بحث عن التحكم الخالي من النماذج في تبديل التيار الكهربائي

تقدم هذه المقالة طريقة تحكم خالية من النماذج لتبديل مصادر الطاقة. وحدة التحكم التكيفية غير النمذجة ، والمعروفة أيضًا باسم وحدة التحكم الخالية من النماذج ، يكسر هذا النهج قيود التحكم في PID ويشير إلى اتجاه تطوير جديد لتطوير تبديل إمدادات الطاقة. الكلمات الرئيسية: تبديل مصدر الطاقة ، تحكم PID ، تحكم بدون نموذج ، PWM [ب] [محاذاة = مركز] بحث عن مصدر طاقة Switchiing استنادًا إلى نموذج التحكم الحر ZHANG ke ، QI Xing-Guang (معهد شاندونغ للصناعات الخفيفة ، شاندونغ ، جينان ، 250353 [/ align] [/ b] الملخص: تقدم هذه الورقة طريقة تصميم نموذج إمداد طاقة التبديل الحر. وحدة تحكم تكيفية خالية من النموذج تسمى أيضًا وحدة تحكم تكيفية non_modeling ، والنهج يلغي مفاهيم PID ، وأشار إلى اتجاه جديد لـ تطوير مصدر طاقة التبديل.كلمات رئيسية: تبديل مصدر الطاقة ، تحكم PID ، وحدة تحكم خالية من النموذج ، PWM 1. مقدمة مع التطور السريع لتكنولوجيا الطاقة الإلكترونية ، ترتبط المعدات الإلكترونية للطاقة ارتباطًا وثيقًا بعمل الناس وحياتهم ، والمعدات الإلكترونية هي مصدر طاقة موثوق به أمر لا غنى عنه. تبديل مصدر الطاقة هو نوع من إمدادات الطاقة التي تستخدم تكنولوجيا إلكترونية حديثة للطاقة للتحكم في النسبة الزمنية لتشغيل الترانزستورات وإيقافها للحفاظ على استقرار التيار الكهربائي. الجهد الناتج. يتم التحكم في تبديل إمدادات الطاقة بشكل عام عن طريق الدوائر المتكاملة للتحكم في تعديل عرض النبضة (PWM) ووحدات MOSFET. تكوين. تم تصميم غالبية جزء التحكم في مصدر طاقة التبديل وعمله وفقًا للإشارات التناظرية. العيب هو أن القدرة على مقاومة التدخل ضعيفة للغاية. نظرًا للتطور السريع لتكنولوجيا التحكم في الكمبيوتر ، فقد أظهرت معالجة الإشارات الرقمية والتحكم فيها مزايا واضحة: سهولة معالجة أجهزة الكمبيوتر والتحكم فيها ، وتحسين مرونة التصميم بشكل كبير ، وتصحيح أخطاء البرامج مريح ، وما إلى ذلك ، ويظهر تحكم PID. إنه يجعل مصدر طاقة التبديل يتطور في اتجاه الرقمنة والذكاء والوظائف المتعددة. هذا بلا شك يحسن أداء وموثوقية مصدر طاقة التحويل. ولكن نظرًا لأن مصدر طاقة التبديل نفسه هو كائن غير خطي ، فإن إنشاء نموذج دقيق له أمر صعب للغاية ، وغالبًا ما يتم استخدام المعالجة التقريبية ، ونظام إمداد الطاقة وتغييرات الحمل غير مؤكدة ، لذلك غالبًا ما يكون من الصعب استخدام طرق التحكم التناظرية أو الرقمية المذكورة أعلاه. تتغير معلمات منظم PID وفقًا لذلك. تأثير التحكم ليس مثاليًا. يعد التحكم الخالي من النماذج الذي تم تطويره مؤخرًا طريقة تحكم واعدة. لا يعتمد على النموذج الرياضي للكائن المتحكم فيه ، ويدمج النمذجة والتحكم. بالنسبة لبعض الهياكل المعقدة المتغيرة أو غير المؤكدة مناسبة جدًا للأنظمة التي يصعب وصفها بنماذج رياضية دقيقة. تم تحسين نظام التحكم في مصدر طاقة التبديل ، والذي لا يلبي فقط متطلبات الأداء العالي والموثوقية العالية لمصدر طاقة التحويل. 2. مبدأ العمل لمصدر طاقة التبديل يظهر الرسم التخطيطي الأساسي لمصدر طاقة التبديل في الشكل 1. يتم تحويل جهد الشبكة إلى مدخل جهد تيار مستمر إلى محول عالي التردد من خلال المعدل والمرشح في حلقة الإدخال ، والمحول عالي التردد يحول جهد الدخل DC إلى جهد موجة مربعة نبضية عالية التردد ، والتي تمر عبر نبضة التردد العالي في حلقة الإخراج. يصبح معدل التردد والمرشح جهدًا للتيار المستمر لتزويد الحمل. [محاذاة = مركز] الشكل 1 مبدأ العمل لتبديل مصدر الطاقة [/ محاذاة] حلقة التحكم مع الكمبيوتر الصغير كقلب ، عينات الجهد الناتج والتيار لمصدر طاقة التبديل بدعم من برنامج التحكم ، والمقارنة مع البيانات المعطاة ، ثم لضبط العاكس والتحكم فيه ، قم بتغيير تردد التوصيل أو وقت التوصيل / القطع لـ MOSFET لتحقيق الاستقرار في الإخراج ، ومراقبة حالة عمل مصدر طاقة التبديل. 3. تكوين نظام أجهزة إمداد الطاقة التحويلية يمكن لنظام التحكم في إمداد الطاقة التبديل أن يختار معالجات دقيقة مختلفة وفقًا للحالة الفعلية للمشروع. يظهر مخطط كتلة مبدأ التكوين الخاص بها كما في الشكل 2. توفر دائرة التشغيل / إعادة التشغيل مصدر طاقة ثابت ووظيفة إعادة الضبط للمعالج الدقيق. يتم استخدام التغذية المرتدة لجهد الخرج لضبط قيمة جهد الخرج والحفاظ على استقرار جهد الخرج. دائرة التغذية الراجعة الحالية لها وظيفة مماثلة لملاحظات الجهد. تحقق دائرة عرض الأنبوب الرقمي ودائرة إدخال لوحة المفاتيح وظيفة التفاعل بين الإنسان والحاسوب. تقوم دائرة محرك الإخراج PWM بإخراج نبضات للتحكم في التبديل وإيقاف التشغيل. عندما يكون جهد الخرج أعلى من الجهد المطلوب ، يتم تقليل عرض نبضة الخرج ، وبالتالي تقليل جهد الخرج ؛ عندما يكون جهد الخرج أقل من الجهد المطلوب ، يتم زيادة نبضة الخرج ، وبالتالي زيادة جهد الخرج. [محاذاة = مركز] الشكل 2 [/ محاذاة] 4. مبدأ التحكم بدون نموذج 4.1 نظرة عامة عامة على التحكم الخالي من النموذج في تصميم قانون التحكم ، من الضروري بشكل عام إنشاء نموذج رياضي لنظام ديناميكي. تتطلب الطرق الكلاسيكية إنشاء هذا النموذج الرياضي مسبقًا ، على الأقل يجب تحديد هيكله مسبقًا. وكلما كان النموذج أكثر دقة ، كان ذلك أفضل. يكسر تصميم قانون التحكم الخالي من النموذج القيود التي يتطلبها قانون التحكم أن يتم إنشاء النموذج الرياضي بأكبر قدر ممكن من الدقة مسبقًا. يتم تنفيذ إجراءات النمذجة لدينا من خلال التحكم في التغذية الراجعة. يمكن أن يكون النموذج الرياضي الأولي غير دقيق ، ولكن يجب التأكد من أن قانون التحكم المصمم لديه درجة معينة من التقارب. قانون التحكم الخالي من النماذج الذي صممناه هو للتحكم أثناء النمذجة. بعد الحصول على بيانات المراقبة الجديدة ، نموذج مرة أخرى. يتحكم. استمر بهذه الطريقة ، بحيث يكون النموذج الرياضي الذي تم الحصول عليه في كل مرة دقيقًا بشكل تدريجي ، بحيث يتم أيضًا تحسين أداء قانون التحكم. نسمي هذا الإجراء إجراءً متكاملاً للنمذجة في الوقت الفعلي والتحكم في التغذية الراجعة. 4.2 النهج المتكامل للنمذجة والتحكم التكيفي في المرجع ، يُقترح النموذج العام التالي: y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) - u (k- 2)] (4-1) بدون فقدان التعميم ، يُفترض أن التأخير الزمني للنظام الديناميكي المتحكم به S هو 1 ، y (k) هو الناتج أحادي البعد للنظام S ، و u (k-1) هو P Wei يخسر الناس. φ (k) هي معلمة مميزة ، يتم تقديرها عبر الإنترنت باستخدام خوارزمية تعريف معينة ، و k هي وقت منفصل. سنرى أن φ (k) لها أهمية رياضية وهندسية واضحة في إجراءات تكامل التحديد والتحكم في تصحيح ردود الفعل في الوقت الحقيقي لتحديد الهوية في الوقت الفعلي. 4.3 تكامل النمذجة في الوقت الفعلي والتحكم في التغذية الراجعة على وجه التحديد ، يكون إطار تكاملنا للنمذجة والتحكم في التغذية الراجعة كما يلي: (1) وفقًا لبيانات المراقبة والنموذج العام y (k) -y (k-1) = φ (k-1) [u (k-1) -u (k-2)] باستخدام طريقة تقدير مناسبة ، يتم الحصول على تقدير φ (k-1) φ (k-1). (2) للعثور على القيمة المتوقعة φ * (k) لـ φ (k-1) خطوة واحدة للأمام ، تتمثل الطريقة البسيطة في اتخاذ φ * (k) = φ * (k-1) عند البحث عن قانون التحكم ، وضع φ * (ك) لا يزال مسجلاً كـ φ (ك). (3) قم بتطبيق قانون التحكم على النظام S ، واحصل على الناتج الجديد y (k+1). لذلك تم الحصول على مجموعة جديدة من البيانات {y (k+1)، u (k)}. يمكن أن يؤدي تكرار (1) و (2) و (3) على أساس هذه المجموعة الجديدة من البيانات إلى الحصول على بيانات جديدة {y (k+2)، u (k+1)} وهكذا. طالما أن النظام S يفي بشروط معينة ، بموجب إجراء هذا الإجراء ، فإن الناتج y (k) للنظام s سيقترب تدريجياً من y [sub] 0 [/ sub]. 4.4 تصميم برنامج التحكم. معظم أدوات التحكم المستخدمة حاليًا في التحكم في عملية الإنتاج الصناعي هي منظمات PID الكلاسيكية ومتغيراتها. بالنسبة للأنظمة غير المقترنة بشدة ، يمكن أن يظل تأثير التحكم لمنظمي PID مرضيًا. ، ولكن بالنسبة للأنظمة ذات الاقتران الشديد ، يبدو منظم PID عاجزًا. يستخدم ما يلي منظم PID كمعيار لمقارنة وحدة التحكم الخالية من الطراز مع منظم PID لإظهار أن وحدة التحكم الخالية من الطراز لديها فصل ومقاومة أفضل. القدرة على التدخل. مخطط تدفق التحكم الخالي من النماذج [محاذاة = مركز] الشكل 3 مخطط تدفق التحكم الخالي من النماذج [/ محاذاة] 5. نتائج الاختبار هنا مقارنة محاكاة لقدرات فصل وحدة التحكم الخالية من النموذج ومنظم PID. من أجل إنصاف المقارنة ، يتم تعديل معلمات وحدة التحكم الخالية من النموذج ومنظم PID إلى حالة أفضل ، ويتم التحكم في الأنظمة التالية [1] (4-5): تظهر نتائج التحكم في الشكل 4 والشكل 5 [محاذاة = مركز] u (t) Y (t) الشكل 4 نتيجة محاكاة لحالة التحكم PID u (t) y (t) الشكل 5 مخطط محاكاة للتحكم بدون نموذج [/ محاذاة] من نتائج المحاكاة ، يمكن أن نرى بوضوح أن جهاز التحكم الخالي من الطراز ومنظم PID معاكسان لبعضهما البعض. حصل التحكم في النظام الخطي على نتائج جيدة ، لكن قدرة التحكم في طريقة التحكم الخالية من النموذج لحالة الاقتران غير الخطي أقوى بكثير من منظم PID. 6. الاستنتاج يعتبر التحكم الخالي من النموذج مناسبًا للتحكم غير الخطي ، ولا تحتاج قواعد التحكم الخاصة به إلى تحديد نموذج كائن معين. تتمتع باستقرار جيد وقدرة مقاومة التداخل للتحكم في الأشياء غير الخطية مثل تبديل إمدادات الطاقة. خلق إدخال استراتيجيات التحكم الخالية من النماذج مساحة واسعة لتطوير تبديل إمدادات الطاقة.