功率级电压调节

我们使用Sim金宝appulink为电子设备的电源级模拟电压控制器：

开放式系统(“rct_功率级”）

功率级放大器被建模为具有以下频率响应的二阶线性系统：

BODE（PSMODEL）网格

控制器必须调节电压Vchip传送到设备以跟踪设定值速度波形并且对负载电流的变化不敏感Iload.. 控制结构由反馈补偿器和扰动前馈补偿器组成。电压Vin进入放大器仅限于。控制器采样率为10 MHz（采样时间Tm值是1E-7秒）。

性能要求

此应用程序具有具有挑战性，因为控制器带宽必须接近奈奎斯特频率PI / TM.=31.4兆赫。为避免离散连续时间控制器时出现混叠问题，最好在离散时间内直接调整控制器。

功率级应响应所需电压的设定值变化速度波形在大约5个采样周期中，峰值误差（跨越频率）为50％。使用跟踪要求来捕获此目标。

req1 = tuninggoal.tracking（'vcmd'那'vchip'，5 * tm，0,1.5）;req1.name =“设定点更改”;ViewGoal（req1）

功率级还应快速抑制负载干扰Iload.。在收益方面表达这一要求Iload.到Vchip。对于良好的干扰抑制，这种增益应低于低频。

s = tf（'); nf=pi/Tm；%奈奎斯特频率Req2=调谐目标。增益(“伊洛德”那'vchip'，1.5e-3*s/nf）；需求2.焦点=[nf/1e4，nf]；要求2.名称=“负载扰动”;

高性能要求可能导致高控制努力和饱和。对于坡道纵断面vcmd在Simulink模型中指定（在大金宝app约250个采样周期内从0到1），我们希望避免达到饱和约束. 使用速率限制滤波器对斜坡命令进行建模，并要求从速率限制器输入的增益少于。

Ratelimiter = 1 /（250 * Tm * s）;%Simulink中的模型渐变命令金宝app%|速率限制器*（Vcmd->Vin）|Req3=调整目标。增益('vcmd'那'vin'，vmax / Ratelimiter）;req3.focus = [nf / 1000，nf];req3.name ='饱和';

为确保足够的稳健性，在设备输入端要求至少7 dB增益裕度和45度相位裕度。

req4 = tuninggoal.margins（'vin'，7,45）;req4.name =“利润”;

最后，反馈补偿器具有通过术语取消植物共振的倾向。当谐振频率不完全已知或受到变化时，这种植物反转可能导致差的结果。为了防止这种情况，施加最小闭环阻尼0.5以主动潮湿植物的共振模式。

Req5=调谐目标极（0,0.5,3*nf）；要求5.名称=“阻尼”;

调谐

下一次使用Systune.根据上述要求调整控制器参数。首先使用SLTUNER.接口配置Simulink模型进行调谐。金宝app特别地，指定有两个可调谐块，并且该模型应该在采样时间线性化和调谐Tm值。

TunedBlocks={“补偿者”那'冷杉'}; ST0=单反调谐器(“rct_功率级”，tunedblocks）;st0.ts = tm;%注册开环和闭环分析的关注点addpoint（st0，{'vcmd'那“伊洛德”那'vchip'那'vin'}）;

我们希望使用FIR滤波器作为馈电补偿器。为此，请创建一阶FIR筛选器的参数化，并将其分配给Simulink中的“馈送FIR”块。金宝app

fir = tunabletf（'冷杉'，1,1，Tm）；%将分母固定到z^nfir.denominator.value = [1 0];fir.denominator.free = false;SetBlockParam（ST0，'冷杉'，杉木）；

注意SLTUNER.将反馈补偿器自动参数化为三阶状态空间模型（Simulink块中指定的阶数）。下一步，调整前馈和反馈补偿器金宝appSystune.. 将阻尼和裕度要求视为硬约束，并尽量满足其余要求。

RNG（0）TOPT = SYSTUNEOPTIONS（'OrmyStart'6）;ST = SYTUNE（ST0，[REQ1 REQ2 REQ3]，[REQ4 REQ5]，TOPT）;

Final：Soft = 1.29，硬= 0.857，迭代= 290最终：Soft = 1.28，硬= 0.97984，迭代= 425 Final：Soft = 1.29，硬= 0.99799，迭代= 382 Final：Soft = 1.29，硬= 0.87586，迭代= 346 Final：Soft = 1.29，硬= 0.90107，迭代= 422 Final：Soft = 1.28，硬= 0.99574，迭代= 473 Final：Soft = 1.28，硬= 0.99417，迭代= 369

最佳设计满足硬约束(硬的小于1），并且几乎满足其他约束(柔软的接近1）。通过绘制每个需求的优化响应，以图形方式验证这一点。

身材(“位置”，[10,10,1071,714]）ViewGoAL（[req1 req2 req3 req4 req5]，st）

验证

首先使用使用的线性域中的设计SLTUNER.接口。绘制对step命令的闭环响应速度波形一步一个脚印Iload.。

身材(“位置”，[100,100,560,500]）子图（2,1,1）步（getiotransfer（st，'vcmd'那'vchip')，20*Tm）标题('响应步进指令'电压')子批次（2,1,2）步骤（getIOTransfer（ST，“伊洛德”那'vchip')，20*Tm）标题('在负载电流中拒绝阶跃干扰'）

使用getLooptransfer.计算工厂输入的开环响应并叠加工厂和反馈补偿器响应。

clf L=getLoopTransfer（ST，'vin'，-1）;c = getblockValue（st，“补偿者”); bodeplot（L，psmodel（2），C（2），{1e-3/Tm pi/Tm}）网格图例('开环响应'那“植物”那“补偿者”）

控制器达到所需的带宽，并且响应足够快。将调谐参数值应用于Simulink模型并模拟调谐响应。金宝app

writeblockvalue（st）

非线性模拟结果如下。注意控制信号Vin大约在模拟设定点跟踪部分的饱和界限。

图1：对斜坡指令和阶跃负载干扰的响应。

图2：输入电压的振幅Vin在设定值跟踪阶段期间。