基于数字随动系统的PWM装置数学模型分析.pdf

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1、第46卷第4期电力电子技术Vo1．46，No．42012年4月PowerElectronicsApril2012基于数字随动系统的PWM装置数学模型分析赵文龙，王波，程若发，李俊(南昌航空大学，信息工程学院，江西南昌330063)摘要：通过分析SKJ—II型数字随动系统中PWM装置的工作原理，建立了模型公式并推算出理论传递函数关系。根据模型公式得到了PWM装置系统化的理论传递函数，并通过实验验证了理论传递函数的正确性，并指出模型中电源电压需要考虑开关的管压降问题。对于应用PWM技术进行功率变换的控制系统的建模有理论指导意义关键词：数字随动系统：控制器；数学模型中图分类号：Tit275

2、文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)04—0065-04AnalysisofthenathematicalModelBasedonthePWMUnitofDigitalServoSystemZHAOWen—long，WANGBo，CHENGRuo．fa，UJun(

3、7＼，mc增HangkongUn&emi~，Nanchang330063，China)Abstract：ByanalyzingthePWMdeviceworksintheSKJ—IIdigitalsel"vOsystem，themodelformulaisestablishedandthetheoreti

4、caltransferfunctioniscalculated．AsystematictheoryofPWMdevicetransferfunctionismade．Thecorrectnessofthetheoreticaltransferfunctionisverifiedbyexperiment，andtheproblemthatthesupplyvoltagedropoftheswitchingpipeshouldbeconsideredinthismodelisproposed．Ithastheoreticalsignificanceforthemodelingofthea

5、pplicationofPWMtechniquesforpowerconversioncontrolsystem．Keywords：digitalservosystem；contro1]er；mathematicalmodelFoundationProject：Suppro~dbyNationlNaturalScienceFoundationofChina(No．51167013)；ScientificResearchFundofJiangxiProvincialEducationDepartment(No．GJJ09194)1引言2模型建立与框图分析目前，直流PWM调速系统凭借开关

6、频率高，SKI—II型数字随动系统的结构如图1所示。低速运行稳定，动态性能优良等优点，应用日益广功率放大器环节起到PWM控制器和PWM变换泛，特别是在中、小容量的高动态性能．系统中【”。器的作用。PWM控制与变换器(简称PWM装置)是直流脉宽调速系统中的重要组成环节，而对于PWM叠量装置的数学模型，文献中仅给出最后近似的传递lIl皇星堡fl函数。并未解释其中框图变换的过程和参数分析[21—匝。SKI—II型数字随动系统内部含有调速环，其中坚匝兰竺～就包含PWM装置，这里基于该系统中使用的光电编码器PWM装置模型进行拓展分析。以便获得其模型的推导及变换过程，为PWM装置模型提供必要的图

7、1数字随动系统结构图理论依据。Hg．1Thestructureofdistalservosystem为了方便研究。将功率放大器环节内容分为两步，分别简称为PWM控制器和H桥，Ux(s)信基金项目：国家自然科学基金(51167013)；江西省教育厅号作为PWM装置的输入，(s)为PWM装置的科技资助项目(GJJ09194)定稿日期：2011一O2—07输出，p(s)为中间量。作者简介：赵文龙(1963一)，男，江西上高人，硕士，教授，研2．1静态分析究方向为计算机仿真与智能控制技术、嵌入式技术及应用。实现PWM控制器的电路如图2所示。预建立65第46卷第4期电力电子技术Vo1．46．N

8、o．42012年4月PowerEleetroniesApril2012PWM装置的模型，先确定其输入信号，输入信号，，(2)为。(X11端输入信号)，该信号由系统前端的将式(2)代入式(1)可得：电流调节器的输出决定。图中，)(J7端为三角波发生电路的输出端。三角波发生电路中运算放大器／gX12=一(Ux-}(3)A1：A构成加法器。运算放大器A1：B构成反向积分析X11端输入。。为零时情况，记X12端分器．电位器P2主要用来控制产生的三角波的频饱和输出电