斜坡補(bǔ)償電流模式控制開關(guān)變換器的動(dòng)力學(xué)建模與分析

電流型控制是開關(guān)變換器控制方式的主要發(fā)展方向。論述峰值電流控制和平均電流型控制的工作原理及電路的主要特點(diǎn)。針對平均電流型控制電路,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法。

采用電流模式控制是移相控制零電壓開關(guān)pwm變換器(ps-zvs-pwm變換器)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓源控制的模式之一。對該控制模式進(jìn)行分析研究,并提出克服電流型控制模式主要缺點(diǎn)的方法。

傳統(tǒng)的電壓控制模式的并聯(lián)均流技術(shù)易導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)警。為了解決這個(gè)問題,采用電流控制代替電壓控制模式。文章介紹了電流模式控制的工作原理;進(jìn)行了系統(tǒng)小信號建模分析;同時(shí)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制器;最后通過仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的合理性。

通過hypermesh軟件,對實(shí)體模型簡化、單元類型選取、網(wǎng)格劃分等建模關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,建立了蹺板式開關(guān)裝置的有限元模型;并通過ls-dyna軟件對開關(guān)工作過程作了虛擬仿真和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析,得到了開關(guān)工作時(shí)各構(gòu)件的應(yīng)力變化圖,得出了觸點(diǎn)間接觸壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律。為開關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化做了前期準(zhǔn)備。

0序言采用數(shù)字電流模式控制可以克服模擬電流模式pwm控制器的許多局限性。開關(guān)電源(smps)中的數(shù)字電流模式控制提供了許多功能:晶體管峰值電流保護(hù)、消除磁性元件中的磁場"棘輪效應(yīng)"、輸入電壓變化抑制和簡單的控制回路補(bǔ)償?shù)?。?shí)現(xiàn)電流模式控制會(huì)帶來另一個(gè)好處,即使

基于修正的固定界面子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合法———craig-bampton法,利用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件msc.adams與有限元分析軟件msc.nastran完成對雙連桿柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模,進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,并且與剛性臂運(yùn)動(dòng)相比較,對柔性機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)振動(dòng)信號進(jìn)行了頻譜分析。分析結(jié)果表明,這種方法在多柔體系統(tǒng)建模和分析中是精確和高效的。

針對重型自卸汽車的開發(fā),應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)分析軟件adams建立了自卸汽車數(shù)字化模型,進(jìn)行了隨機(jī)路面下的平順性仿真試驗(yàn),綜合評價(jià)了自卸汽車駕駛員舒適性能。

動(dòng)力固定是一種全新的浮橋固定方法,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.提出把整個(gè)浮橋系統(tǒng)作為研究對象,建立了分置式動(dòng)力固定浮橋的動(dòng)力學(xué)模型,對浮橋的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析,按照動(dòng)力固定控制系統(tǒng)要求對模型進(jìn)行簡化.由于浮橋系統(tǒng)的復(fù)雜性,考慮到動(dòng)力舟在實(shí)際使用中容易發(fā)生故障,提出將系統(tǒng)在動(dòng)力舟失效情況下的容錯(cuò)控制問題轉(zhuǎn)換為lmi的可行性問題,設(shè)計(jì)浮橋的魯棒h∞容錯(cuò)控制系統(tǒng),以浮橋模型試驗(yàn)測得的水阻力等外界干擾力為依據(jù),對浮橋動(dòng)力固定特性進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真.仿真結(jié)果證明了建模方法的正確性,同時(shí),說明當(dāng)動(dòng)力舟發(fā)生故障時(shí),所設(shè)計(jì)的魯棒h∞容錯(cuò)動(dòng)力固定控制系統(tǒng)能夠有效地保持浮橋的橫向穩(wěn)定性.

開關(guān)變換器建模、控制及其控制器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)

為了獲得開關(guān)dc-dc變換器的最優(yōu)數(shù)字谷值電流(dvc)控制技術(shù),研究了電感電流連續(xù)模式下dvc控制開關(guān)dc-dc變換器的工作原理,對比分析了采用前緣、后緣、三角前緣和三角后緣4種調(diào)制方式的dvc的占空比算法,并分析了各種算法的穩(wěn)定性.在此基礎(chǔ)上,對dvc控制開關(guān)dc-dc變換器的時(shí)域特性進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,采用后緣調(diào)制的dvc控制開關(guān)dc-dc變換器具有最優(yōu)的負(fù)載瞬態(tài)特性,超調(diào)電壓為62mv,響應(yīng)時(shí)間為1.118ms.

進(jìn)入鍋爐的給水中如果含有氧氣,將會(huì)使給水管道、鍋爐設(shè)備及汽輪機(jī)通流部分遭受腐蝕,縮短設(shè)備的壽命。除氧器的主要作用是用它來除去鍋爐給水中的氧氣及其他氣體,保證給水的品質(zhì)。目前,對于除氧器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型已有比較成熟的研究。由于現(xiàn)場工況復(fù)雜,除氧器全工況數(shù)學(xué)模型也比較復(fù)雜,不易理解。也有基于simulink搭建的仿真模型,但內(nèi)部機(jī)理不夠直觀。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真采用流量存量圖來構(gòu)建模型,不僅簡潔直觀,而且能夠體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間的相互關(guān)系,這也是將其應(yīng)用于電廠建模與仿真上的優(yōu)勢。

對具有大范圍運(yùn)動(dòng)特性的柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機(jī)器人開展了動(dòng)力學(xué)建模、特性分析、控制策略設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)性能分析等研究?；趥蝿傮w法,研究柔順關(guān)節(jié)特性,建立含大變形柔順關(guān)節(jié)的系統(tǒng)模型,應(yīng)用拉格朗日方法建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。為補(bǔ)償柔順關(guān)節(jié)引起的系統(tǒng)振動(dòng)、未建模動(dòng)態(tài)以及慣性參數(shù)攝動(dòng)造成的模型誤差,設(shè)計(jì)趨近律滑模控制策略并證明了其穩(wěn)定性。仿真結(jié)果驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型和控制策略的有效性。

本文首先介紹了幾種常用的開關(guān)電源電流檢測方法,并分析了這些電流檢測方法的不足之處。在此基礎(chǔ)上,本文重點(diǎn)介紹了不需要電流檢測電路的無傳感器電流型控制方法。通過以boost變換器為例對無傳感器電流型控制原理以及無傳感器電流型控制的斜坡補(bǔ)償問題進(jìn)行的詳細(xì)分析研究發(fā)現(xiàn),對控制環(huán)路中的誤差放大器輸出信號提供具有適當(dāng)斜率的補(bǔ)償斜坡,可使系統(tǒng)獲得更優(yōu)的環(huán)路穩(wěn)定性。

本文以雙連桿機(jī)械臂為對象,針對這一類非線性的機(jī)械模型對象,利用拉格朗日法對被控對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,以便于根據(jù)模型設(shè)計(jì)各種不同的控制器,不僅使雙連桿機(jī)械臂系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能,同時(shí)也保證了系統(tǒng)具有較好的魯棒性。筆者通過仿真實(shí)例驗(yàn)證了所給結(jié)果的有效性,為機(jī)械臂的控制提供了一種新的思路。

對走鋼絲機(jī)器人姿態(tài)的模糊滑模控制問題進(jìn)行了研究。在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,利用拉格朗日方法建立了走鋼絲機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型,為克服模型的強(qiáng)非線性和模型參數(shù)難以測量等實(shí)際難題,基于合理的假設(shè),簡化出適合于模糊滑模控制技術(shù)的系統(tǒng)模型,并根據(jù)所建立的模型設(shè)計(jì)了模糊滑?？刂破?。matlab仿真表明,所提出的控制策略有較好的跟蹤效果。為了進(jìn)一步驗(yàn)證控制策略的可行性,進(jìn)行了實(shí)物樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果基本吻合。

針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)這一多變量、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)解耦控制時(shí)逆動(dòng)力學(xué)模型難以獲取的問題,提出一種基于最小二乘支持向量機(jī)的逆動(dòng)力學(xué)建模與解耦控制方法。介紹磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理,給出懸浮力和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力學(xué)模型,分析模型的可逆性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)擬合與逆模解耦線性化特點(diǎn),研究磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的最小二乘支持向量機(jī)逆動(dòng)力學(xué)建模與解耦控制方法,給出逆動(dòng)力學(xué)建模與優(yōu)化過程,設(shè)計(jì)前饋和反饋環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:逆動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的解耦線性化,復(fù)合控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。

考慮電弧的物理參數(shù)以及電磁、熱和輻射等現(xiàn)象,通過對商用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent進(jìn)行二次開發(fā),建立了空氣開關(guān)電弧等離子體的二維磁流體動(dòng)力學(xué)(mhd)數(shù)學(xué)模型。然后仿真分析了電弧半徑、電場強(qiáng)度與電流之間的關(guān)系,以及外部磁場對電弧運(yùn)動(dòng)過程的影響。同時(shí)完成了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明隨著電流的增大,電弧半徑將受到器壁寬度的限制;電流對電場強(qiáng)度的影響很小;外部磁場在加速電弧運(yùn)動(dòng)的同時(shí),產(chǎn)生的"磁壓"會(huì)導(dǎo)致電弧高溫區(qū)不斷被壓縮以及局部壓力的升高。

主要研究了往復(fù)式活塞隔膜泵動(dòng)力端滑道磨損故障的動(dòng)態(tài)特性。筆者借助于-接觸二狀態(tài)模型,對隔膜泵動(dòng)力端的滑道磨損進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模,并作了數(shù)值仿真,研究了不同磨損間隙時(shí)的動(dòng)態(tài)特性,繪制了龐加萊截面圖,并求取了系統(tǒng)最大李雅普諾夫指數(shù)。研究表明:當(dāng)滑道磨損時(shí),系統(tǒng)處于混沌狀態(tài),且隨著磨損量的增加混沌程度增加,系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)也有所增加,可以用最大李雅普諾夫指數(shù)進(jìn)行滑道磨損程度的監(jiān)控。

用拉格朗日方法對創(chuàng)新的3ptt型水平滑塊式三桿并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模,為該機(jī)器人的控制提供了基礎(chǔ)·還利用動(dòng)力學(xué)模型對該機(jī)器人的可操作性和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析,分析結(jié)果證明,該機(jī)器人在工作空間內(nèi)部,其加速特性和動(dòng)態(tài)特性良好,而在工作空間邊緣,加速特性和動(dòng)態(tài)特性變差·滑塊驅(qū)動(dòng)力隨平臺(tái)重量增加而增加,加速時(shí)間應(yīng)適當(dāng),且磨削力對滑塊驅(qū)動(dòng)力也有影響·該新型并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)性能良好,具有很好應(yīng)用價(jià)值·

針對柔性并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)振動(dòng)及控制問題,提出在并聯(lián)機(jī)器人的柔性構(gòu)件上附加多組成對的壓電換能器進(jìn)行振動(dòng)測量和主動(dòng)振動(dòng)控制的方法。首先,設(shè)計(jì)了基于直線超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的3-prr(p代表移動(dòng)副,r代表轉(zhuǎn)動(dòng)副)柔性并聯(lián)定位平臺(tái);其次,根據(jù)hamilton方程和假設(shè)模態(tài)法,并考慮到每條支鏈中柔性桿終端的實(shí)際邊界條件,分別建立了三條對稱支鏈和移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型,通過施加閉鏈約束方程,得到了3-prr柔性并聯(lián)平臺(tái)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程;然后,為有效抑制振動(dòng),在柔性桿上安裝多組成對的壓電驅(qū)動(dòng)器和傳感器,從而使柔性桿具有智能結(jié)構(gòu)的特性;最后,基于此模型,提出了采用pd反饋控制器和srf應(yīng)變率反饋(strainratefeedback)控制器相結(jié)合的混合控制方法來進(jìn)行軌跡跟蹤與振動(dòng)抑制,并給出了基于李雅普諾夫理論的穩(wěn)定性證明。matlab仿真結(jié)果表明:所提出的基于多組壓電換能器的混合控制方法可以使動(dòng)平臺(tái)在準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)軌跡的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對柔性桿殘余振動(dòng)的快速抑制,進(jìn)而提高定位平臺(tái)的效率和精度,為后續(xù)的工程實(shí)驗(yàn)提供了理論支撐。

開關(guān)變換器的模型分析是開關(guān)變換器研究的基礎(chǔ).對此,文中引入混雜系統(tǒng)理論,建立了基于切換系統(tǒng)的開關(guān)變換器統(tǒng)一模型,該模型不僅適用于dc-ac變換器,而且適用于多種dc-dc變換器.基于該模型的參數(shù)矩陣,提出系統(tǒng)lyapunov函數(shù)的構(gòu)造方法,通過構(gòu)造lyapunov函數(shù)得出系統(tǒng)切換律,分析該切換律條件下系統(tǒng)在切換平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性,并總結(jié)出建立該統(tǒng)一模型的一般方法和具體步驟.最后,對dc-ac變換器、三電平buck型dc-dc變換器進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證了所建模型的合理性和建模方法的有效性.

ice2a／b系列ic內(nèi)含振蕩器、驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電路、離線式電流模式控制電路和大功率mos開關(guān)管，工作電壓為8．5v-21v，開關(guān)管漏極擊穿電壓不低于650v，具體型號有：ice2a0565／165／265／365，