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位置液压伺服机构数字控制策略研究

机械制造与自动化 2012年第3期41卷 163-167页

作者：陶国伟吴洪涛南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对以摩擦力矩为主的用于航天用途的位置液压伺服机构的数字控制策略,提出了一种按模糊控制原理对系统实施优化分段的控制策略,即一维模糊自寻控制策略,并进行了仿真和实物实验,实验的结果表明此种控制策略对位置液压伺服机构是有效、... 详细信息

针对以摩擦力矩为主的用于航天用途的位置液压伺服机构的数字控制策略,提出了一种按模糊控制原理对系统实施优化分段的控制策略,即一维模糊自寻控制策略,并进行了仿真和实物实验,实验的结果表明此种控制策略对位置液压伺服机构是有效、稳定和可靠的。同时对一维模糊自寻控制策略的位置液压伺服机构的稳定性问题从理论上进行了分析,提出了判别这种控制系统稳定性的方法。

关键词：位置液压伺服机构数字控制策略稳定性分析模糊控制

船舶光伏并网逆变器的优化设计及逆变控制测量研究

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舰船科学技术 2016年第6X期38卷 82-84页

作者：刘勇苏州工业职业技术学院江苏苏州215104

光伏能源具有取用无尽和清洁无污染等特点,其应用前景非常广阔。目前,光伏发电已经开始应用于船舶上,成为船舶多能源系统的一个重要分支。光伏发电系统中一个必不可少的组成部分是光伏并网逆变器,其主要功能是使得光伏电池工作在最大功... 详细信息

光伏能源具有取用无尽和清洁无污染等特点,其应用前景非常广阔。目前,光伏发电已经开始应用于船舶上,成为船舶多能源系统的一个重要分支。光伏发电系统中一个必不可少的组成部分是光伏并网逆变器,其主要功能是使得光伏电池工作在最大功率点以及向电网单位功率因数馈电。本文通过分析研究并网逆变器以及双环控制方式,设计出一种船用光伏并网逆变器数字控制策略。

关键词：光伏能源清洁无污染逆变器数字控制策略

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高功率密度磁集成数字电源研究

高功率密度磁集成数字电源研究

作者：刘颖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

日前,高功率密度的开关电源在航空航天领域需求量日益增多,而开关电源的功率密度与可靠性决定着航天器的整体性能与任务效率。在实际应用中,多种变换器拓扑的输入电流为断续工作模式,导致输入功率呈现脉冲式变化。由于该类脉冲式功率波... 详细信息

日前,高功率密度的开关电源在航空航天领域需求量日益增多,而开关电源的功率密度与可靠性决定着航天器的整体性能与任务效率。在实际应用中,多种变换器拓扑的输入电流为断续工作模式,导致输入功率呈现脉冲式变化。由于该类脉冲式功率波动对变换器的可靠稳定工作及输入电源的供电稳定会产生不利影响,因此在使用中需要插入额外的滤波器,进而导致电源系统整体体积和重量的增长。本文针对低电流纹波、高功率密度两个关键点,设计了新型磁集成隔离式/非隔离式DC/DC变换器,采用数字控制方式,并结合拓扑特性实现对高功率密度开关电源的非线性控制。针对存在输入电流断续特性的开关电源拓扑,本文采用磁集成技术,在不增加主功率器件体积与重量的前提下,设计了新型磁集成非隔离式变换器和新型磁集成隔离式变换器,两类变换器均具有低电流纹波和高功率密度的工作特性。该拓扑中的输出电感器由多磁路磁集成元件代替,以实现低电流纹波和高功率密度。该磁集成元件包括三个电感器:输入电感器、输出电感器以及辅助电感器。输入电感器和输出电感器的耦合有助于实现变换器输入电流连续特性,同时节省磁芯元件、提高系统功率密度;此外,额外增加的的辅助电感器和辅助电容器能够在不增加主功率器件开关应力的条件下,显著降低由于输入输出电感耦合带来的输入电流纹波增大效应。变换器采用数字控制并结合非线性控制策略,相比于传统模拟控制,控制方式灵活性高,控制效果好,易于实现过压过流保护、并同时完成实时监测等辅助功能。对所提出磁集成拓扑建立系统小信号模型后,优化磁集成元件参数,在Saber软件中搭建物理模型并进行时域内仿真分析,并搭建硬件电路。在UCD3138平台完成非线性数字控制,通过实验验证了隔离/非隔离磁集成拓扑低电流纹波、高功率密度两大指标,实现了低电流纹波、高功率密度的开关电源设计。

关键词：磁集成低电流纹波高功率密度数字控制策略非线性控制

应用于降压型DC-DC变换器的电流模数字控制器的设计

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应用于降压型DC-DC变换器的电流模数字控制器的设计

作者：朱文文东南大学

学位级别：硕士

近几年,智能手机、平板电脑等便携设备的市场规模迅速扩大。由于电子设备的性能优劣与电源的性能质量有着直接的关系,因此对电源管理模块的性能要求越来越高。电压单环控制调节模式具有滞后性,而采用电流模双环控制调节模式具有更快的... 详细信息

近几年,智能手机、平板电脑等便携设备的市场规模迅速扩大。由于电子设备的性能优劣与电源的性能质量有着直接的关系,因此对电源管理模块的性能要求越来越高。电压单环控制调节模式具有滞后性,而采用电流模双环控制调节模式具有更快的响应速度和更高的稳态性能。同时,传统模拟RC电感电流检测技术由于无源RC元件的体积通常较大,难以集成在芯片上,且数字控制器无法通过模拟量实现控制,这给电流模数字控制策略在开关电源中的应用带来了挑战。本文设计了一种可用于降压变换器的电流型双环数字控制方案,包含电感电流采样,及相应的固定关断时间控制环路,使得变换器可以实现更高的瞬态响应。本论文所采用的电感电流检测技术是基于DC-DC降压型变换器主拓扑所设计的,需要满足电感电流检测器中的时间常数大于变换器开关周期的条件,此方案的好处是电感电流检测器完全是数字控制,且不受主拓扑参数变化的影响。此外,外环电压控制回路中的补偿器是根据电流型降压变换器的传递函数而设计的,其输出端提供参考电流信号。紧接着固定关断时间控制模块对检测到的电感电流和参考电流进行比较处理,从而产生脉冲信号对变换器导通、关断进行控制,实现稳压输出的目的。为了使得本文所设计的系统可以顺利地进入稳定工作状态,在电路启动阶段加入软启动模块。同时在外环数字控制回路中嵌入一个数字锁频环,其目的是为了解决脉冲控制方案中开关频率在负载跳变时可能产生变化这一问题。最后,进行相应的simulink仿真和FPGA测试。本文使用FPGA搭建所设计的电流模数字控制的DC-DC降压型变换器的验证平台。测试结果表明,变换器工作在额定状态直流输入电压5V、额定负载100mA时,所设计的电流模式下数字控制的变换器工作频率达到1MHz且系统稳定输出电压为1.80V,稳态误差为1.944%。负载发生(0mA—500mA)正负跳变时最大瞬态响应时间约为138μs。相比于电压模控制的降压变换器系统,具有更高的瞬态响应,且满足便携式电子产品的实际需要。

关键词：降压变换器数字电流模数字控制策略固定关断时间双环回路控制

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基于数字控制的功率因数校正电路的研究

基于数字控制的功率因数校正电路的研究

作者：张彬重庆大学

学位级别：硕士

近年来,随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)速度大幅提高,成本迅速下降,对功率因数校正电路用数字控制的研究也越来越多。数字控制相对模拟控制有以下显而易见的优点:对环境的变化不敏感例如温度改变、电压波动、器件老... 详细信息

近年来,随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)速度大幅提高,成本迅速下降,对功率因数校正电路用数字控制的研究也越来越多。数字控制相对模拟控制有以下显而易见的优点:对环境的变化不敏感例如温度改变、电压波动、器件老化等等;可以减少控制器件,这样在增加了集成度和可靠性的同时也降低了生产成本;同时,研发周期也可以缩短。本文针对基于数字控制的单相功率因数校正电路进行了一些研究,设计了一台大功率数字控制的PFC实验样机。本文首先着重研究了数字平均电流控制策略以及数字预测电流控制策略,总结对比了两种控制方案的优势与不足,提出了一种针对实验样机的改进型控制策略。论文给出了PFC实验样机中的电感、电容的详细设计过程,并选取了开关管以及二极管等功率器件。在此基础之上,建立了PFC电路的简化小信号模型,设计了电压、电流环控制校正器的参数,并用MATLAB软件进行了仿真验证。本文给出了PFC实验装置硬件和软件的详细设计过程。硬件电路的设计主要包括采样电路,驱动电路和控制芯片外围电路等电路的设计,软件设计部分包含软件结构流程图和数字PI调节器的实现方法等内容。最后,在实验样机上进行了实验研究,实验结果证明了理论分析和设计的正确性。辅助电源作为数字电源系统中一部分,其效率和性能也关系到数字电源整体性能。本文最后研究了一种能量反馈型绕组钳位电路,提出将绕组钳位电路与多层变压器骨架配合使用的新思路,在降低成本的同时能够提高多路输出反激变换器的效率和交叉调整率,文中给出了其参数的详细设计原则,并用实验进行了验证,实验结果证明了理论分析的正确性。

关键词：功率因数校正数字控制策略小信号模型辅助电源

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数字开关电源的研究与设计

数字开关电源的研究与设计

作者：董宝磊东北大学

学位级别：硕士

开关电源为各种电子设备的正常工作提供动力来源,它是电子设备中最重要的组成部分。因此,具有良好性能的开关电源对电子设备而言尤为重要。利用数字控制方式的开关电源与模拟控制方式的开关电源相比,开关电源在灵活度、精度和稳定度等... 详细信息

开关电源为各种电子设备的正常工作提供动力来源,它是电子设备中最重要的组成部分。因此,具有良好性能的开关电源对电子设备而言尤为重要。利用数字控制方式的开关电源与模拟控制方式的开关电源相比,开关电源在灵活度、精度和稳定度等方面的性能都有显著的提升。本文对可以给闭路监控工程、仪器仪表、通讯设备、单片机、电子设备等各种设备供电的基于DSP控制的高频数字开关电源进行了研究和设计。首先,论文对开关电源的技术基础进行了学习和研究。论文学习和研究了开关电源的基本结构,包括开关电源的基本组成部分和其常用的拓扑结构,为后文开关电源拓扑结构的设计做铺垫;论文还学习和研究了开关电源常用的控制策略以及数字控制方法,为后文开关电源数字控制策略的研究以及数字控制系统的设计埋下伏笔。然后,论文根据研究对象和设计目标,对开关电源的主电路拓扑结构和以DSP为核心的控制系统进行了设计。论文设计的开关电源的主电路拓扑结构,包括PFC电路和DC/DC变换器的拓扑结构,论文分别对其电路参数进行了计算,并根据参数计算分别对其硬件电路进行了设计。论文研究与设计的开关电源数字控制系统是指以DSP芯片为核心的控制系统及其外围电路。接着,论文研究与设计了开关电源的数字控制策略,包括PFC电路控制策略和DC/DC变换器控制策略的研究,并使用Plecs软件分别对其进行了仿真分析。论文设计的数字控制策略,是在保证控制性能的基础上尽量减少运算,将数字控制芯片运算速度的优势发挥出来。论文还对数字控制策略进行了软件编程与设计,为后文的实验环节做准备。最后,论文根据前文的研究成果制作了实验样机,并对开关电源的样机进行了实验研究与分析。实验结果表明,论文设计的开关电源能够稳定运行,且系统可靠。

关键词：开关电源数字控制策略功率因数校正移相全桥变换器占空比预测控制