UDK 681.2
Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-409-416
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИФРОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
А. А. Лопатин, А. А. Дружинин, А. C. Асочаков, А. В. Пучков
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»;
Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Развитие космического приборостроения идет по пути цифровизации. В частности, энергопреобразующая аппаратура космических аппаратов модернизируется путем внедрения цифровых систем автоматического управления взамен аналоговых. Это приводит к повышению эффективности системы электропитания, но в то же время возникает необходимость в создании способов определения их характеристик, которые позволят с высокой степенью точности подтвердить соответствие изготовленного прибора заданным при проектировании требованиям технического задания. В статье описаны особенности функционирования и предложен способ определения характеристик цифрового канала управления импульсным преобразователем напряжения. Предложенный подход представляет собой инструментарий для проверки правильности реализации как аппаратных частей канала управления, так и самого регулятора, представляющего собой программный код, реализованный на цифровых управляющих устройствах. Метод основан на определении степени соответствия откликов на типовые внешние воздействия аппаратно реализованного канала управления и его модели. На основе передаточных функций цифровых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой и конечной импульсной характеристикой, с использованием типовых встроенных моделей, в пакете имитационного моделирования Matlab Simulink смоделирован канал управления импульсным преобразователем напряжения, соответствующий испытываемому аппаратно-реализованному устройству. Описаны основные принципы построения программной архитектуры обеспечения эксперимента. Разработана структурная схема испытательного комплекса, включающая источники внешнего воздействия, сам канал управления и средство управления проведением испытаний (в данном случае персональный компьютер). Приведен пример применения такой методики для верификации параметров разработанного пропорционально-интегрального дифференциального регулятора. Экспериментально показана работоспособность и точность предложенного способа определения характеристик канала управления по реакции на последовательность прямоугольных импульсов и путем построения логарифмической амплитудно-фазовой частотной характеристики. Применение такого метода верификации в условиях производства позволит обеспечить полную проверку отдельных цифровых управляющих устройств энергопреобразующей аппаратуры с замкнутыми обратными связями еще на этапе разработки приборов, что позволит исключить ошибки в реализации регуляторов в контурах управления.
Ключевые слова: тестирование, импульсный преобразователь напряжения, цифровой регулятор, эталонная модель, отклик, типовое воздействие.
References
1. ГОСТ Р 53711–2009. Изделия электронной техники. Правила приемки. Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 1161-ст: дата введения 01.09.2010.
2. Олссон Г., Пиани Дж. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб. : Невский Диалект, 2001. 557 с.
3. Солодовников В. В. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Книга 1 Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования. М. : Машиностроение, 1967. 769 с
4. Corradini L., Macsimovich D. Digital Control of high frequency Switched-Mode Power Converters. Hoboken, New Jersey, 2015. 356 p.
5. Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. М. : Техносфера, 2005. 632 c.
6. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход : 2-е изд. ; пер. с англ. М. : Вильямс, 2004. 992 с.
7. Белов Г. А. Динамика импульсных преобразователей. Чебоксары : Изд-во Чуваш. ун-та, 2001. 528 с.
8. Цифровая обработка сигналов и Matlab / А. И. Солонина, Д. М. Клионский, Т. В. Меркучева, С. Н. Перов. СПб. : БХВ-Петербург, 2013. 512 с.
9. John Rice. Accelerating Power-Supply Compliance to Specification. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ti.com/lit/ml/slup308/slup308.pdf (дата обращения 01.04.2020)
10. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М. : Горячая линия – Телеком, 2009. 608 с.
11. Беляев А., Солохина Т., Юдинцев В. Современные устройства цифровой обработки сигналов. Вместе или врозь? // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2009. № 1(91). 28–35 с.
12. Штраус В. Рынки DSP высокого класса, расчитанные на более высокий доход. DSP-FPGA.com. Руководство по ресурсам продукта, 2006.
13. Маркулов И. // Электронные компоненты. 2011. № 4. С. 3.
14. Руководство по устройству Cyclone IV – Компания Altera, 2016. 490 с.
15. IEEE 754-2008 Стандарт двоичной арифметики с плавающей точкой – Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2008. 23 с.
Лопатин Александр Александрович – кандидат технических наук, начальник сектора разработки силовой бортовой аппаратуры; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: lopatin@iss-reshetnev.ru.
Дружинин Александр Александрович – инженер-конструктор; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: Alex-Druzh@mail.ru.
Асочаков Арсений Степанович – инженер-конструктор; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: arseniy.asochakov@yandex.ru.
