1推理控制" title="推理控制">推理控制的CVCF電源的硬件構(gòu)成

推理控制的CVCF電源系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，控制電路見圖2。

系統(tǒng)采用8031作為CPU，外擴(kuò)8K的EPROM2764，用于存放監(jiān)控程序、推理控制、鍵控及顯示程序。擴(kuò)展一片DAC0832，以便輸出階梯正弦波，其片選信號(hào)CS接74LS138的Y0口,選通地址為＃1FFFH。DAC0832按單緩沖工作方式，使輸入寄存器處于鎖存狀態(tài)，ILE接＋5V，WR1接CPU的寫信號(hào)WR，DAC寄存器處于不鎖存狀態(tài)，所以將WR2和XFER直接接地，DAC0832接成單極性輸出，參考電壓為＋5V，輸出0～5V的電壓。擴(kuò)展一片ADC0809，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流后的直流電壓進(jìn)行采樣的功能，8031的WR和74LS138的Y1口經(jīng)一個(gè)或非門接ADC0809的STAR和ALE端，來控制ADC0809的啟動(dòng)和地址鎖存。8031的RD和74LS138的1口經(jīng)或非門接ADC0809的OE端，控制信號(hào)的輸出。ADC0809的CLK由8031的ALE上信號(hào)經(jīng)過2分頻以后提供，EOC經(jīng)反向器作8031的INT1中斷請(qǐng)求輸入線，要求CPU從P0上讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。ADC0809的IN0和采樣保持器LF198的輸出端相連，故IN0上輸入的0～15V范圍的模擬電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，可由8031通過程序從P0口輸入到內(nèi)部RAM單元。

圖1推理控制的CVCF系統(tǒng)原理圖

圖2推理控制的CVCF電源控制電路圖

擴(kuò)展一片8279，作為擴(kuò)展的I/O口，接8個(gè)LED，以完成顯示目標(biāo)頻率、目標(biāo)電壓和反饋電壓的功能。8個(gè)LED接成共陽極。8279和8031的連接無特殊要求，除數(shù)據(jù)線P0口、WR、RD可直接連接外，CS由74LS138的Y2口進(jìn)行片選。時(shí)鐘由ALE提供，A0接8031的P2.0口，中斷請(qǐng)求IRQ經(jīng)反向器與8031的INT0相連。

8279同時(shí)擴(kuò)展鍵盤的接口，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、停止、清零、復(fù)位功能鍵的控制。規(guī)定掃描線（SL0－SL1）為列線，在此以連接74LS138的輸出T0和T1為列線，實(shí)現(xiàn)2＊8的鍵盤功能?；貜?fù)線（RL0－RL7）為行線。

由8031的P2.5、P2.6、P2.7口經(jīng)74LS138進(jìn)行地址譯碼，各擴(kuò)展芯片的地址由此確定。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

應(yīng)用軟件分為四大部分：振蕩部分、采樣部分、調(diào)幅部分、通信部分。為了防止嚴(yán)重干擾時(shí)“飛”程序，在每個(gè)程序之間安放軟陷阱，即在各個(gè)子程序之間放入幾條NOP指令。這樣，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，可強(qiáng)制從頭執(zhí)行。

在軟件設(shè)計(jì)中采用模塊化子程序結(jié)構(gòu)，其主程序和推理控制子程序的流程結(jié)構(gòu)見圖3。

（1）振蕩器子程序

　　該程序模塊要求得到一個(gè)頻率可調(diào)的高頻率穩(wěn)定度的階梯正弦波。要求頻率可調(diào)范圍為45Hz～65Hz，精度要求為0.1Hz。

在振蕩程序中，采用8031的T1定時(shí)方法，因?yàn)門1工作方式不占用CPU時(shí)間。在整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行期間，振蕩部分的定時(shí)是自始至終的，故采用T1定時(shí)方式2（可以自動(dòng)重新裝入的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器）進(jìn)行定時(shí)，在不占用CPU的時(shí)間里，CPU可以處理其它程序和任務(wù)。

圖3程序流程圖

將一個(gè)正弦波周期分為正半周和負(fù)半周兩部分，半波時(shí)間為1/（2f），將這半波時(shí)間分成90份，則定時(shí)時(shí)間為t=1/（180f）,代入T=28－t·fo/12的T1初值計(jì)算公式(式中fo為晶振頻率)，得出定時(shí)時(shí)間常數(shù)，可將45Hz～65Hz的定時(shí)時(shí)間都算出來并列成表格（如表1所示），設(shè)置一個(gè)查表程序，在輸出不同頻率時(shí)從表上調(diào)取不同的T值。

表1定時(shí)時(shí)間常數(shù)表

表2正弦波數(shù)據(jù)表

T1定時(shí)時(shí)間到，則調(diào)用振蕩器子程序，由DAC0832輸出正弦波，正弦波的產(chǎn)生也是通過查表得到，將半波分成90份，即每2度為一個(gè)階梯，用MATLAB編一小程序?qū)⑺钄?shù)列成表格，每隔時(shí)間t查表一次，當(dāng)查表90次后，通過DAC0832的輸出可得出一個(gè)半波，再通過反向器疊加后得一正弦波。各階梯值對(duì)應(yīng)的角度、輸出電壓及輸入數(shù)字量如表2所示。

圖4階梯正弦波形圖

圖5推理控制的CVCF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

此表所得階梯正弦波如圖4所示。這樣可得到頻率穩(wěn)定度高的階梯正弦波。

（2）推理控制子程序及算法

離散化推理控制的基本思想是，當(dāng)系統(tǒng)的采樣頻率足夠高時(shí)，采樣系統(tǒng)的特性接近于連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)，因而可以忽略采樣開關(guān)和保持器，將整個(gè)系統(tǒng)看成是連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)，從而用s域的方法校正裝置D（s）。再使用s域到z域的離散化方法求得離散傳遞函數(shù)D（z）。設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是將一個(gè)模擬調(diào)節(jié)器離散化，用數(shù)字控制器取代模擬調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)的基本步驟是，根據(jù)已有的連續(xù)模型，按連續(xù)系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)模擬調(diào)節(jié)器，然后按照一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系將模擬調(diào)節(jié)器離散化，得到等價(jià)的數(shù)字控制器，從而確定計(jì)算機(jī)的算法。　　首先將離散化令K1=250,

T1=0.015再將離散化

　　得308Uk(k)=490Uk(k－1)－185Uk(k－2)

＋19Ue(k)－5Ue(k－1)

又Uk(k)=Ur－[Uf(k)－Uc(k)]

　　∴2Ua(k)=Ua(k－1)＋250Uk(k－1)(1)

Ue(k)=Ur－[Uf(k)－Ua(k)](2)

　　308Uk(k)=490Uk(k－1)－185Uk(k－2)

＋19Ue(k)－15Ue(k－1)(3)

當(dāng)根據(jù)（1）、（2）、（3）可得推理控制的輸出

　　令K1=2,K2=1,K3=250,K4=308,K5=490,K6=185,K7=19,K8=15

∴K1Ua(k)=K2Ua(k－1)＋250Uk(k－1)(1)

Ue(k)=Ur－[Uf(k)－Ua(k)](2)

K4Uk(k)=K5Uk(k－1)－K6Uk(k－2)

＋K7Ue(k)－K8Ue(k－1)(3)

3推理控制的CVCF抗擾性能分析

推理控制的CVCF是一個(gè)輸出可測(cè)、而擾動(dòng)不可測(cè)的系統(tǒng)，設(shè)電源的輸出為Y（s），輸入為R（s），擾動(dòng)為D（s），此時(shí)的電源不需要二次輸出和估計(jì)器，只需一個(gè)估計(jì)模型，推理控制的CVCF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

此時(shí)的系統(tǒng)輸出為推理控制器Gi(s)=Gf(s)/Gp(s),當(dāng)Gp(s)=Gp(s)時(shí)，系統(tǒng)輸出為

Y（s）=Gf(s)R(s)＋[1－Gf(s)]B(s)D(s)

當(dāng)Gp(s)≠Gp(s）時(shí)，系統(tǒng)的輸出為當(dāng)濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為1時(shí)，在給定的階躍擾動(dòng)下，系統(tǒng)的主要輸出Y（s）=R（s）；在階躍擾動(dòng)不可測(cè)的情況下，系統(tǒng)的主要輸出穩(wěn)態(tài)偏差為Y（0）=0。

可見，系統(tǒng)具有非常好的性能，不管模型有何種誤差，系統(tǒng)的主要輸出總是穩(wěn)態(tài)無偏差的，而且控制系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)很少。