan bahwa model matematika ini harus ditetapkan terlebih dahulu, paling tidak strukturnya harus ditentukan terlebih dahulu. Dan semakin akurat modelnya, semakin baik. Rancangan hukum kendali bebas model menerobos batasan bahwa hukum kendali mensyaratkan model matematis dibuat seakurat mungkin terlebih dahulu. Prosedur pemodelan kami dilakukan dengan kontrol umpan balik. Model matematika awal mungkin tidak akurat, tetapi harus dipastikan bahwa hukum kontrol yang dirancang memiliki tingkat konvergensi tertentu. Hukum kontrol bebas model yang kami rancang adalah untuk mengontrol saat pemodelan. Setelah mendapatkan data observasi baru, modelkan kembali. Kontrol. Lanjutkan dengan cara ini, sehingga model matematika yang diperoleh setiap kali secara bertahap akurat, sehingga kinerja hukum kontrol juga meningkat. Kami menyebut prosedur ini sebagai prosedur terintegrasi dari pemodelan waktu nyata dan kontrol umpan balik. 4.2 Pendekatan terpadu pemodelan dan kontrol adaptif Dalam referensi, model umum berikut diusulkan: y(k)-y(k-1)=φ(k-1)[u(k-1)- u(k- 2)] (4-1) Tanpa menghilangkan keumuman, diasumsikan bahwa waktu tunda sistem dinamik terkontrol S adalah 1, y(k) adalah output satu dimensi dari sistem S, dan u(k-1) adalah P Wei kehilangan orang. (k) adalah parameter karakteristik, yang diestimasi secara online menggunakan algoritma identifikasi tertentu, dan k adalah waktu diskrit. Kita akan melihat bahwa (k) memiliki signifikansi matematis dan rekayasa yang jelas dalam prosedur integrasi identifikasi dan kontrol dari koreksi umpan balik identifikasi waktu nyata. 4.3 Integrasi pemodelan waktu nyata dan kontrol umpan balik Secara khusus, kerangka integrasi pemodelan dan kontrol umpan balik kami adalah sebagai berikut: (1) Menurut data observasi dan model umum y(k)-y(k-1)= ( k-1) [u(k-1)-u(k-2)] Dengan menggunakan metode estimasi yang sesuai, diperoleh estimasi (k-1) (k-1). (2) Untuk mencari nilai prediksi *(k) dari (k-1) satu langkah ke depan, metode sederhana adalah dengan mengambil *(k) = *(k-1) Saat mencari hukum kendali, kita put *(k) masih dicatat sebagai (k). (3) Terapkan hukum kendali pada sistem S, dan dapatkan keluaran baru y(k+1). Jadi satu set data baru {y(k+1),u(k)} diperoleh. Pengulangan (1), (2) dan (3) berdasarkan kumpulan data baru ini dapat menghasilkan data baru {y(k+2), u(k+1)} dan seterusnya. Selama sistem S memenuhi kondisi tertentu, di bawah tindakan prosedur ini, output y(k) dari sistem s secara bertahap akan mendekati y[sub]0[/sub]. 4.4 Desain program pengontrol. Sebagian besar pengontrol yang saat ini digunakan dalam kontrol proses produksi industri adalah regulator PID klasik dan variannya. Untuk sistem yang tidak digabungkan secara parah, efek kontrol dari regulator PID masih dapat memuaskan. , Tetapi untuk sistem dengan kopling yang parah, regulator PID tampak tidak berdaya. Berikut ini menggunakan regulator PID sebagai patokan untuk membandingkan pengontrol bebas model dengan pengatur PID untuk menunjukkan bahwa pengontrol bebas model memiliki decoupling dan resistansi yang lebih baik. Kemampuan interferensi. Diagram alir kontrol bebas model [align=center] Gambar 3 Diagram alir kontrol bebas model[/align] 5. Hasil pengujian Berikut adalah perbandingan simulasi kemampuan decoupling dari pengontrol bebas model dan regulator PID. Untuk keadilan perbandingan, Parameter pengontrol model-bebas dan pengatur PID disesuaikan ke keadaan yang lebih baik, dan sistem berikut [1] (4-5) dikendalikan: Hasil kontrol ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5 [align=center] u(t ) Y(t) Gambar 4 Hasil simulasi situasi kendali PID u(t) y(t) Gambar 5 Diagram simulasi kendali bebas model[/align] Dari hasil simulasi, dapat dilihat dengan jelas bahwa pengontrol bebas model dan pengatur PID berlawanan satu sama lain. Kontrol sistem linier telah menerima hasil yang baik, tetapi kemampuan kontrol metode kontrol bebas model untuk situasi kopling nonlinier jauh lebih kuat daripada regulator PID. 6. Kesimpulan Kontrol bebas model cocok untuk kontrol nonlinier, dan aturan kontrolnya tidak perlu menentukan model objek tertentu. Ini memiliki stabilitas yang cukup baik dan kemampuan anti-interferensi untuk kontrol objek nonlinier seperti switching catu daya. Pengenalan strategi kontrol model-bebas telah menciptakan ruang yang luas untuk pengembangan catu daya switching.