طراحی روش کنترل مدلغزشی شامل دوبخش می باشد. بخش اول طرحی عملکرد کلیدزنی می باشد به طوریکه حرکت لغزشی مشخصه های مورد نیاز طرح را برآورده کند. بخش دوم مربوط به انتخاب قانون کنترلی می باشد که عمل کلیدزنی را به حالت سیستم مرتبط می کند.
می توان مشاهده کرد که قانون کنترل ضرورتاً گسسته نمی باشد. سیستم کلی زیر با کنترل اسکالر را در نظر بگیرید:

که در آن X بردار ستونی، f یک تابع برداری با بعد n و u بیانگر عاملی می باشد که می تواند حرکت سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد (ورودی کنترل).
در نظر بگیرید که تابع برداری f در۰(x,t)=σ سطح ناپیوسته است.
بنابراین:
پایان نامه

در صورتی سیستم در مدلغزشی می باشد که نقطه نمونه (RP) آن روی سطح لغزش . حرکت کند.

۱-۳-۴-شرط وجود:
همانطور که قبلاً ذکر شده برای اینکه مدلغزشی وجود داشته باشد، منحنی فاز در زیرساختار مرتبط با دو مقدار مختلف تابع برداریf باید مستقیماً روی سطح قرار گیرد. به عبارت دیگر: هنگام رسیدن به سطح لغزش از طرف نقاطی که در شرط۰ <σ صدق می کنند، بردار سرعت حالت مربوطه f-باید به طرف صفحه لغزش باشد. موقعیت مشابه برای نقاط بالای صفحه نیز برای بردار سرعت حالت f+ نیز باید اتفاق بیفتد.

با نشان دادن زیرنویس برای مولفه های بردارها سرعت حالت f+ و f-عمود بر سطح لغزش، معادلات زیر را می توان نوشت:

در حالیکه:

شرط وجود مد لغزشی به صورت زیر در می آید:

وقتی که نامعادله داده شده در معادله (۴-۵) در کل فضای حالت، نه فقط در حول سطح لغزش، برقرار باشد، این شرط همچنین یک شرط کافی برای سیستم به منظور رسیدن به سطح لغزش می باشد.
۱-۳-۵- شرط وصول:
در این بخش، شرحی از یک شرط کافی ساده برای سیستم به منظور رسیدن به رژیم لغزشی که بعدها در مورد کاربرد SMC برای مدارهای تغذیه کننده توان سوئیچینگ به کار می روند، داده شده است. یک بار دیگر سیستم کلی . را در نظر بگیرید که ورودی ناپیوسته عددی u به صورت زیر داده شده است:

[x+],[x-]نقاط نمونه حالت ماندگار متناظر با ورودی های u+,u-در نظر بگیرید. که در آن x یک بردار ستونی می باشد. سپس یک شرط کافی برای سیستم به منظور رسیدن به سطح لغزش به صورت زیر می باشد:

به عبارت دیگر، اگر نقطه حالت دائم برای یک زیرساختار متعلق به ناحیه ای از فضای فازی باشد که اختصاص به زیرساختار دیگر دارد، دیر یا زود نقاط نمونه سیستم با سطح لغزش برخوردار خواهند کرد.
۱-۳-۶- توصیف سیستم در مد لغزشی:
برای تحلیل vss گام بعدی بررسی رفتار سیستم در حالت عملکرد در رژیم لغزشی می باشد. معادله (۴-۸) یک دسته خاص از سیستم های خطی با ورودی کنترل را معرفی می کند.
ورودی کنترل اسکالر u بر روی سطح لغزش به صورت ناپیوسته می باشد، در حالیکه f,b توابع برداری پیوسته می باشند.

در SMC خط سیرهای سیستم روی سطح لغزش باقی می ماند.

که در آن G یک ماتریس . عناصر این ماتریس مشتق سطح لغزش نسبت به متغیرهای حالت (بردار گرادیان) می باشند. با بهره گرفتن از معادلات (۱-۸) و (۱-۱۰) معادله زیر حاصل می شود:

که در آن ورودی کنترل U با کنترل معادلUeg که بیانگر یک ورودی کنترل پیوسته معادل می باشد. جایگزین شده است. که سیر تکامل سیستم را بر روی سطح لغزش برقرار می کند.
با جایگذاری معادله (۱-۱۱) در معادله (۱-۸) داریم: (به پیوست الف-۴ مراجعه کنید.)

معادله (۱-۱۲) حرکت سیستم تحت SMC را توصیف می کند. قابل ذکر است که ماتریس زیر یعنی I-(GB)-1G دارای درجه کامل نیست. بدین دلیل که تحت رژیم لغزشی، حرکت سیستم محدود به بودن روی سطح لغزش می باشد. در نتیجه، سیستم معادل توصیف شده با معادله (۱-۱۲) از مرتبه n-1 می باشد.
این توصیف کنترل معادل برای VSS در رژیم لغزشی برای ورودی های کنترل متعدد نیز معتبر می باشد. در این مورد حرکت سیستم محدود به فراسطح حاصله از تقاطع سطوح کلیدزنی منفرد ۰Si(x,t)= می باشد.
در این مورد نیز معادلات (۴-۱۱) و (۴-۱۲) معتبر است به شرط آنکه  در این مورد یک بردار معادل و G یک ماتریسM×N باشد.
۱-۳-۷- اغتشاشات کاترینگ:
پدیده ی اغتشاشات خودبرانگیخته به عنوان یک حرکت نوسانی در همسایگی مانیفولد لغزش شناخته می شود. مکانیزم های محتمل که باعث ایجاد این پدیده می شود شامل غیرایده آل بودن وسایل کلیدزنی برای تحقق کنترل و همچنین وجود دینامیک پارازیتی سری با ماشین می باشد. پدیده ی اغتشاشات خودبرانگیخته که در شکل (۱-۲) نشان داده شده است در کاربردهای واقعی غیرقابل اجتناب می باشد.
پدیده ی اغتشاشات کاترینگ توسط دینامیک های مدل نشده که احتمالاً در سیستم های با ناظرهای مجانبی حذف شده اند، ایجاد می شود. در این سیستم ها ناظرهای مجانبی به عنوان یک عبوردهنده مولفه های فرکانس بالا به کار گرفته می شوند ]۹[.
یک راه حل پیشنهاد شده دیگر تقریب پیوسته از کنترل ناپیوسته می باشد، در خیلی از موارد، این یک چاره برای حل مساله نمی باشد زیرا شیب در تقریب های خطی، باید طوری تنظیم گردد که از تحریک دینامیک های مدل نشده اجتناب شود. علاوه بر این تقریب پیوسته در سیستم های مربوط به مبدل های کلیدزنی غیرعملی است زیرا در این سیستم ها عمل روشن- خاموش تنها راه ویژه عملکرد سیستم می باشد.
شکل ۱-۲: پدیده ی اغتشاشات کاترینگ در SMC به دلیل غیرخطی بودن سیستم خط سیر بر روی لغزش حرکت می کند و در یک محدوده مشخص شده نوسان می کند ]۵[.
۱-۳-۸ تحقیقات انجام شده در مورد کنترل مد لغزشی و کاربردهای آن در مبدل‌های DC به DC
کاربردهای SMC در مبدل‌های DCبهDC به صورت گسترده‌ای مورد بررسی قرار گرفته شده است. بسیاری از این تحقیقات روی کاربرد SMC در منابع تغذیه سویچینگ انجام شده است. برخی از مهمترین تحقیقات و دستاوردها در ادامه آورده شده است.
یک روش نو برای طرحی SMC برای مبدل‌های قدرت کاک ارائه داده است. این طراحی برای فیدبک حالت کامل[۸] (کنترل کننده مرتبه چهار) و فیدبک حالت کاهش یافته (کنترل کننده مرتبه دو) معتبر می باشد]۱۰[. با توجه به ضوابط طراحی پیشنهاد شده،‌هر دو شیوه کنترل عملکرد استاتیکی ودینامیکی خوبی را تضمین می‌کند و این به نوبه خود منجر به پیاده سازی ساده‌تر و استفاده از خازن کوچکتر می‌گرددمزیت‌های اصلی این روش پیشنهادی پیاده سازی ساده، پایداری سیگنال بزرگ، پاسخ غیرنوسانی همه متغیرهای حالت و زمان نشست کمتر تضمین شده در همه حالات، خازن انتقال انرژی کوچکتر به دلیل عدم نیاز دکوپله شدن سطوح ورودی و خروجی می‌باشند.
در مرجع] ۱۱ [به توصیف یک SMC با اهداف کلی پرداخته است. این ساختار در اکثر ساختارهای مبدل‌های قدرت DCبهDC قابل استفاده است.
مقایسه نشان می‌دهد که مدار کنترلی دارای پیچیدگی در حد کنترل کننده‌های مد ـ جریان استاندارد می‌باشد. ولی ایستادگی (مقاومت) بسیار بالا و سرعت پاسخ بیشتر در مقابل تغییرات منبع تغذیه، بار و پارامترها دارد. علاوه بر این، برخلاف سایر روش‌های مد لغزشی، راه‌حل پیشنهادی دارای فرکانس‌ کلید زنی ثابت در حالت ماندگار همگام سازی به تحریکات خارجی، نبود خطای حلاات ماندگار می‌باشد.
یک روش کنترل ولتاژ خروجی حلقه بسته برای ZCS به کمک SMC بیان شده است. طراحی سیستم ساده سازی شده است زیرا کنترل حلقه بسته می‌تواند از مرتبه ۳ به مرتبه ۲ کاهش یابد. نشان داده شده است که محدوده دینامیکی ولتاژ خروجی و مقاومت بار بسیار گسترده‌ می‌باشد و رفتار دینامیکی SMC به وسیله ولتاژ ورودی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد]۱۲.[
این ویژگی‌ها به کمک شبیه سازی های کامپیوتری و نتایج آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته شده‌اند.در مرجع] ۱۳ [ یک یکسوساز PWM شامل یک یکسوساز کنترل نشده و یک مبدل کاک که به وسیله روش SMC کنترل می‌گردد تشکیل شده است. نویسنده این مقاله اظهار می‌کند که این ساختار همانند سایر یکسوسازهای کیفیت بالا دارای جریان با اغتشاش کم و جریان خط همفاز با ولتاژ می‌باشد. علاه بر این به علت استفاده از SMC پاسخ سریع و پایدار با جود استفاده از فیلتر خروجی بزرگ، می‌باشد.
پیچیدگی کنترل همانند کنترل مد ـ‌جریان استاندارد می‌باشد. تحلیل مبدل، ضواقبط طراحی و نتایج آزمایشگاهی گزارش شده است. مبدل دارای پایداری،‌مقاومت و پاسخ دینامیکی بسیار خوب می‌باشد.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...