用simulink實(shí)現(xiàn)脈寬_脈頻調(diào)制中的占空比控制

《用simulink實(shí)現(xiàn)脈寬_脈頻調(diào)制中的占空比控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、2003年第9期液壓與氣動(dòng)1用SIMULINK實(shí)現(xiàn)脈寬/脈頻調(diào)制中的占空比控制112顧臨怡,胡志剛,劉瑩冰ApproachofPlusWidth/PlusFrequencyModulateinSIMULINK112GuLin-yi,HuZh-igang,LiuYing-bing(11浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江杭州310027;21杭州市長(zhǎng)征中學(xué),浙江杭州310012)摘要:提出一種在利用Matlab仿真軟件中的Simulink模塊進(jìn)行仿真時(shí),通過(guò)一個(gè)可控頻率的三角波發(fā)生器與反饋量的比較,實(shí)現(xiàn)脈寬或脈頻調(diào)制中的占

2、空比控制的方法,并進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析與仿真研究。結(jié)果表明,該方法大幅度簡(jiǎn)化了脈寬或脈頻調(diào)制波發(fā)生器的結(jié)構(gòu),提高了仿真的效率。關(guān)鍵詞:仿真;脈寬調(diào)制;脈頻調(diào)制+中圖分類(lèi)號(hào):TH271132文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-4858(2003)09-0001-031前言高電平,占空比給定值小于三角波輸出的時(shí)間為(1-隨著高速開(kāi)關(guān)控制技術(shù)在控制領(lǐng)域應(yīng)用的不斷拓D)#T,對(duì)應(yīng)于輸出PWM信號(hào)的低電平。廣,各類(lèi)基于脈寬或脈頻調(diào)制的控制系統(tǒng)在工程領(lǐng)域?qū)τ赑FM發(fā)生器,其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜,需要在也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其在液壓領(lǐng)域,隨

3、著PWM信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)上再產(chǎn)生一個(gè)頻率可控的三[1]本世紀(jì)初開(kāi)關(guān)液壓源理論的提出,在繼20世紀(jì)90角波。該三角波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1b所示。年代出現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)閥之后,掀起了新一輪基于脈寬或積分器與翻轉(zhuǎn)比較器是構(gòu)成該三角波發(fā)生器的兩脈頻調(diào)制的占空比控制的研究高潮。要素。積分器用來(lái)產(chǎn)生三角波的上升與下降,并控制然而,由于仿真軟件所采用的算法(歐拉法、龍格其斜率,確保所產(chǎn)生的三角波在半個(gè)周期中輸出變化-庫(kù)塔法、Adams法等)大多把仿真時(shí)間作為一個(gè)基準(zhǔn)量為1。翻轉(zhuǎn)比較器用來(lái)設(shè)定三角波的上下限幅,并量,對(duì)其他的物理量進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,因而很

4、難產(chǎn)生一個(gè)控制積分器在輸出值到達(dá)上下限幅時(shí)翻轉(zhuǎn)。圖1b中占空比可控的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào),要產(chǎn)生一個(gè)脈頻翻轉(zhuǎn)比較器所設(shè)定的上下限幅為?015。為確保三角調(diào)制(PFM)信號(hào)就更加困難了。以Matlab仿真軟件中波發(fā)生器的正常工作,積分器的輸出初值不能為零。的Simulink模塊為例,當(dāng)利用反饋量與給定量的比較該三角波發(fā)生器的工作過(guò)程如下:產(chǎn)生一個(gè)占空比給定值后,需要將仿真步長(zhǎng)設(shè)為定值,開(kāi)始仿真時(shí),符號(hào)函數(shù)的輸出被預(yù)置為零,而積分并用Matlab程序先編寫(xiě)一個(gè)復(fù)雜的.M文件產(chǎn)生脈寬器的輸出有初值,使翻轉(zhuǎn)比較器輸出一個(gè)不為零的值,

5、或脈頻調(diào)制信號(hào),在Simulink中再調(diào)用該文件,程序結(jié)通過(guò)符號(hào)函數(shù)后變成1或-1。構(gòu)復(fù)雜,仿真效率較低。如果積分器的輸出初值大于零,翻轉(zhuǎn)比較器的輸為此,本文提出一種通過(guò)可控頻率的三角波發(fā)生出就小于零,符號(hào)函數(shù)輸出為-1,積分器向下積分。器與反饋量比較產(chǎn)生占空比可控的脈寬或脈頻調(diào)制波直到積分器的輸出小于翻轉(zhuǎn)比較器的下限幅,符號(hào)函的方法,無(wú)需將仿真步長(zhǎng)設(shè)為定值和編寫(xiě)復(fù)雜的.M文數(shù)的輸出變成了+1,積分器轉(zhuǎn)而開(kāi)始向上積分,翻轉(zhuǎn)件,簡(jiǎn)化了程序結(jié)構(gòu),并提高了仿真效率。比較器的比較值也跟著變成了+1。只要積分器的輸2PWM與PFM信號(hào)發(fā)

6、生器的結(jié)構(gòu)及工作原理出小于翻轉(zhuǎn)比較器的上限幅,符號(hào)函數(shù)的輸出就一直P(pán)WM信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,可以由一保持為+1,三角波一直向上走,直到積分器的輸出達(dá)個(gè)頻率固定、最大值為1、最小值為0的三角波發(fā)生器與占空比給定值比較獲得,其結(jié)構(gòu)如圖1a所示。收稿日期:2003-03-06假定輸入的占空比給定值為D(在0~1之間),三基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.50205024)角波的周期為T(mén),則在一個(gè)周期內(nèi),占空比給定值大于作者簡(jiǎn)介:顧臨怡(1973)),男,副教授,工學(xué)博士,主要從事三角波輸出的時(shí)間為D#T,對(duì)應(yīng)于輸出

7、PWM信號(hào)的工程機(jī)械電液控制、深海資源勘探機(jī)械方面的工作。2液壓與氣動(dòng)2003年第9期到其上限幅后再次翻轉(zhuǎn)。反之亦然。量也隨著高速開(kāi)關(guān)閥的高頻切換在海水液壓馬達(dá)的過(guò)脈頻調(diào)制中頻率的給定值由占空比計(jì)算獲得。假流流量和零之間高速切換,當(dāng)高速開(kāi)關(guān)閥接通時(shí)等于定最小脈沖寬度為T(mén)0,則調(diào)制信號(hào)的頻率為:qV,1,但在高速開(kāi)關(guān)閥斷路時(shí)等于零;u為直流發(fā)電機(jī)015-

8、015-D

9、的輸出電壓,需要通過(guò)對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥控制信號(hào)占空比F=(1)T0的調(diào)節(jié)控制在24V左右。當(dāng)占空比設(shè)定值小于015時(shí),以高電平維持時(shí)間對(duì)于圖2所示的基于開(kāi)關(guān)液壓源的深海水

10、壓型能為準(zhǔn),而當(dāng)占空比設(shè)定值大于015時(shí),則以低電平維持量供給系統(tǒng),置于水下3000m處(水壓為30MPa),采時(shí)間為準(zhǔn)。用排量為215mL/r,最高轉(zhuǎn)速為1450r/min的海水液由此可得占空比可控的脈頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的結(jié)壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為115kg#m2的飛輪作為液感元