Buck-boost变换器的建模与控制 第二次作业
Buck-boost 变换器的建模与控制
一、平均开关模型
图1给出buck-boost 变换器电路和它的开关网络电路。
v
v
+
-
a ）
i 2
b)
图1 buck-boost 变换器及开关网络 a) buck-boost 变换器 b) 开关网络
开关导通时，端口电压、电流方程：
1212(t)(t)(t)0v (t)0v (t)v(t)v (t)
g i i i =??=?
?
=??=-? 开关关断时：此时，端口电压、电流方程：
12
12(t)0(t)(t)v (t)v (t)v(t)v (t)0g i i i =?
?=-??
=-??=?
平均化后的端口网络方程为：
1'
2'1
2
(t)d(t)(t)(t)d (t)(t)v (t)=d (t)(v (t)v(t))
v (t)=d(t)(v(t)v (t))
g
g i i i i ?=?=-?
?-??-?
因为端口网络的电流和电压的幅值相同，因此，可以直接得到基本变换器开关网络的小信号交流平均模型，如图4所示。
Λ
Λ
2
'
图4 开关网络的直流及小信号交流平均开关模型
将开关网络带入到buck-boost 变换其中，可得到如图5所示的buck-boost 变换器的的直流及小信号交流平均开关模型。
+
-
V +v
Λ
g V +v g
Λ
图5 buck-boost 变换器的直流及小信号交流平均开关模型
二、buck-boost 变换器的传递函数
为了方便推导buck-boost 变换器传递函数，利用和其等效的小信号交流模型如图所示。
v g Λ
v(s)
Λ
图6 buck-boost 变换器的小信号交流平均模型
对图6中的小信号模型，设置扰动源d=0Λ
，可得到图7和图8所示的简化电路。
v g Λ
v(s)
Λ
'
图7扰动源d=0Λ
时，buck-boost 变换器的小信号交流等效电路
v(s)
Λ
图8扰动源d=0Λ
时，buck-boost 变换器的小信号最简等效电路
由图8中的电路，列写方程可以得到输出和输入电压之比，即电路的传递函数：
2
v '
(s)0
'1s (s)1(s)g g d R
v D
SC
G SL D
v R SC D
Λ
Λ
Λ
==
=-
?+（）
整理上式得，
22
v '
2
''
(s)0
s 1
(s)(s)1++S g g d v D G D v S D R D Λ
Λ
Λ
==
=-
?（）（） 对图6中的小信号模型，设置扰动源v 0g Λ
=，则可以得到图9和
图10所示的简化图。
v(s)
Λ
图9扰动源
v 0
g Λ
=时，
buck-boost 变换器的小信号交流等效电路
v(s)
Λ
图10扰动源
v 0
g Λ
=时，buck-boost 变换器的小信号最简等效电路
由叠加定理，将电压源和电流源单独作用可得到，
2
2vd '
'
(s)0
'
1(s)1
(s)+(
)1d(s)g
g v
R V V v SL SC
G I R
SL D SC
D R
SC D ΛΛ
Λ
=-=
=-
?
+ 最后整理得到，
22
vd '2
2(s)0
''1(s)(s)d(s)1++S g
g g v LI S V V V V
v G L LC D
S D R D
ΛΛΛ
=---=
=-
?
指定其静态工作点，其中电路的参数如下：
g m g ''0.55205100100208D R V V V V L H C F D V V V
D V
I A D R
μμ=?
?=Ω??=?
=??=?
=??
?=-=-?
?=-=?? 带入到传递函数的表达式中可得到：
v 825(s)0
3vd 825
(s)0
s 1(s)4108101(s)(s) 3.210160(s)4108101d(s)g g g d v v G s s v v s G s s Λ
ΛΛΛ--=Λ
-Λ--=?
?==-??+?+????-?==?+?+??
（） 在matlab 中，绘bode 图如图11和12所示：
图11 Gvg（s）传递函数的bode图
图12 Gvd（s）传递函数的bode图三、控制环路及调节器的设计
图11和图12表示出开环电路的不稳定性，为开环电路增加其闭环控制回路，以稳定输出，如图13所示。
v g Λ
图13 buck-boost 变换器小信号模型的控制环路
其中，设 c (s)1G =，m 5V V =,ref 5V V =,可得到(s)0.25H =-。
因此，可得环路增益：
4c vd 8251.6108
(S)(s)(s)H(s)/V 4108101
m s T G G s s ----?+==?+?+
在matlab 中，可绘出开环增益的bode 图，如图14所示：
图14 校正前开环传递函数T（s）的bode图校正后的开环传递函数图，如图14所示：
图14 矫正后的环传递函数T（s）的bode图
【CN210016740U】一种优化结构的温度控制器【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920382552.1 (22)申请日 2019.03.25 (73)专利权人 接佳电气（上海）有限公司 地址 201802 上海市普陀区银杏路659号7 幢101室 (72)发明人 沈才智 (74)专利代理机构 北京中索知识产权代理有限 公司 11640 代理人 赵登阳 (51)Int.Cl. H05K 5/02(2006.01) F21V 33/00(2006.01) F21Y 115/10(2016.01) (54)实用新型名称 一种优化结构的温度控制器 (57)摘要 本实用新型公开了一种优化结构的温度控 制器，包括外壳体，所述外壳体内通过螺栓固定 有旋钮式温控开关，所述外壳体一侧外壁开有圆 槽，且圆槽内壁卡接有导光环，所述旋钮式温控 开关的旋钮穿过导光环，所述导光环一侧外壁嵌 接有LED灯珠，所述外壳体侧壁靠近导光环两侧 位置处均开有条形槽，且两个条形槽之间设有透 明挡板，所述透明挡板两侧均设有滑条，且两个 滑条分别与两个条形槽内壁滑动连接，所述外壳 体一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部。本实用新 型可以对旋钮式温控开关的旋钮进行防护，避免 误碰，更加安全，同时透明挡板不影响观察旋钮 位置，更加实用，方便照明不良情况下作业，操作 简单， 提高工作效率。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210016740 U 2020.02.04 C N 210016740 U
权 利 要 求 书1/1页CN 210016740 U 1.一种优化结构的温度控制器，包括外壳体(6)，其特征在于，所述外壳体(6)内通过螺栓固定有旋钮式温控开关(10)，所述外壳体(6)一侧外壁开有圆槽，且圆槽内壁卡接有导光环(9)，所述旋钮式温控开关(10)的旋钮穿过导光环(9)，所述导光环(9)一侧外壁嵌接有LED灯珠(12)，所述外壳体(6)侧壁靠近导光环(9)两侧位置处均开有条形槽(8)，且两个条形槽(8)之间设有透明挡板(7)，所述透明挡板(7)两侧均设有滑条，且两个滑条分别与两个条形槽(8)内壁滑动连接，所述外壳体(6)一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部(5)，所述矩形凹陷部(5)两侧内壁均开有连通外壳体(6)的矩形插孔，且两个矩形插孔内壁均插接有矩形块(3)，两个矩形块(3)侧壁相向一端均开有过线孔(14)，两个所述矩形块(3)相对一端均设有凸柱，且两个凸柱外壁卡接有同一个第一弹簧件(4)，所述外壳体(6)侧壁靠近矩形凹陷部(5)两侧位置处均开有矩形槽(2)，两个矩形块(3)侧壁均设有凸块，且两个凸块分别与两个矩形槽(2)内壁滑动连接，两个所述凸块侧壁均设有耳块(1)，所述外壳体(6)内壁靠近矩形凹陷部(5)位置处卡接有接线座，且矩形凹陷部(5)内壁靠近接线座进线口处开有进线孔，所述接线座两个引脚分别与旋钮式温控开关(10)的两个引脚通过导线连接。 2.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述导光环(9)侧壁刻有等距离分布的温度刻度线。 3.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述滑条一端均卡接有第二弹簧件(13)，且两个第二弹簧件(13)一端与外壳体(6)一侧内壁卡接。 4.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述透明挡板(7)侧壁底端位置设有拨块(11)，且拨块(11)侧壁开有等距离分布的防滑纹路。 5.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述LED灯珠(12)串连有降压电阻，且LED灯珠(12)和降压电阻串联设置在旋钮式温控开关(10)和接线座之间。 6.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述过线孔(14)内壁均开有等距离分布的防滑槽。 2
BUCK变换器设计
BUCK变换器设计报告 一、BUCK变换器原理 降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。 二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法 利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标 输入电压：标称直流48V，围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波：0.25A
开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路 主电路的相关参数： 开关周期：T S= s f 1=4×10-6s 占空比：当输入电压为43V时，D max=0.55814 当输入电压为53V时，D min=0.45283 输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流：Δi L=0.25A 纹波电压：ΔV L=100mV 电感量计算：由Δi L= 2L v- V o max - in DT S 得： L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -×0.4528×4×10-6=1.05× 10-4H
电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C= L L V 8i ΔΔT S = 1 .0825 .0?×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。 实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 in ESR ESR V sC R R sL sC R R s d ) 1//() 1 //()(s V s G O vd +++==）（）（ ) (s )1(C 1)1(s G 2 vd C R R L R R L s V C sR ESR ESR in ESR +++++=）（ in 0 2 V Q s s 11)(G 2 ωωω++ + = z vd s s ESR z CR 1 =ω
Buck-Boost变换器的设计与仿真
1 概述 直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又叫斩波电路，它包括降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper)、升降压斩波电路（Buck/Boost）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路共六种基本斩波电路。Buck/Boost升降压斩波电路同时具有Buck斩波电路和Boost斩波电路的特点，能对直流电直接进行降压或者升压变换，应用广泛。本文将对Buck/Boost升降压斩波电路进行详细的分析。
V E U L C U O V i 1 i 2i L R VD L V E U L C U O V i 1 i 2 i L R VD L V E U L C U O V i 1 i 2 i L R VD L 2 主电路拓扑和控制方式 2.1 Buck/Boost 主电路的构成 Buck/Boost 变换器的主电路与Buck 或Boost 变换器所用元器件相同，也由开关管、二极管、电感、电容等构成，如图1所示。与Buck 和Boost 不同的是电感L 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压极性相反。开关管也采用PWM 控制方式。Buck/Boost 变换器也由电感电流连续和断续两种工作方式，但在实际应用中，往往要求电流不断续，即电流连续，当电路中电感值足够大时，就能使得电路工作在电流连续的状态下。因此为了分析方便，现假设电感足够大，则在一个周期内电流连续。 图2-1 Buck/Boost 主电路结构图 电流连续时有两个开关模态，即V 导通时的模态1，等效电路见图2（a ）；V 关断时的模态2，等效电路见图2（b ）。 （a ）V 导通 （b ）V 关断，VD 续流 图2-2 Buck/Boost 不同模态等效电路
哈工大自动控制原理 大作业
自动控制原理 大作业 （设计任务书） 姓名： 院系： 班级： 学号： 5. 参考图5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置，使得稳态速度误差常数为20 秒-1，相位裕度为60
度，幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。 + 一．人工设计过程 1.计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求，这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(() 1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++= 于是，校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ，1=c K ，则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++= s s s s G
首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知，增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-，这表明系统是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知，相角穿越频率为2rad/s ，将新的增益穿越频率仍选为2rad/s ，但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s ，就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程，即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=，需要知道β的数值， 对于超前校正，最大的超前相角m φ由下式确定 1 1 sin +-= ββφm 因此选)79.64(20 ==m φβ，那么，对应校正装置相角滞后部分的极点的转角频率为 )/(12T βω=就是01.0=ω，于是，超前滞后校正装置的相角滞后部分的传函为 1 1001 520 01.02.0++=++s s s s 相角超前部分：由图1知dB j G 10|)4.2(|=。因此，如果超前滞后校正装置在2=ωrad/s 处提供-10dB 的增益，新的增益穿越频率就是所期望的增益穿越频率。从这一要求出发，可 以画一条斜率为-20dB 且穿过（2rad/s ，-10dB ）的直线。这条直线与0dB 和-26dB 线的交点就确定了转角频率。因此，超前部分的转角频率被确定为s rad s rad /10/5.021==ωω和。 因此，超前校正装置的超前部分传函为 )1 1.01 2(201105.0++=++s s s s 综合校正装置的超前与之后部分的传函，可以得到校正装置的传递函数)(S G c 。 即) 1100)(11.0() 15)(12(01.02.0105.0)(++++=++++= s s s s s s s s s G c 校正后系统的开环传递函数为
自动控制元件作业
《自动控制元件》作业 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 由负载总阻转矩决定 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于 惯性，转速来不及变化，E a =C e φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方 程式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a -C e φn）/R a 可知，电枢电流I a 突然增大；又T=C T φI a ， 电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L +T j =T L +JdΩ/dt知道，电机 加速；随着转速n的增加，感应电势E a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I a 将减 少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。 试问该电动机额定负载转矩是多少？ 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下： 开始时，假设电动机所加的电枢电压为U a1 ，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式： U a1=E a1 +I a1 R a =C e Φn1+I a1 R a 则此时电动机产生的电磁转矩T=C T ΦI a1 ，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电 动机轴上的总阻转矩T s 平衡，即T=T s 。 当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则 总的阻转矩T s =T L +T 将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加 速，即n将变大；n增大将使反电势E a 变增大。为了保持电枢电压平衡（U a =E a +I a R a ）， 由于电枢电压U a 保持不变，则电枢电流I a 必须减少，则电磁转矩也将跟着变小， 直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=T s ，才达到新的稳定状态。 与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。第三章步进电动机
BUCK变换器设计报告
BUCK变换器设计报告 一、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器设计方法 利用计算机设计BUCK变换器，首先要选取合适的仿真软件。本文采用MATLAB和PSIM设计软件进行BUCK变换器的综合设计。在选取好设计软件之后，先根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真。如果开环仿真结果不能满足设计要求，再考虑选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计。 设计好闭环控制器后，对其进行闭环函数的仿真，选取超调小、调节时间快的闭环控制器搭建模型进行电路仿真。 2、主电路的设计 根据设计指标，采用BUCK电路作为主电路，使用MOSFET元件作为开关元件，这是因为MOSFET的开关速度快，工作频率高，可以满足250khz的开关频率，此外，MOSFET与其他开关器件最显著的不同，是MOSFET具有正温度系数，热稳定性好，可以并联使用，其他开关器件不具有此特性。
（1）BUCK电路的主电路的拓扑图： （2）主电路的基本参数计算: 开关周期：Ts=1/f s=4?10?6s =0.5 占空比(不考虑器件管压降)：D=v0 v in =0.5581 V in=43V时，Dmax=v0 v in =0.4528 V in=53V时，Dmin=v0 v in 输出电压：V o=24V； 输出电流：Io=0.25A; 额定负载：R=V o÷Io=4.8Ω 纹波电流：△I=0.25A； 纹波电压：△V=100mV 电感量理论值计算： 由： ， 得： ，电容量理论值计算： 由：，得 考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故取C=120uF. 由于电解电容一般都具有等效串联电阻R esr,因此在选择的过程中需要注意此电阻的大小对系统性能的影响。一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。取R esr=50mΩ。
Buck-boost变换器的建模与控制 第二次作业
Buck-boost 变换器的建模与控制 一、平均开关模型 图1给出buck-boost 变换器电路和它的开关网络电路。 v v + - a ） i 2 b) 图1 buck-boost 变换器及开关网络 a) buck-boost 变换器 b) 开关网络 开关导通时，端口电压、电流方程： 1212(t)(t)(t)0v (t)0v (t)v(t)v (t) g i i i =??=? ? =??=-? 开关关断时：此时，端口电压、电流方程： 12 12(t)0(t)(t)v (t)v (t)v(t)v (t)0g i i i =? ?=-?? =-??=? 平均化后的端口网络方程为：
1' 2'1 2 (t)d(t)(t)(t)d (t)(t)v (t)=d (t)(v (t)v(t)) v (t)=d(t)(v(t)v (t)) g g i i i i ?=?=-? ?-??-? 因为端口网络的电流和电压的幅值相同，因此，可以直接得到基本变换器开关网络的小信号交流平均模型，如图4所示。 Λ Λ 2 ' 图4 开关网络的直流及小信号交流平均开关模型 将开关网络带入到buck-boost 变换其中，可得到如图5所示的buck-boost 变换器的的直流及小信号交流平均开关模型。 + - V +v Λ g V +v g Λ 图5 buck-boost 变换器的直流及小信号交流平均开关模型 二、buck-boost 变换器的传递函数 为了方便推导buck-boost 变换器传递函数，利用和其等效的小信号交流模型如图所示。
v g Λ v(s) Λ 图6 buck-boost 变换器的小信号交流平均模型 对图6中的小信号模型，设置扰动源d=0Λ ，可得到图7和图8所示的简化电路。 v g Λ v(s) Λ ' 图7扰动源d=0Λ 时，buck-boost 变换器的小信号交流等效电路 v(s) Λ 图8扰动源d=0Λ 时，buck-boost 变换器的小信号最简等效电路 由图8中的电路，列写方程可以得到输出和输入电压之比，即电路的传递函数： 2 v ' (s)0 '1s (s)1(s)g g d R v D SC G SL D v R SC D Λ Λ Λ == =- ?+（）
BuckBoost电路建模及分析
题目：BuckdBoost电路建模及分析 摘要：作为研究开关电源的基础，DCTC开关变换器的建模分析对优化开关电源的性能和提高设计效率具有重要意义。而BucMoost电路作为DCTC开关变换器的其中一种电路拓扑形式，因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。 为了达到全面而深入的研究效果，本文对Buck^oost电路进行了稳态分析和小信号分析。稳态分析中，首先介绍了电路工作原理，得出了两种工作模式下的电压转换关系式，并同时可知基于占空比怎样计算其输出电压以及最小最大电感电流和输出纹波电压计算公式；接着推导了状态空间模型，以在M ATLAB中进行仿真；而最后仿真得到的电感电流、输出电压的变化规律符合理论分析。小信号分析中，首先推导了输出与输入间的传递函数表达式，以了解低频交流小信号分量在电路中的传递过程；接着分析其零极点，且仿真绘制波特图进行了验证。 经过推导与研究，稳态分析和小信号分析下仿真得到的变化规律均与理论上的推导一致。 关键词：BuckHBoost；稳态分析；小信号分析；MATLAB仿真
1 ?概论 现代开关电源有两种：直流开关电源、交流开关电源。本课题主要介绍直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源，如市电电源或蓄电池电源，转换为满足设备要求的质量较高的直流电源，即将“粗电”转换为“精电”。直流开关电源的核心是DC4)C变换器。 作为研究开关电源的基础，DCTC开关变换器的建模分析对开关电源的分析和设计具有重要意义。DCTC开关变换器最常见的三种电路拓扑形式为：降压(Buck)、升压(Boost)和降压THE (BuckdBoos 泌］,如图1-1所示。其中BucMoost变换器因其输出电压极性与输入电压相反，而幅度既可比输入电压高，也可比输入电压低，且电路结构简单而流行。 (a) B uck型电路结构 (b) Boost型电路结构 (c) B uckHB oost型电路结构 图1-1 DCTC变换器的三种电路结构
自动控制控大作业
SHANGHAI UNIVERSITY 课程项目 MATLAB的模拟仿真实验专业课：自动控制原理 学院机自学院 专业（大类）电气工程及其自动化 姓名学号 分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分 顾玮负责分析结论 其它共同讨论
二阶系统性能改善 一、要求 （1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解 （2）性能分析与对比 （3）举出具体实例，结合matlab分析 二、原理 在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。（1）比例-微分控制： 比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。 图1 比例微分控制系统 （2）测速反馈控制： 测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。 图2测速反馈控制系统 (3)经典二阶控制系统
图3经典二阶控制系统 三、实例分析 1、标准传递函数 )2()(G 2n n s s s ζωω+= 22)2()(n n n s s s ωζωω++=Φ 00.2n =ω 15.0=ζ MATLAB 代码： num=[4]; den=[1,0.6,4]; G=tf(num,den); t=0:0.1:10; step(G,t); 图4标准传递函数仿真 2、比例微分控制系统与经典二阶系统比较 22 )2()1()(n n d n d s s s T s ωωζω+++=Φ 2n d d T ωζζ+= 设置d T =0.15 d ξ=0.30 00.2=n ω ξ=0.15 MATLAB 代码：
自动控制作业(1)
作业1 一、填空题 1. 自动调节系统是具有被调参数（负）反馈的（闭环）系统。它与其它系统的本质差别就在于调节系统有（负反馈） 2. 调节阀的流量特性有（快开）、（等百分比）和（线性），流量特性的选择主要是与（广义对象特性）相匹配。 3．被调介质流过阀门的相对流量( Q/Qma x)与阀门相对行程( l/L )之间的关系,称为调节阀的( 流量)特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为( 理想)特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为(工作)特性。 4．加热炉的燃料油系统应选用（气开）式调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用（气关）式调节阀。 5．直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀（小）,泄漏量（大）。 6．控制系统引入积分作用是为了（消除余差）,但积分的引入会使系统（产生振荡现象）,引入微分作用是为了（克服容量滞后）。 7．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（减小调节器的放大倍数）。 8．自动调节系统常用参数整定方法( 经验法)，( 衰减曲线法)，( 临界比例度法)，(反应曲线法)。 9．执行器按其能源型式可分为（气动）,（电动）,（液动）三大类。 10．气动执行器由（执行机构）和（调节机构）两个部分组成。 11．调节器的Kc值愈大，表示调节作用（越强），Ti值愈大，表示积分作用（减弱），Td值愈大表示微分作用（增强）。 12．选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）（增大），干扰通道的放大倍数（增益）（减小）。 13．简单控制系统由（变送器）、（被调对象）、（调节器）和（执行器）四个环节组成。 14. 由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用（克服容量滞后）。15．调节系统中调节器正、反的作用的确定是依据(实现闭环回路的负反馈)。 16．检定0~1.6kgf/cm2的标准压力表，发现其最大绝对误差为0.0056kgf/cm2.因此，该表的最大引用误差为（0.35% ），仪表实际的准确度等级为（0.5 ）。 17.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响愈弱;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量愈好;干扰通道的纯滞后对调节质量无影响。 18.选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于干扰通道的放大倍数（增益）。 19．控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:调节通道时间常数愈大,则响应愈慢,但调节通道时间常数过小,易产生振荡问题;调节通道的纯滞后使过渡过程质量变差。 20．某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用的后，最大偏差A 减小余差C 不变调节时间ts 缩短稳定性n 提高。 二、选择题 1. 下列控制系统中，（C ）是开环控制系统。
基于Arduino的双足机器人控制方法
基于Arduino的双足机器人控制方法 摘要：本论文就如何实现机器人预定的功能展开讨论。该双足竞步机器人系统 基于软件平台Arduino为软件开发环境；硬件由窄足机器人、stm32f103zet6单片机、arduino开发板、漫反射激光传感器、超声波测距模块、舵机模块等器件构成。通过Arduino编写主逻辑程序控制32开发板产生PWM波，并通过漫反射激光传 感器和超声波测距模块采集数据，在程序中经过数据处理调整占空比来改变舵机 的运动状态，进而实现控制六个舵机的同时转动，从而达到智能控制机器人的效果。为了提高双足竞步机器人的动作以及寻迹的准确性和可靠性，我们试验了多 套方案并进行升级，进行了大量的测试与调试，最终确定了现有的系统结构和各 项控制参数。 关键词：双足竞步；漫反射激光传感器；超声波测距；舵机；PWM 正文 随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地 向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的 具有感知、决策、行动和交互能力的机器人和各种智能机器。机器人技术是一门 综合了传感和检测、控制理论、信息科学与技术、电子工程、机械工程、图像采 集与识别技术以及人工智能等前沿科技的新型学科，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、单片机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当前许多 前沿领域的技术。随着电子技术的飞速发展，智能机器人在越来越多的领域发挥 着人类无法代替的作用。其中，双足机器人就是当今机器人研究领域最为前沿的 课题之一，双足机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，反映了一个国家的智 能化和自动化研究水平，双足机器人研究已成为目前非常活跃的的一个研究领域。为了推动我国机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全国范围内相继出现了 一系列的机器人竞赛。进行双足机器人的研究可以使学生把理论与实践紧密地结 合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力，进而达到课堂 知识学以致用的目的。 双足机器人是一种非常典型的仿人机器人，国外早在上世纪60年代末就开 始了双足机器人的研究开发。随着1968年美国首研发出一台操纵型双足机器人，就此揭开了双足机器人研究的序幕。同时因为双足机器人在各个领域的应用日趋 广泛，各个国家在该领域相继投入巨资开展研究。自20世纪90年代开始，双足 机器人的研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人阶段。双足机器人在外形 上具有人类的特征，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有广阔 的市场前景。 双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，对步行环境要求 很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能在平面行走，而且 能够方便地通过一些不规则路段，故它的移动“盲区”很小，具有广阔的工作空间；双足行走也是生物界难度最大的步行工作，双足机器人步行性能是其他步行结构 无法比拟的；除此之外，因双足机器人类人的特点，它可以在人类的生活和工作 环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进行大规模改造，所以双足机 器人在日常生活中更具有广泛的应用前景。与此同时，通过研究双足机器人可以
Buck变换器实现及其调速系统设计与调试
运动控制系统 课程设计 题目：Buck变换器实现及其调速系统设计与调试 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
摘要 (3) 第一章概述 (3) 第二章设计任务及要求 (4) 2.1实验目的 (4) 2.2实验内容 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4课程设计基本要求 (5) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (6) 3.1B UCK变换器介绍 (6) 3.2B UCK变换器电路拓扑 (6) 3.3PWM控制的基本原理 (7) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (9) 4.1MATLA仿真软件介绍 (9) 4.2B UCK电路模型的搭建 (9) 4.3B UCK变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (12) 4.3.1直流电机的数学模型 (12) 4.3.2系统在开环情况下的仿真 (13) 4.3.3 系统在闭环情况下的仿真 (14) 第五章总结与体会 (18)
变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源，常用的为直流斩波或者脉宽调制器，其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路（DC），实现输出电压可控，即升压（BOOST）、降压（BUCK）。本实验主要针对降压斩波电路（BUCK）进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件，利用PWM 波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压，并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。 关键词：S-Function；PWM调制；Buck变换器；闭环控制；直流电动机 第一章概述 直流变换技术（亦称直流斩波技术，DC-DC），作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支，在近几年里，得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展，特别是电子信息类产品的大量涌现，直流变换技术已经广泛应用于生产，生活的各个领域。由于其有良好的可操作性，被大量应用到电机的调速系统中，很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路，由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关（IGBT或MOSFET）、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压，其一般采用软开关控制方法，即采用脉宽调制技术（ＰＷＭ），通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即ＰＷＭ直流调速系统。存在：１）主电路简单、功率器件少；２）开关频率高、电流容易连续、谐波小；３）低速性能好、稳态精度高；４）低速性能好，稳态精度高，动态抗干扰能力强等优点。 使用MATLAB等仿真分析，再做实物研究，已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。 本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作，运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器，要求它的占空可调；运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据，利用传递函数构造直流电机转速的数学模型，运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真，控制电路的占空比从而控制输出电压的大小，进而调节电机的转速，同时采用负反馈的控制方式，调节转速在一个恒定值。
Buck-Boost变换器
目录 摘要........................................................................ I 1 Buck/Boost变换器分析.. (1) 基本电路构成 (1) 基本工作原理 (1) 工作波形 (2) 2 Buck/Boost变换器基本关系 (3) 3 主要参数计算与选择 (5) 输入电压 (5) 负载电阻 (5) 占空比α (5) { 电感L (5) 输出滤波电容C计算 (6) 4 理论输入、输出电压表达式关系 (7) 5 仿真电路与仿真结果分析 (8) buck/boost仿真电路图 (8) 线性稳压电源仿真 (8) 稳压电源波形图 (9) 升压时输出电压与电流波形 (10) 降压时输出电压与电流波形 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) )
摘要 随着世界的需求与电力电子的发展，高频开关电源凭借其低功耗等优点，得到了在计算机、通信和航天等领域的广泛应用。其中功率变换电路对组成开关电源起重要作用。功率变换电路是开关电源的核心部分，针对整流以后不同的直流电压功率变换电路有很多种拓扑结构，比如：Buck变换器拓扑、Boost变换器拓扑、Buck/Boost变换器拓扑、正激（反激）变换器拓扑......Buck/Boost变换器作为其中重要的一种，在开关电源的设计中当然也得到了很好的应用。本课程设计即是基于Simulink对Buck/Boost变换器进行设计与仿真，并且将仿真得到的输入输出电压关系式与理论推导进行比较，从而验证其可行性。 关键字：电力电子开关电源 Simulink Buck/Boost变换器
基于BUCK变换器的电源设计
电子科技大学中山学院新型电源设计实践报告 设计名称基于BUCK变换器的开关电源设计 学院机电学院 班级 14级电气A班 学号姓名 2014100500521 刘连红 指导教师余翼 机电工程学院 2017年 12月 27日
一、设计要求与内容 开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命，它安装于各种家用电器、工业设备及军用电子装置中，同时作为赋能装置应用于各个领域。比如在电力系统中的应用、在通信领域中的应用、在蓄电池充电中的应用、在风能\太阳能发电中的应用。这次我们要求设计一个9-12V的情况下，通过一个开关电源得到一个稳定的5V/1A的直流输出。我们要求这个开关电源有整流的功能，同时通过反馈控制，有稳压，调压，降压的功能。从而得到稳定的一个直流输出。 二、人员分工与时间安排表 三总体方案设计与论证 3.1 设计思路和流程
1.经过题目选定，确定使用基于BUCK变换器的电源设计。 2.在方案选择过程中，因为考虑到是非隔离电源，使用集成PWM调制芯片简化电路设计。 3.在分析了UC3842，SG3525等芯片的功能与参数后，选择MC34063作为控制方案，该芯片本身也有较强的驱动能力，可直接外接滤波电路与反馈电路来进行电源设计。 4.通过外接场效应管的方式极大增强了驱动能力，该场效应管最大电流可到达17A以上，设计中仅利用不到1A，如果更换滤波电路中的元器件，输出功率可以得到数倍的提升。如果将采样电阻改为电位器，还可以灵活调节输出电压。 3.2 开关电源总电路框图 图3-1 开关电源总电路框图 四、开关电源原理图各部分说明及计算 4.1总原理图的介绍 开关电源是指调整管工作在开关方式，只有导通和截止两个状态，上图为工作过程。 基准电压为固定值，由于输入波动或负载变化导致输出电压减小，采样电压将减小，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大。同理，当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。 4.2 各部分的说明与计算
Buck-Boost变换器原理(过程啊)
Buck变换器原理 Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。 1.线路组成 图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T r、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。电路完成把直流电压V s转换成直流电压V o的功能。 图１Buck变换器电路 2.工作原理 当开关S在位置a时，有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负载R上流过电流I o，两端输出电压V o，极性上正下负。当i s>I o时，电容在充电状态。 这时二极管D1承受反向电压；经时间D1T s后（，t on为S在a位时间，T s是周期），当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流i L不变。负载R两端电压仍是上正下负。在i L0，开关打开时，i s=0，故i s是脉动的，但输出电流I o，在L、D1、C作用下却是连续的，平稳的。 图２Buck变换器电路工作过程
Boost变换器 Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。 1.线路组成 线路由开关S、电感L、电容C组成，如图1所示，完成把电压V s升压到V o的功能。 图１ 2.工作原理 当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。此时，电容C放电，R上流过电流I o，R两端为输出电压V o，极性上正下负。由于开关管导通，二极管阳极接V s负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。开关S转换到位置b时，构成电路如2(b)所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持i L不变。这样线圈L磁能转化成的电压V L与电源V s串联，以高于V o电压向电容C、负载R供电。高于V o时，电容有充电电流；等于V o时，充电电流为零；当V o有降压趋势时，电容向负载R放电，维持V o不变。 图２Boost变换器电路工作过程 由于V L+V s向负载R供电时，V o高于V s，故称它为升压变换器。工作中输入电流i s=i L是连续的。但流经二极管D1电流确实脉动的。由于有C的存在，负载R上仍有稳定、连续的负载电流I o。
自动控制大作业
Harbin Institute of Technology 自动控制大作业
哈尔滨工业大学课程设计任务书 已知技术参数和设计要求：如图所示的系统，设计一个校正装置，使得稳态误差常数等于50/s，相位裕度为50度，幅值裕度不小于8分贝。利用MATLAB画出已校正系统和未校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。
（1）人工设计过程 1数据计算，确定补偿形式 校正之前系统的传递函数为()0G s = (1) K S S + ,由题目要求，系统的稳态速度误差常数Kv 为50-1 秒 ，由公式()0 lim(1) 1 11 e lim ()lim () 50 s ss s s s sE s sG s K Kv →→∞→∞+== == =得开环放大系数为K=50。0G 由放大环节、积分环节和一个惯性环节构成。未校正时系统的幅值穿越频率为 0c w =7.07rad/s 。γ0=180-90-arctan(0c w )=8.05。可见，未加补偿时，系统是稳定的，但是相位 裕度不满足要求。由于设计后要求γ=50，而对校正后的幅值穿越频率无要求，若取c w <=0c w ， γ-γ0=41.95，所以可以采用滞后补偿来实现。 2确定补偿装置参数并设计期望的剪切频率 补偿装置的传递函数为1 11(s)=1 12 s w Gc s w ++ ,其中21w w β=。原系统的Bode 图以-40Db/dec 穿越0dB 线，有可能满足要求。原系统的转折频率为1rad/s ，令校正后的相位裕度γ（Wc ）=γ0(0c w )+ ?≥50,(其中?为相角余量，取?为-6，即90- arctan(Wc )-6=50，解得Wc =0.67,则1 w =0.067rad/s,再由20lg|()0G jWc |+20lg|β|=0,解得β=0.0223,所以2w =0.0015rad/s 。所以校正装置的传递函数为 11 1110.067(s)=111120.0015 s s w Gc s s w ++=++， 校正后的传递函数为()()Ge s Gc s =*()0G s =1 1 500.067 (1)10.0015 s s s s +++ 。
空调机组及风机盘管2007.4.22
空调机组技术性能说明 1、概述 智能化空调机组系列产品是集团公司与新加坡合资，与中国航天工业总公司进行技术合作并结合国内外先进技术研制开发生产的高科技项目，设有先进的生产技术作业流水线，采用先进的CAD空调设计软件，有严密的QC监控系统，严格遵循ISO9001质量管理体系的规定进行管理。共有三大系列一百多种规格，本系列产品具有结构新颖、外形美观、功能齐全、组合灵活、运行平稳、设计简洁实用、安装维护方便等特点，它既可单独使用，也可与风机盘管配套补充新风，以满足舒适空调的要求。 组合式空调机组主要有新回风混合段、初效过滤段（初效、中效）蒸汽加热段、风机段、出风段等段组成，可供用户选择。机组箱体为可拆装式结构，机组结构外部为特制铝合金框架，内部结构为优质钢骨架，并进行了防腐处理，面板全部采用双层优质彩钢板，框架与彩钢板之间有良好的密封措施。风机出口与箱体之间采用软连接，风机平台下部装有弹簧式减震器，从而使整台机组振动和噪声减少到最低值，规范的片距和水路流程，良好的加工工艺，使换热器换热效率高、重量轻、水阻力小、使用寿命长，以满足各种场合的使用要求。机组外表美观，内部坚固耐用，使用性能优越。 2、结构特点 外型流畅---平接型面板，表面连接平整，清晰流畅，美观大方。
气密性优---采用发泡密封胶条连接，确保漏风量低于3%。 结构可靠---采用特制铝合金框架结构，具有高强度及美观的优点。 防锈力强---采用优质彩钢板作面板，确保耐用可靠。 保温性好---机组面板采用聚苯乙烯保温彩钢板，具有导热系数小，保温性能好等优点。 噪声低---采用低噪声前倾多翼双进风外转子离心风机或双进风离心式外拖风机，噪声低、效率高。 换热效率高---换热器采用铜管套铝片结构，热效率高，气流效果好。 可变风量---可采用变频器控制，达到无级调速、软起动、节能等效果。 智能化---机组可内置起动控制，自动控制元件、控制阀门等，具有安装快捷简便、自动化程序高等特点。 （一）机组框架 机组采用框架式结构，其特点如下： 1、机组框架采用高强度复合式铝合金型材，选用中外合资涿州龙马铝型材有限公司铝型材，表面经硬化及磨耗处理，机械强度卓越，尺寸准确。 2、铝合金层的阳极化保护膜使其外观更佳、更耐腐蚀、耐高温。 3、整个机组框架结构合理，无冷桥，其绝热性能表现卓绝、具有