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非线性控制是个好东西——单周期控制原理

硬件 2016-03-08 13:00 来源:互联网 作者:佚名


单周期控制即OCC(One Cycle Control)。它是90年代初由美国加州理工学院的K.M.Smedley博士提出并发展起来的一种非线性大信号PWM控制理论,也是一种模拟PWM控制技术。它通过控制开关的占空比,使每个开关周期中开关变量的平均值严格等于或正比于控制参考量。平均输入电流跟踪参考电流且不受负载电流的约束,即使负载电流具有很大的谐波也不会使输入电流发生畸变。能在一个周期内有效抵制电源侧的扰动,静态误差和动态误差都非常小,动态响应快速,对输入的扰动抑制能力很强。


如图,设x(t)为输入信号,y(t)为输出信号,S为理想开关。当S的开关频率远大于x(t)的频率带宽时,则x(t)在一个开关周期内的值可认为是不变的,那么y(t在一个开关周期的平均值:


在式(2.3)中,若积分器的积分系数为1/Ts,则在一个开关周期内y(t)的平均值与x(t)无关,只关联于参考信号Vref。由上述可知,可对占空比进行这种调试的控制器,就是单周控制器。因此,单周控制器是把非线性开关转换成线性开关,是一种非线性控制技术。

单周控制的缺点

(1)单周控制技术对负载扰动抑制能力差,负载动态响应慢,通过检测每个开关周期的电感电压平均值,并引人积分器来改善系统动态响应,该方案也存在不能实现最优动态响应的问题。

(2)控制器对开关误差校正能力有限,系统存在稳态误差。

(3)当变换器因负载扰动从电感电流连续模式进人不连续模式时,系统会出现不稳定,如果将输人电压误差引人积分器,负载扰动抑制会有所改善,但负载扰动信号是基于输出电压误差,不能实现最优动态响应。

总结就是一句话:电路的控制基础需要依靠强大的数学,一个优秀的硬件工程师也需要深厚数学的功底。



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