基于MATLAB设计电压型Buck变换器

本文基于电压控制型Buck电路提出了一种双极点双零点补偿网络控制器,用一对零点来抵消输出滤波器双重极点的谐振增益,通过建立Buck变换器的小信号等效电路模型,应用MATLAB对补偿器和整个电路进行了仿真分析,验证了理论分析与设计的正确性,设计的变换器在保持足够的稳定裕度下可获得较好的稳态和动态性能。     

峰值电流模BUCK变换器的建模及稳定性设计

基于小信号建模思想,建立了电感电流连续模式(CCM)下的BUCK变换器完整的小信号模型,推导出了控制-输出传递函数.通过分析电流采样对系统稳定性的影响及控制-输出传递函数中的零极点位置,提出一种电压环补偿电路,该结构产生了一对频率不同且随Cm变化的零点和极点,可用以灵活地对环路带宽及相位裕度进行微调.利用Matlab及Hspice仿真,验证了该建模方法及补偿方案的正确性,仿真结果表明:补偿后的变换器低频增益可达55dB,带宽为225kHz,相位裕度达到74°,环路在各种负载下均表现出优良的稳定性.     

BUCK/BOOST转换器小信号建模与稳定性分析

利用电感电压平均近似和电容电流平均近似的方法,建立了连续模式(CCM)下电压控制型BUCK/BOOST结构DC/DC转换器的线性模型,实现了非线性向线性模型的转化.采用此模型得到的控制到输出的传递函数与采用状态空间方法得到的传递函数一致;在此基础上基于Matlab工具对不同补偿网路的频域特性进行了仿真,仿真结果表明双极点、双零点补偿后的系统稳定性能最好.利用Hspice时域仿真验证了频域分析结果的正确性.     

高精度石英挠性加速度计闭环系统的设计与分析

探讨了石英挠性加速度计的分辨率影响因素,提出了一种对现有石英挠性加速度计的改进设计.根据重力梯度测量对加速度计分辨率的要求,推导出摆片的固有频率,然后使用有限元方法重新设计加速度计的摆片结构.另外,为了降低加速度计的机械热噪声,对表头抽真空,通过加入比例-微分环节对加速度计的控制回路进行阻尼补偿.计算出系统的开环传递函数,并对其进行动态性能仿真分析.分析结果表明:加速度计系统通过在系统前向通道添加比例微分环节能够补偿系统的阻尼,消除加速度计在固有频率处的振荡,使加速度计闭环后处于临界阻尼状态并保持系统的稳定性.改进后加速度计的系统带宽为515Hz,响应时间为3.7m s,分辨率达到10-10g,能够满足高精度测量的需要.     

线性摩擦焊机电液伺服施力系统动态特性

为分析线性摩擦焊机电液伺服施力系统对焊接过程关键参数压力和速度的动态响应特性,判断系统的控制品质,对滑台压力进行了闭环控制下的时域阶跃响应实验,得到了时域响应曲线.对滑台速度和压力分别进行了开环和闭环控制下的频域特性实验,借助Matlab平台绘制出速度和压力的响应Bode图,通过逼近的方法得到系统对于开环速度和闭环压力信号的传递函数.实验结果表明,系统压力闭环时域响应平均纯滞后时间为2.6 ms,平均延迟时间为17.4 ms,平均稳态误差0.61%,平均超调量1.83%,系统响应速度快,超调量小,稳态控制精度高;速度开环工作频宽为9 Hz,压力闭环工作频宽为22 Hz,系统稳定性较高.     

电压型非理想Buck变换器的DCM模式建模与仿真

文章对DCM模式下的非理想Buck变换器进行全阶建模,提高了模型的精度,在此基础上,针对Buck变换器开环系统动态响应慢、相位裕度差等缺点,设计相应的PID控制网络。通过比较补偿前、后控制-输出传递函数的频域仿真,证明所设计的控制器能够改善Buck开环变换器的性能;通过在Simulink中对电路模型和实际电路的仿真比较,验证了文中建模方法的可行性,从而为DC-DC变换器及系统控制电路的设计提供了理论依据。     

电流控制型反激变换器控制电路的设计

推导了由UC3842电流控制芯片控制的反激变换器的开环传递函数,针对其特点,设计了由稳压管TL431和光耦PC817构成的动态补偿电路,通过设计合理的开环增益保证系统有足够的相位裕量和增益裕量,从而保证系统稳定可靠地工作。实验证明了该补偿取得了较好的控制效果。     

基于小信号分析的电子变压器控制策略及性能测试

针对实际工作中,谐振型电子变压器受多方面小信号干扰问题,将反馈控制概念引入控制系统,使设备在受小信号干扰情况下变换器输出电压仍能保持恒定。首先,以等效电路法作为基础建立系统网络的小信号模型,得出电子变压器输出电压与控制频率之间的传递函数,并判定系统的稳定性;其次,分析电子变压器传递函数的波特图以便为补偿控制器的设计提供依据,并采用PI控制器对系统进行补偿;最后,搭建实验样机,测试了电子变压器宽范围输入调压性能和在不同负载下的效率。实验结果表明:基于小信号分析的LLC型电子变压器控制策略可在宽输入、全负载范围内实现稳压输出及高功率密度需求。     

基于Saber的开关电源设计与仿真

使用Saber软件,开环仿真了DC/DC开关电源,输入电压波动时,输出纹波电压较大,不能满足设计要求.采用小信号分析方法,根据系统伯德图分析其传递函数的结构形式,设计了闭环反馈网络.将闭环反馈网络加入系统并仿真,结果表明,闭环反馈网络不仅使输出电压迅速上升,而且减小了输出电压的纹波系数,增强了输出电压的稳定性.     

双馈发电机的稳定性研究

本文首先通过功角特性分析了双馈发电机的静态稳定性,并给出了其可以稳定运行的功角范围。然后根据同步旋转坐标系下双馈电机的动态数学模型,推导出双馈发电机在小信号扰动下的线性数学模型,利用李雅普诺夫第一法及第二法分析定子磁场定向下双馈发电机的暂态稳定性的充要条件,旨在从电机参数和稳态运行工况点的电机变量的变化对系统暂态稳定性的影响的角度来分析双馈发电机的稳定性。     

控制理论中误差系数和零极点问题的讨论

本文根据静态和动态误差系数的定义,讨论了静态误差系数的物理意义,并用动态误差系数计算了系统在不同输入条件下的误差函数e(t),并在此基础上对两类误差系数进行了比较。此外,在系统开环零极点、闭环零极点的定义的基础上,推导出两类零极点间的关系及其在根轨迹上的位置,并着重讨论了闭环零点对系统瞬态响应的影响。     

Boost升压变换器平均电流控制模式的仿真

Boost变换器的开环传递函数有一个位于右半平面的零点，使得使用单一的反馈电压环难以同时保证系统在受到某种扰动作用时，既有很好的动态品质又不致造成系统失稳．平均电流控制模式是提高Boost变换器稳定性和动态调节特性的有效方法．分析并推导了Boost变换器的平均电流控制模型，通过对系统的分析和仿真，其结果证明了所建模型的正确．     

RC传递函数综合——双极点导纳函数的链接实现法

在RC网络中用链接法实现复数零点始于Dasher,Guillemin推演了一个更为简洁的方法。他们的方法在工程上,特别在控制系统的设计中,有广泛的应用。本文对Guillemin 的方法作了推广,这里我们采用两个极点的导纳函数,一次(即每一个循环)实现传递函数中的三个零点,因而把零点的实现区域扩展到了右半平面。我们给出了一条双极点导纳函数的可实现性定理,明确了传递导纳分子的系数在复平面上的可实现区域,这对于综合一个RC 串并联网络是有用的。采用这种方法还可使实现的网络有结构较为简单、电路参数比较合理等优点。     

推挽式DC/DC开关电源的设计与校正

文章给出了应用状态空间平均法所建立的推挽式DC/DC变换器的动态小信号数学模型,得出了闭环系统框图和传递函数.并在此基础上应用自动控制理论设计和校正了一系统.分析了比例校正方式对系统性能的影响,并展望了对系统性能更好的校正方式.仿真结果表明了小信号数学模型的正确性和实用性.     

自动对中式汽车回转台动态特性及仿真

提出了一种平面移动式立体车库用的自动对中式汽车回转台,分析了其自动对中的工作原理和液压系统回路;建立了对称阀控非对称液压缸动力机构的模型,推导了液压缸活塞杆位移和伺服阀阀芯位移的传递函数;在AMESim和Simulink中分别建立了液压系统模型和输入信号模型,推导了输入信号和活塞杆位移的开环传递函数,论证了此闭环系统的稳定性;应用AMESim/Simulink对液压系统回路的动态特性进行联合仿真,得到了不同输入条件下两活塞杆位移曲线以及两活塞杆位移的误差曲线.仿真结果表明,两活塞杆位移存在一定失真度但属于正常现象,说明该装置可行并有效.     

小信号模型Superbuck变换器控制系统的设计

为了进一步减小超级变换器—Superbuck变换器的输出纹波,本文针对Superbuck变换器进行控制系统的设计。根据典型的Superbuck变换器主拓扑结构开环频率特性,设计出一种双闭环控制系统,给出了方案、系统设计图和设计后的系统开环传递函数。本文对设计的控制系统进行了仿真,仿真显示,与国内外设计的Superbuck控制系统相比,系统输出性能得到了提高。     

小信号模型Superbuck变换器控制系统设计

为了进一步减小超级变换器——Superbuck变换器的输出纹波,针对Superbuck变换器进行控制系统设计。根据典型的Superbuck变换器主拓扑结构开环频率特性,设计出一种双闭环控制系统,给出了方案、系统设计图和设计后的系统开环传递函数。对设计的控制系统进行了仿真,仿真显示,与国内外设计的Superbuck控制系统相比,系统输出性能得到了提高。     

混合系统PID控制及稳定性分析

由于被控对象为常见的二阶线性连续系统,而计算机通常只对离散信号进行处理,所以控制器采用离散的PID控制器,并在连续模块与离散模块之间采用零阶保时器,从而构成一个混合反馈控制系统.由于Z变换使得时域与频域系统形成一一对应的关系,故在分析过程中把整个闭环系统都化成统一的Z变换形式,并给出此系统的开环与闭环传递函数计算公式,从而推导出开环传递函数的幅值裕度和相角裕度.应用线性矩阵不等式(LMI)方法,先设定一个线性不等式区域,形成LMI区域的特征函数来分析整个闭环系统的稳定性,通过构造一个矩阵不等式并求解出一个正定对称矩阵,使得闭环系统Z变换后的特征值都在单位圆内部,从而所得到的闭环系统具有稳定性及较强的鲁棒性.     

半桥型电路小信号模型及双闭环控制系统设计

分析了半桥型电路在电感电流连续模式下的工作原理和工作过程,得到一个开关周期内的两个等效开关状态,并且应用状态空间平均法确定了电路的静态工作点,建立了半桥型电路的稳态和动态低频小信号模型。根据该模型,又建立了求取控制对象传递函数的等效小信号模型。为一实际的半桥型电路设计了电流控制环和电压控制环,且给出了该实际半桥型电路双闭环控制系统的Simulink仿真模型以及仿真结果,验证了小信号模型的正确性,可以用此模型进行半桥型电路控制系统的设计。     

四象限变流系统建模及滑模控制方法

基于四象限变流器的状态空间平均模型,针对其多变量、时变性和非线性问题,通过线性化处理,推导出其交流侧电流幅度对直流侧输出电压的微变瞬态模型、传递函数控制模型和稳态模型.基于这3个模型,并依据四象限变流系统控制必须兼顾输入和输出多个物理量静、动态品质的特点,提出了一种滑模变结构配合插入积分补偿环节的控制方法,并运用线性切换控制策略,进行了电压控制器的设计和系统仿真研究.试验结果和仿真结果均表明,该系统具有良好的控制性能.