1推理控制" title="推理控制">推理控制的CVCF電源的硬件構成

推理控制的CVCF電源系統構成如圖1所示，控制電路見圖2。

系統采用8031作為CPU，外擴8K的EPROM2764，用于存放監控程序、推理控制、鍵控及顯示程序。擴展一片DAC0832，以便輸出階梯正弦波，其片選信號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，ILE接＋5V，WR1接CPU的寫信號WR，DAC寄存器處于不鎖存狀態，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。擴展一片ADC0809，實現對整流后的直流電壓進行采樣的功能，8031的WR和74LS138的Y1口經一個或非門接ADC0809的STAR和ALE端，來控制ADC0809的啟動和地址鎖存。8031的RD和74LS138的1口經或非門接ADC0809的OE端，控制信號的輸出。ADC0809的CLK由8031的ALE上信號經過2分頻以后提供，EOC經反向器作8031的INT1中斷請求輸入線，要求CPU從P0上讀取A/D轉換后的數字量。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A/D轉換后，可由8031通過程序從P0口輸入到內部RAM單元。

圖1推理控制的CVCF系統原理圖

圖2推理控制的CVCF電源控制電路圖

擴展一片8279，作為擴展的I/O口，接8個LED，以完成顯示目標頻率、目標電壓和反饋電壓的功能。8個LED接成共陽極。8279和8031的連接無特殊要求，除數據線P0口、WR、RD可直接連接外，CS由74LS138的Y2口進行片選。時鐘由ALE提供，A0接8031的P2.0口，中斷請求IRQ經反向器與8031的INT0相連。

8279同時擴展鍵盤的接口，實現運行、停止、清零、復位功能鍵的控制。規定掃描線（SL0－SL1）為列線，在此以連接74LS138的輸出T0和T1為列線，實現2＊8的鍵盤功能。回復線（RL0－RL7）為行線。

由8031的P2.5、P2.6、P2.7口經74LS138進行地址譯碼，各擴展芯片的地址由此確定。

2系統軟件設計

應用軟件分為四大部分：振蕩部分、采樣部分、調幅部分、通信部分。為了防止嚴重干擾時“飛”程序，在每個程序之間安放軟陷阱，即在各個子程序之間放入幾條NOP指令。這樣，發現異常時，可強制從頭執行。

在軟件設計中采用模塊化子程序結構，其主程序和推理控制子程序的流程結構見圖3。

（1）振蕩器子程序

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

在振蕩程序中，采用8031的T1定時方法，因為T1工作方式不占用CPU時間。在整個單片機運行期間，振蕩部分的定時是自始至終的，故采用T1定時方式2（可以自動重新裝入的8位定時器/計數器）進行定時，在不占用CPU的時間里，CPU可以處理其它程序和任務。

圖3程序流程圖

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

表1定時時間常數表

表2正弦波數據表

T1定時時間到，則調用振蕩器子程序，由DAC0832輸出正弦波，正弦波的產生也是通過查表得到，將半波分成90份，即每2度為一個階梯，用MATLAB編一小程序將所需數列成表格，每隔時間t查表一次，當查表90次后，通過DAC0832的輸出可得出一個半波，再通過反向器疊加后得一正弦波。各階梯值對應的角度、輸出電壓及輸入數字量如表2所示。

圖4階梯正弦波形圖

圖5推理控制的CVCF系統結構圖

此表所得階梯正弦波如圖4所示。這樣可得到頻率穩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，當系統的采樣頻率足夠高時，采樣系統的特性接近于連續變化的模擬系統，因而可以忽略采樣開關和保持器，將整個系統看成是連續變化的模擬系統，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D（z）。設計的實質是將一個模擬調節器離散化，用數字控制器取代模擬調節器。設計的基本步驟是，根據已有的連續模型，按連續系統理論設計模擬調節器，然后按照一定的對應關系將模擬調節器離散化，得到等價的數字控制器，從而確定計算機的算法。　　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)

當根據（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是一個輸出可測、而擾動不可測的系統，設電源的輸出為Y（s），輸入為R（s），擾動為D（s），此時的電源不需要二次輸出和估計器，只需一個估計模型，推理控制的CVCF系統結構如圖5所示。

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

Y（s）=Gf(s)R(s)＋[1－Gf(s)]B(s)D(s)

當Gp(s)≠Gp(s）時，系統的輸出為當濾波器的穩態增益為1時，在給定的階躍擾動下，系統的主要輸出Y（s）=R（s）；在階躍擾動不可測的情況下，系統的主要輸出穩態偏差為Y（0）=0。

可見，系統具有非常好的性能，不管模型有何種誤差，系統的主要輸出總是穩態無偏差的，而且控制系統的可調參數很少。