boost變換器建模及其非線性控制方法-免費(fèi)閱讀
【正文】 尤其是他對(duì)我們耐心執(zhí)著的態(tài)度使我深受鼓舞。結(jié) 論本文提出一種新型Boost 變換器非線性電流控制方法。本節(jié)中使用的是滯環(huán)控制。 臨界靈敏度法當(dāng)已知系統(tǒng)的臨界比例增益和振蕩周期時(shí)，也可用經(jīng)驗(yàn)整定公式確定PID控制器的參數(shù)。 PID參數(shù)整定方法PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。3 基于線性控制方法設(shè)計(jì)Boost變換器控制器在生產(chǎn)過程中，PID控制是一種最為普遍采用的控制方法，在冶金機(jī)械等行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。因此，Boost變換器的輸入電流就是升壓電感三電流的平均值。 基于Matlab的Boost變換器狀態(tài)空間建模Matlab提供了很多仿真工具箱，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)分析，在各種仿真工具中應(yīng)用最為廣泛，功能最為強(qiáng)大。由于開關(guān)管導(dǎo)通，二極管陽(yáng)極接Vs負(fù)極，二極管承受反向電壓，所以電容不能通過開關(guān)管放電。此時(shí), MATLAB可以看作是一個(gè)交互式的數(shù)學(xué)終端，簡(jiǎn)單來說，一個(gè)功能強(qiáng)大的“計(jì)算器”。 在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)：這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱．包括各種初等函數(shù)的算法，也包括矩陣運(yùn)算、矩陣分析等高層次數(shù)學(xué)算法。Math Works公司此舉加快結(jié)束了國(guó)際上數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長(zhǎng)期爭(zhēng)論，促成了兩種計(jì)算的互補(bǔ)發(fā)展新時(shí)代。 到九十年代初期，在國(guó)際上30幾個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，MATLAB在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，而Mathematical和Maple則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。與利用c語(yǔ)言或Fortran語(yǔ)言作數(shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)相比，利用MATLAB可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。傳統(tǒng)控制缺乏和難于實(shí)現(xiàn)通過自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織等方法來調(diào)整控制策略和行動(dòng)，自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織功能和容錯(cuò)能力較弱，它將整個(gè)系統(tǒng)置于固定的控制算法和模型框架下，靈活性和應(yīng)變能力較差。然而該模型與原電路拓?fù)湎嗳ド踹h(yuǎn)，不易理解，且連續(xù)和斷續(xù)導(dǎo)通兩種模式的等效電路也不相同。按額定功率的大小來劃分，DC/DC可分為750W以上、750W～1W和1W以下3大類。因此對(duì)于這方面的研究和改進(jìn)有很廣泛的應(yīng)用前景和研究潛力[8]。傳統(tǒng)的開關(guān)電源，一般是基于PI控制方法設(shè)計(jì)，利用DC/DC變換的小信號(hào)模型，然而研究表明，因?yàn)镈C/DC變換器本質(zhì)是非線性的，因此基于小信號(hào)模型設(shè)計(jì)出來的控制器，不能保證系統(tǒng)在輸入和負(fù)載大范圍變化下的穩(wěn)定性[6]。所以，盡可能地降低噪聲影響是開關(guān)電源的有一發(fā)展方向。因此高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向[3]。等對(duì)供電電壓都有一定的要求。至于精密的電子儀器，對(duì)供電電壓的要求更為嚴(yán)格。高可能性：開關(guān)電源使用的元器件比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍，因此提高了可靠性。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與控制：采用CAA和CDD技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開關(guān)電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況。由于這些問題的存在，研究人員不斷尋找更為有效的控制策略。 BOOST型DC/DC變換器的應(yīng)用范圍DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵、列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制，同時(shí)使上述控制具有加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，DC/DC變換器在低功率范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC變換器的增長(zhǎng)率最高，這是因?yàn)樗鼈兇罅坑糜谥绷鳒y(cè)量和測(cè)試設(shè)備、計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和軍事通訊系統(tǒng)。此外狀態(tài)空間平均法要求開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于電路的自然頻率，若兩者頻率接近，則該方法失效。智能控制和傳統(tǒng)控制在應(yīng)用領(lǐng)域、控制方法、知識(shí)獲取和加工、系統(tǒng)描述、性能考核及執(zhí)行等方面存在明顯的不同，主要表現(xiàn)在：1. 智能控制主要解決高度非線性、強(qiáng)不確定性和復(fù)雜系統(tǒng)控制問題，而傳統(tǒng)控制則著重解決單機(jī)自動(dòng)化、不太復(fù)雜的過程控制和大系統(tǒng)的控制問題[8]；2. 在知識(shí)獲取方面，傳統(tǒng)控制通常是通過各種定理、定律來獲取精確知識(shí)，而智能控制通常是通過直覺、學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)來獲取和積累知識(shí)，這種知識(shí)通常是非精確知識(shí)；3. 在系統(tǒng)描述上傳統(tǒng)控制通常是用基于運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、動(dòng)力學(xué)方程和傳遞函數(shù)等數(shù)學(xué)模型來描述系統(tǒng)，而智能控制系統(tǒng)則是通過經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則用符號(hào)來描述；4. 在系統(tǒng)分析研究設(shè)計(jì)和信息處理方法上，傳統(tǒng)控制理論通常應(yīng)用時(shí)域法、頻域法、根軌跡法、狀態(tài)空間法等定量方法進(jìn)行處理，而智能控制系統(tǒng)多采用學(xué)習(xí)訓(xùn)練、邏輯推理、判斷、決策等符號(hào)加工的方法[9]；5. 在執(zhí)行和性能指標(biāo)方面，傳統(tǒng)控制有穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)等嚴(yán)格的性能指標(biāo)，智能控制無統(tǒng)一的性能指標(biāo)，而注意目的和行為的達(dá)到。在美國(guó)的一些大學(xué)里，MATLAB正在成為對(duì)數(shù)值線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進(jìn)行輔助教學(xué)的有益工具。MathCAD因其提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。4． 構(gòu)造了Notebook。 MATLAB應(yīng)用程序接口(API)：這是MATLAB為用戶提供的一個(gè)函數(shù)庫(kù)，使得用戶能夠在MATLAB環(huán)境中使用c程序或FORTRAN程序，包括從MATLAB中調(diào)用于程序(動(dòng)態(tài)鏈接)，讀寫MAT文件的功能。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。然后在命令窗口或其它函數(shù)中直接調(diào)用[11]。開關(guān)S轉(zhuǎn)換到位置b時(shí)，構(gòu)成電路如2(b)所示，由于線圈L中的磁場(chǎng)將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持iL不變。Matlab仿真一般有兩種方法：用S函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)和用MATLAB模塊化實(shí)現(xiàn)。開關(guān)管Q和二極管D輪流工作，開關(guān)管導(dǎo)通，流過它的電流就是iL；開關(guān)管截至?xí)r，流過D的電流也是iL。由于PID控制算法的日趨成熟，本章只對(duì)PID控制原理及其參數(shù)自整定的幾種常用方法做簡(jiǎn)要介紹，并設(shè)計(jì)Boost變換器的PI控制器。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)問和微分時(shí)間的大小。整定公式為： （）其中，比例增益和振蕩周期．一般由實(shí)驗(yàn)或頻率特性分析確定。4 系統(tǒng)仿真研究本文選定臨界靈敏度法進(jìn)行參數(shù)整定，取定電路參數(shù)為：仿真的參數(shù)數(shù)據(jù)：E=
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