Идентификация средствами численного моделирования параметров обратной связи в системе управляемого ПИД-контроллером понижающего импульсного преобразователя напряжения постоянного тока


Авторы

Тарасов Д. Ю.1*, Сухомлинов Г. Л.1**, Михайлов В. В.2***

1. ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1
2. Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова, Королев, Московская область, Россия

*e-mail: tarasovdu@bmstu.ru
**e-mail: sukhomlinov@bmstu.ru
***e-mail: mo_techuniv@mosreg.ru

Аннотация

Рассматривается регулируемый посредством цифровой (пропорциональной, интегральной и дифференциальной) обратной связи понижающий импульсный преобразователь напряжения постоянного тока, решение задачи по идентификации значений параметров которого аппаратными средствами было представлено ранее в литературе. Показывается, как подобная задача по идентификации применительно к тому же преобразователю может быть решена средствами численного моделирования. При этом используются две вычислительные модели. Одна из них, осуществляющая частотный анализ, предназначена для расчёта на устойчивость рассматриваемого регулируемого преобразователя. Другая модель, основанная на методе численного интегрирования, ориентирована на исследование переходного и установившегося режимов в работе того же преобразователя. С использованием отмеченных моделей устанавливаются значения параметров обратной связи, обеспечивающие хорошее согласование получаемых расчётных и имеющихся экспериментальных результатов по переходному режиму в работе данного преобразователя.

Ключевые слова:

понижающий импульсный преобразователь напряжения постоянного тока, обратная связь, частотный анализ, неявная схема Эйлера численного интегрирования

Библиографический список

  1. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 240 с.
  2. Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. – М.: Энергия, 1974. – 256 с.
  3. Браун М. Источники питания. Расчёт и конструирование: пер. с англ. - Киев: МК-Пресс, 2007. – 288 с.
  4. Белов Г.А. Динамика импульсных преобразователей. – Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 2001. – 528 с.
  5. Белов Г.А. Импульсные преобразователи с системами управления на серийных микросхемах. – Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 2015. – 330 с.
  6. Белоус А.И., Солодуха В.А., Ефименко С.А., Пилипенко В.А. Основы силовой электроники. – М.: Техносфера, 2019. – 424 с.
  7. Тарасов Д.Ю., Сухомлинов Г.Л., Михайлов В.В. Численное моделирование регулируемых посредством цифровой обратной связи понижающих импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Труды МАИ. 2024. № 135. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=179695
  8. Alisoy H., Yashar M., Chalishkan S., Damar M., Masoumisoureh M. Mathematical modeling of the response of a buck converter to disturbances // European Journal of Engineering and Applied Sciences. 2022. Vol. 5 (2), P. 106-111. DOI: 10.55581/ejeas.1212838
  9. Viswanatha V., Venkata S.R.R. A complete mathematical modeling, simulation and computation implementation of boost converter via MATLAB/Simulink // International Journal of Pure and Applied Mathematics Mathematics. 2017. Vol. 114, No. 10. P. 407-419.
  10. Salih M.M., Al-Araji A.S., Jeiad H.A. Modeling and analysis of DC-DC buck converter for mobile applications // International Journal of Science and Research (IJSR). 2020. Vol. 9, No. 4. P. 1088-1093. DOI: 10.21275/SR20416134106
  11. Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2021. Vol. 10, No. 4. P. 263-271. DOI: 10.35940/ijeat.D2525.0410421
  12. Dash S.S., Nayak B. Control analysis and experimental verification of a practical dc-dc boost converter // Journal of Electrical Systemes and Information Technology. 2015. Vol. 2, No. 3. P. 378-390. DOI: 10.1016/j.jesit.2015.08.001
  13. Kajiwara K., Tajima H., Maruta H., Kurokawa F., Colak I. Dynamic characteristics of integral gain changeable digital control DC-DC converter for suppression of output capacitance // International Journal of Renewable Energy Research. 2016. Vol. 6, No. 1. P. 237-244.
  14. Kaur R., Kaur N. Mathematical modelling of buck converter // International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication. 2014. Vol. 2, No. 5. P. 1226-1229.
  15.  Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. (SimPowerSystems и Simulink). - М.: ДМК Пресс, 2007. - 288 с. 
  16. Фадин Д.А. Использование среды MATLAB-Simulink для реализации вычислительных алгоритмов в целочисленных микропроцессорных системах // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57021
  17. Абдали Лаит Мохаммед Абдали, Аль-Малики Муатаз Наджим Кассим, Кувшинов В.В., Kузнецов П.Н., Морозова Н.В. Математическое моделирование с использованием алгоритма контроля точки максимальной мощности для фотоэлектрической системы // Труды МАИ. 2023. № 130. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=174619. DOI: 10.34759/trd-2023-130-20
  18. Красинский А.Я., Ильина А.Н., Красинская Э.М., Рукавишникова А.С. Математическое и компьютерное моделирование продольной динамики планетохода с упругой подвеской // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84612
  19. Тарасов Д.Ю., Сухомлинов Г.Л., Михайлов В.В. Численное моделирование переходных и установившихся режимов в работе импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Труды МАИ. 2024. № 134. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=178478
  20. Основы автоматического управления / Под ред. В.С. Пугачёва. – М.: Наука, 1974. - 720 с.
  21.  Теория автоматического управления: в 2-х ч. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. А.А. Воронова. – М.: Высшая школа, 1986. – 367 с.
  22. Ramana K.V., Majhi S., Gogoi A.K. Identification of DC-DC buck converter dynamics using relay feedback method with experimental validation // IET Circuits, Devices & Systems. 2018. Vol. 12, No. 6. P. 777-784. 
  23. Коршунов А.И. Методика построения непрерывных моделей импульсных преобразователей напряжения постоянного тока // Компоненты и технологии. 2006. № 8. С. 1-15.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

Вход