מחקר על שליטה ללא מודל באספקת חשמל מיתוג

מאמר זה מציג שיטת בקרה ללא מודל להחלפת ספקי כוח. בקר אדפטיבי שאינו דוגמן, הידוע גם בשם בקר ללא מודל, גישה זו שוברת את האילוצים של בקרת PID ומצביעה על כיוון פיתוח חדש לפיתוח ספקי כוח מיתוגיים. מילות מפתח: החלפת ספק כוח, בקרת PID, שליטה ללא מודל, PWM [b] [align = center] מחקר על אספקת חשמל מיתוגית המבוססת על בקר ללא מודל ZHANG ke, QI Xing-Guang (מכון שאנדונג לתעשייה קלה, שאנדונג, ג'ינאן , 250353 [/ align] [/ b] תקציר: מאמר זה מציג שיטה לעיצוב אספקת חשמל ללא מתג מודל. בקר מסתגל ללא דגמים נקרא גם בקר מסתגל שאינו מודל, הגישה מבטלת את המושגים של PID, הצביעה על כיוון חדש עבור פיתוח אספקת חשמל למתגים. מילות מפתח: החלפת ספק כוח, בקרת PID, בקר חופשי למודל, PWM 1. מבוא עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית חשמל אלקטרונית, ציוד אלקטרוני כוח קשור יותר ויותר לעבודה ולחיים של אנשים, וציוד אלקטרוני הוא אספקת חשמל אמינה היא הכרחית. מיתוג אספקת חשמל הוא סוג של ספק כוח המשתמש בטכנולוגיה אלקטרונית כוח מודרנית כדי לשלוט ביחס הזמן של הפעלה וכיבוי של טרנזיסטורים בכדי לשמור על יציבות מתח יציאה. ספקי כוח מיתוגיים נשלטים בדרך כלל על ידי בקרת ICs ו- MOSFET לבקרת אפנון רוחב הדופק (PWM). הרכב. חלקו הגדול של חלק בקרת אספקת החשמל המיתוג מתוכנן ועובד על פי אותות אנלוגיים. החיסרון הוא שיכולת האנטי-הפרעה מאוד ירודה. עקב ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית בקרת המחשבים, עיבוד ובקרה של אותות דיגיטליים הראו יתרונות ברורים: נוח למחשבים עיבוד ובקרה, גמישות העיצוב משופרת מאוד, ניפוי באגים בתוכנה וכו 'ונמצא בקרת PID. זה גורם לאספקת החשמל המיתוגית להתפתח לכיוון של דיגיטציה, מודיעין ורב פונקציות. זה ללא ספק משפר את הביצועים והאמינות של ספק הכוח המיתוג. אך מכיוון שספק הכוח המיתוג עצמו הוא אובייקט לא ליניארי, הקמת המודל המדויק שלו היא די קשה, ולעיתים קרובות נעשה שימוש בעיבוד משוער, ומערכת אספקת החשמל שלה ושינויים בעומס אינם ודאיים, ולכן לעתים קרובות קשה להשתמש שיטות בקרת PID אנלוגיות או דיגיטליות לעיל. הפרמטרים של הרגולטור PID משתנים בהתאם. אפקט הבקרה אינו אידיאלי. הפיקוח ללא מודלים שפותח לאחרונה [1] הוא שיטת בקרה מבטיחה. הוא אינו מסתמך על המודל המתמטי של האובייקט הנשלט, ומשלב דוגמנות ושליטה. עבור מבנה משתנה או לא ברור מורכב, מתאים מאוד למערכות שקשה לתאר בעזרת מודלים מתמטיים מדויקים. מערכת הבקרה של ספק הכוח המיתוג משופרת, שאינה עונה רק על הדרישות של ביצועים גבוהים ואמינות גבוהה של ספק הכוח המיתוג. 2. עקרון העבודה של ספק הכוח המיתוג דיאגרמת הבלוקים העיקרית של ספק הכוח המיתוג מוצגת באיור 1. מתח הרשת מומר לקלט מתח DC לממיר בתדר גבוה דרך המיישר והמסנן בלולאת הכניסה , וממיר התדרים הגבוהים ממיר את מתח DC הקלט למתח גל מרובע בדופק בתדירות גבוהה, העובר דרך הדופק בתדירות גבוהה בלולאת הפלט. מיישר תדרים ומסנן הופכים למתח DC כדי לספק עומס. [align = center] איור 1 עקרון העבודה של החלפת ספק כוח [/ align] לולאת הבקרה עם המיקרו-מחשב כליבה, דוגמת את מתח המוצא והזרם של ספק הכוח המיתוג בתמיכת תוכנת הבקרה, ומשווה עם נתונים נתונים ולאחר מכן כדי לכוונן ולשלוט בממיר, שנה את תדר ההולכה או את זמן ההולכה / הניתוק של ה- MOSFET כדי לייצב את התפוקה ולפקח על מצב העבודה של ספק הכוח המיתוג. 3. הרכב מערכת החומרה לאספקת חשמל מיתוג מערכת בקרת אספקת החשמל המיתוגית יכולה לבחור מיקרו-מעבדים שונים בהתאם למצב הפרויקט בפועל. דיאגרמת הבלוק של עיקרון ההרכב שלה מוצגת כמו באיור 2. מעגל ההפעלה / האיפוס מספק אספקת חשמל יציבה ופונקציית איפוס למעבד. משוב מתח המוצא משמש להתאמת ערך מתח המוצא ולשמירה על יציבות מתח המוצא. למעגל המשוב הנוכחי פונקציה דומה למשוב המתח. מעגל תצוגת הצינור הדיגיטלי ומעגל קלט המקלדת מממשים את הפונקציה של אינטראקציה בין אדם למחשב. מעגל כונן הפלט PWM מוציא פולסים לבקרת ההפעלה והכיבוי. כאשר מתח המוצא גבוה מהמתח הנדרש, רוחב דופק המוצא מצטמצם ובכך מפחית את מתח המוצא; כאשר מתח המוצא נמוך מהמתח הנדרש, דופק המוצא רוחב גדל, ובכך מגביר את מתח המוצא. [align = center] איור 2 [/ align] 4. עקרון שליטה ללא מודל 4.1 סקירה כללית של שליטה ללא מודל בתכנון חוק הבקרה, בדרך כלל יש צורך להקים מודל מתמטי של מערכת דינמית. שיטות קלאסיות מחייבות לקבוע מראש את המודל המתמטי הזה, לפחות לקבוע את מבנהו מראש. וככל שהמודל מדויק יותר, כך טוב יותר. תכנון חוק הפיקוח ללא מודלים פורץ את המגבלה לפיה חוק הפיקוח מחייב לקבוע את המודל המתמטי בצורה מדויקת ככל האפשר מראש. נהלי הדוגמנות שלנו מתבצעים עם בקרת משוב. המודל המתמטי הראשוני יכול להיות לא מדויק, אך יש לוודא שלחוק השליטה המתוכנן יש מידה מסוימת של התכנסות. חוק השליטה ללא מודלים שתכננו הוא לשלוט תוך כדי דוגמנות. לאחר קבלת נתוני תצפית חדשים, דגם שוב. לִשְׁלוֹט. המשך בדרך זו, כך שהמודל המתמטי המתקבל בכל פעם יהיה מדויק בהדרגה, כך שגם ביצועי חוק הבקרה ישתפרו. אנו מכנים הליך זה הליך משולב של מידול בזמן אמת ובקרת משוב. 4.2 הגישה המשולבת של דוגמנות ושליטה אדפטיבית בהפניה מוצע המודל הכללי הבא: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) ללא אובדן כלליות, ההנחה היא כי עיכוב הזמן של המערכת הדינמית הנשלטת S הוא 1, y (k) הוא הפלט החד-ממדי של מערכת S, ו- u (k-1) האם P Wei מאבד אנשים. φ (k) הוא פרמטר אופייני, אשר נאמד באופן מקוון באמצעות אלגוריתם זיהוי מסוים, ו- k הוא זמן נפרד. נראה כי ל- φ (k) יש משמעות מתמטית והנדסית ברורה בהליכי שילוב זיהוי ובקרה של תיקון משוב בזמן אמת בזיהוי בזמן אמת. 4.3 שילוב של דוגמנות ובקרת משוב בזמן אמת באופן ספציפי, מסגרת השילוב שלנו בין דוגמנות לבקרת משוב היא כדלקמן: (1) על פי נתוני התצפית והמודל הכללי y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] באמצעות שיטת הערכה מתאימה מתקבלת אומדן של φ (k-1) φ (k-1). (2) כדי למצוא את הערך החזוי φ * (k) של φ (k-1) צעד אחד קדימה, שיטה פשוטה היא לקחת φ * (k) = φ * (k-1) כאשר אנו מחפשים את חוק השליטה, אנו שים φ * (k) עדיין מוקלט כ- k (k). (3) החל את חוק הבקרה על מערכת S, וקבל את הפלט החדש y (k+1). אז מתקבלת קבוצה חדשה של נתונים {y (k+1), u (k)}. חזרה על (1), (2) ו- (3) על בסיס מערכת נתונים חדשה זו יכולה לקבל נתונים חדשים {y (k+2), u (k+1)} וכן הלאה. כל עוד המערכת S עומדת בתנאים מסוימים, תחת פעולה של הליך זה, הפלט y (k) של המערכת יתקרב בהדרגה ל- y [sub] 0 [/ sub]. 4.4 תכנון תוכנית בקר. מרבית הבקרים המשמשים כיום לבקרת תהליכי ייצור תעשייתיים הם ויסות PID קלאסיים והגרסאות שלהם. במערכות שאינן מצומדות בצורה קשה, אפקט הבקרה של ויסות ה- PID עדיין יכול להיות מספק. , אך עבור מערכות עם צימוד חמור, הרגולטור של ה- PID נראה חסר אונים. להלן משתמשים בווסת ה- PID כמדד להשוואה בין הבקר נטול הדגם לווסת ה- PID כדי להראות כי לבקר ללא הדגמים יש ניתוק ועמידות טובים יותר. יכולת הפרעה. תרשים זרימה שליטה ללא מודל [align = center] איור 3 תרשים זרימה לשליטה ללא מודל [/ align] 5. תוצאות הבדיקה הנה השוואת סימולציה של יכולות הניתוק של הבקר ללא מודל וווסת ​​ה- PID. לשם הגינות ההשוואה, הפרמטרים של הבקר ללא מודל וווסת ​​ה- PID מותאמים למצב טוב יותר, והמערכות הבאות [1] (4-5) נשלטות: תוצאות הבקרה מוצגות באיור 4 ובאיור. 5 [align = center] u (t) Y (t) איור 4 תוצאת סימולציה של מצב בקרת PID u (t) y (t) איור 5 תרשים סימולציה של שליטה ללא מודל [/ align] מתוצאות הסימולציה, ניתן לראות בבירור כי הבקר ללא מודל וווסת ​​ה- PID מנוגדים זה לזה. השליטה במערכת הליניארית קיבלה תוצאות טובות, אך יכולת הבקרה של שיטת הבקרה ללא מודל למצב צימוד לא לינארי חזקה בהרבה מזו של ויסות ה- PID. 6. מסקנה שליטה ללא מודל מתאימה לשליטה לא לינארית, וכללי הבקרה שלה אינם צריכים לקבוע את המודל של אובייקט ספציפי. יש לו יציבות טובה למדי ויכולת נגד הפרעה לשליטה על עצמים לא לינאריים כגון החלפת ספקי כוח. הכנסת אסטרטגיות בקרה ללא מודלים יצרה מרחב רחב לפיתוח ספקי כוח מיתוגיים.