1、引言
　　
    隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源控制部分絕大多數(shù)是按照模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的，缺點(diǎn)是抗干擾能力很差。由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，數(shù)字信號(hào)的處理和控制顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)：便于計(jì)算機(jī)處理和控制，設(shè)計(jì)的靈活性大大提高，軟件調(diào)試方便等，出現(xiàn)了PID控制。

    它使開(kāi)關(guān)電源向數(shù)字化、智能化、多功能化方向發(fā)展。這無(wú)疑提高了開(kāi)關(guān)電源的性能和可靠性。但由于開(kāi)關(guān)電源本身是一個(gè)非線性的對(duì)象，其精確模型的建立是相當(dāng)困難的，常采用近似處理，并且其供電系統(tǒng)和負(fù)載變化具有不確定性，所以采用上述模擬或數(shù)字PID控制方法常常難以使PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)隨之變化，控制效果不理想。近來(lái)發(fā)展起來(lái)的無(wú)模型控制是前景廣闊的控制方法。它不依賴被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，集建模與控制一體化，這對(duì)于一些復(fù)雜可變的或結(jié)構(gòu)不確定難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型描述的系統(tǒng)而言是非常適宜的，改進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源的控制系統(tǒng)，不僅滿足開(kāi)關(guān)電源的高性能和高可靠性的要求。

    2、開(kāi)關(guān)電源的工作原理
　　
    本開(kāi)關(guān)電源原理框圖如圖1所示。電網(wǎng)電壓通過(guò)輸入回路中的整流器和濾波器轉(zhuǎn)換為直流電壓輸入高頻變換器，高頻變換器則把輸入的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l脈沖方波電壓，該脈沖方波通過(guò)輸出回路中的高頻整流器和濾波器變成直流電壓供給負(fù)載。

圖1 開(kāi)關(guān)電源工作原理

    以微型計(jì)算機(jī)為核心的控制回路，在控制軟件的支持下對(duì)開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓、電流采樣，并與給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后去調(diào)整和控制逆變器， 改變MOSFET管的導(dǎo)通頻率或?qū)ǎ刂箷r(shí)間以穩(wěn)定輸出，并監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)。

    3、開(kāi)關(guān)電源硬件系統(tǒng)組成
　　
    開(kāi)關(guān)電源的控制系統(tǒng)可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇不同的微處理器。其組成原理框圖如圖2所示。上電/復(fù)位電路給微處理器提供穩(wěn)定的電源和復(fù)位功能。輸出電壓反饋用來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓值，保持輸出電壓的穩(wěn)定，電流反饋電路與電壓反饋功能相似。數(shù)碼管顯示電路和鍵盤輸入電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。PWM輸出驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷，當(dāng)輸出電壓高于要求電壓時(shí)，輸出脈沖的寬度就減小，從而減小輸出電壓；當(dāng)輸出電壓低于要求電壓時(shí)，輸出脈沖的寬度就增大，從而增大輸出電壓。

圖2[!--empirenews.page--]

    4、無(wú)模型控制原理

    4.1 無(wú)模型控制的總體概述
　　
    在控制律設(shè)計(jì)中一般的需要建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)典的方法要求這種數(shù)學(xué)模型必 須事先建立至少其結(jié)構(gòu)必須事先確定。而且模型愈精確愈好。無(wú)模型控制律的設(shè)計(jì)中，突破了控制律對(duì)數(shù)學(xué)模型盡可能事先精確的建立這一要求的限制。
　　
    我們的建模手續(xù)是伴隨反饋控制而進(jìn)行的。初始的數(shù)學(xué)模型可以是不精確的，但必須保證所設(shè)計(jì)的控制律具有一定的收斂性.我們所設(shè)計(jì)的無(wú)模型控制律是邊建模邊控制，得到新的觀測(cè)數(shù)據(jù)后，再建模再控制.如此繼續(xù)下去，使得每次得到的數(shù)學(xué)模型逐漸精確，從而控制律的性能也隨之得到改善。我們把這種手續(xù)稱之為實(shí)時(shí)建模與反饋控制一體化手續(xù)。

    4.2 建模與自適應(yīng)控制一體化途徑

    在參考文獻(xiàn)中，提出了如下的泛模型：

    y（k）-y（k-1）=φ（k-1）[u（k-1）-u（k-2）> （4-1）

    不失一般性，這里假定被控動(dòng)態(tài)系統(tǒng)S的時(shí)滯是1,y（k） 是系統(tǒng)S的一維輸出， u（k-1）是P維輸人。φ（k）是特征參量，它是利用某種辨識(shí)算法在線估計(jì)的，k是離散時(shí)間。我們將會(huì)看出，在實(shí)時(shí)辨識(shí)―實(shí)時(shí)反饋校正的辨識(shí)與控制一體化手續(xù)中，φ（k）有明顯的數(shù)學(xué)與工程意義。

    4.3 實(shí)時(shí)建模與反饋控制一體化

    具體的，我們的建模與反饋控制一體化的框架如下：

    （1）依據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)和泛模型

    y（k）-y（k-1）=φ（k-1）[u（k-1）-u（k-2）]

    利用適當(dāng)?shù)墓乐捣椒?，得到了φ（k-1）的估值φ（k-1）。

    （2）尋求φ（k-1）的向前一步的預(yù)報(bào)值φ＊（k），一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是取

    φ＊（k）= φ＊（k-1）

    在尋求控制律時(shí)，我們把φ＊（k）仍記成社φ（k） 。 （3）把控制律
 
    作用于系統(tǒng)S，得到新的輸出貝y（k+1）。于是得到了一組新的數(shù)據(jù)｛y（k+1）,u（k）｝ 。

    在這組新數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重復(fù)（1），（2）和（3），即可又得出新的數(shù)據(jù)｛y（k+2）,u（k+1）｝如此繼續(xù)下去。只要系統(tǒng)S滿足一定的條件，在這種手續(xù)的作用下，系統(tǒng)s的輸出y（k）將逐漸地逼近y0。

    4.4 控制器程序的設(shè)計(jì)
　　
    目前在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中應(yīng)用的控制器，絕大多數(shù)是經(jīng)典的PID調(diào)節(jié)器及其變種，對(duì)于耦合情況不嚴(yán)重的系統(tǒng)，PID調(diào)節(jié)器的控制效果還能令人滿意，但對(duì)耦合嚴(yán)重的系統(tǒng)，PID調(diào)節(jié)器則顯得無(wú)能為力，下面以PID調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將無(wú)模型控制器與PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較，用于說(shuō)明無(wú)模型控制器具備較好的解耦和抗干擾能力。無(wú)模型控制流程圖如下：

圖3 無(wú)模型控制流程圖[!--empirenews.page--]

    5、試驗(yàn)結(jié)果

    這里對(duì)無(wú)模型控制器與PID調(diào)節(jié)器的解耦能力進(jìn)行仿真比較，為了比較的公平性，將無(wú)模型控制器與PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)都整定到較佳狀態(tài)，對(duì)下述系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刂平Y(jié)果如圖4和圖5所示：

u（t） y（t）
圖4 PID控制情形仿真結(jié)果

u（t） y（t）
圖5 無(wú)模型控制仿真圖

    由仿真結(jié)果可以清楚地看到，無(wú)模型控制器和PID調(diào)節(jié)器對(duì)非線形情形系統(tǒng)的控制都收到了良好的效果，但無(wú)模型控制方法對(duì)非線性耦合情形的控制能力比PID調(diào)節(jié)器強(qiáng)很多。

    6、結(jié)束語(yǔ)

    無(wú)模型控制適合非線性控制，其控制規(guī)則不需要確定具體對(duì)象的模型，對(duì)于像開(kāi)關(guān)電源這種非線性對(duì)象的控制具有相當(dāng)好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。無(wú)模型控制策略的引入，為開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了廣闊的空間。