反饋控制是指在某一行動(dòng)和任務(wù)完成之后，將實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較，從而對(duì)下一步行動(dòng)的進(jìn)行產(chǎn)生影響，起到控制的作用。其特點(diǎn)是：對(duì)計(jì)劃決策在實(shí)施過(guò)程中的每一步驟所引起的客觀效果，能夠及時(shí)做出反應(yīng)，并據(jù)此調(diào)整、修改下一步的實(shí)施方案，使計(jì)劃決策的實(shí)施與原計(jì)劃本身在動(dòng)態(tài)中達(dá)到協(xié)調(diào)。當(dāng)然，反饋控制主要是對(duì)后果的反饋，而已鑄成的事實(shí)是難以改變，且用新計(jì)劃代替舊計(jì)劃、用新決策代替原有決策有一個(gè)過(guò)程需要一定的時(shí)間，由于系統(tǒng)不能適應(yīng)情況的變化，將會(huì)給工作帶來(lái)不必要的損失。這就是反饋控制不及預(yù)先控制之處。

饋控制是指將系統(tǒng)的輸出信息返送到輸入端，與輸入信息進(jìn)行比較，并利用二者的偏差進(jìn)行控制的過(guò)程。反饋控制其實(shí)是用過(guò)去的情況來(lái)指導(dǎo)將來(lái)。在控制系統(tǒng)中，如果返回的信息的作用是抵消輸入信息，稱為負(fù)反饋，負(fù)反饋可以使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定;若其作用是增強(qiáng)輸入信息，則稱為正反饋，正反饋可以使信號(hào)得到加強(qiáng)。在自動(dòng)控制理論中，“反饋控制”是信號(hào)沿前向通道(或稱前向通路)和反饋通道進(jìn)行閉路傳遞，從而形成一個(gè)閉合回路的控制方法。反饋信號(hào)分“正反饋”和“負(fù)反饋”兩種。為了和給定信號(hào)比較，必須把反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成與給定信號(hào)具有相同量剛和相同量級(jí)的信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)反饋信號(hào)和給定信號(hào)相比較后得到的偏差信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后輸出控制作用去消除偏差，使被控量(系統(tǒng)的輸出)等于給定值。閉環(huán)控制系統(tǒng)都是負(fù)反饋控制系統(tǒng)。

常規(guī)方式是通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)掃頻的方式，給定激勵(lì)序列，得到對(duì)應(yīng)模型輸出序列，并采集輸入和輸出。

對(duì)于直流電機(jī)來(lái)講，我們采集的一般可以是：

給定狀態(tài)(電機(jī)給定速度)模型輸入(控制量u)模型輸出(電機(jī)實(shí)際速度，同時(shí)也可以一并把實(shí)際位置和加速度采了)我這里因?yàn)檫b控壞了，所以沒(méi)做手動(dòng)掃頻;我的方法是首先通過(guò)STM32的板載按鍵來(lái)改變電機(jī)給定速度(對(duì)于直流電機(jī)模型來(lái)說(shuō)足夠了，但對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)講還是不要這樣子簡(jiǎn)便)，然后通過(guò)串口將待采集的數(shù)據(jù)打印到電腦端并保存。

2. 模型辨識(shí)

辨識(shí)方法有很多，這里使用MATLAB的系統(tǒng)辨識(shí)工具箱，得到a和b。

另外提一嘴，對(duì)于一階系統(tǒng)，我們也可以通過(guò)人工擬合的方法得到a和b：

對(duì)于a的確定，給定階躍響應(yīng)，當(dāng)響應(yīng)幅值達(dá)到給定幅值的98%時(shí)，記錄此時(shí)的橫軸時(shí)域時(shí)間T = t(單位: s)，此時(shí)有 ?=4? 。

對(duì)于b的確定，在已確定a的前提下，在simulink中導(dǎo)入采集的實(shí)際輸入輸出，調(diào)整b并對(duì)比模型輸出和采集輸出，當(dāng)兩者一致或接近一致時(shí)，b即為調(diào)整完畢。

反饋控制何謂反饋控制?開關(guān)式AC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)確認(rèn)實(shí)際輸出的DC電壓值，并根據(jù)該電壓信息對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行控制，從而確保穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)規(guī)定的DC輸出。這種確認(rèn)該輸出電壓值以控制開關(guān)元件的機(jī)制叫做反饋控制(FB控制)。

【開關(guān)方式電路結(jié)構(gòu)示例】反饋控制的示意圖開關(guān)式AC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)二極管電橋?qū)C電壓進(jìn)行整流，再通過(guò)電容器實(shí)施平滑處理，將AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓。然后，通過(guò)開關(guān)元件對(duì)該DC電壓進(jìn)行斬波(ON/OFF)后，通過(guò)高頻變壓器降壓后傳遞到2次側(cè)，再利用電容器進(jìn)行平滑處理，輸出規(guī)定的DC電壓(VDC)。

FB控制電路檢測(cè)實(shí)際輸出的該電壓值是否達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)電壓值。

【經(jīng)過(guò)平滑處理的輸出電壓示意圖】實(shí)際輸出電壓值低于目標(biāo)電壓值時(shí)，則會(huì)對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行控制，使ON時(shí)間變長(zhǎng)。這樣，輸出電壓值就會(huì)上升。反之，高于目標(biāo)電壓值時(shí)，則控制ON時(shí)間變短。

這樣，反饋控制電路常時(shí)對(duì)實(shí)際輸出電壓值進(jìn)行確認(rèn)，并根據(jù)該值調(diào)整開關(guān)元件的ON/OFF時(shí)間，確保目標(biāo)輸出電壓值的穩(wěn)定。

輕負(fù)載模式何謂輕負(fù)載模式?提高使用較少輸出電流時(shí)的效率的技術(shù)叫做輕負(fù)載模式。在DC/DC轉(zhuǎn)換器等中也叫脈沖串模式。輕負(fù)載模式示意圖開關(guān)式AC/DC及DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)ON/OFF轉(zhuǎn)換進(jìn)行電壓斬波和電容器平滑處理，以穩(wěn)定提供目標(biāo)輸出電壓值。

但是，這種轉(zhuǎn)換在ON/OFF時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間漏電流(貫通電流)。也就是說(shuō)，單位時(shí)間內(nèi)的ON/OFF次數(shù)越多，漏電流導(dǎo)致的損失越大，效率越低。

周期恒定(PWM控制)時(shí)，即使ON/OFF時(shí)間比有變化，其次數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)也是恒定的。因此，自身功耗量也是恒定的，輕負(fù)載時(shí)這種轉(zhuǎn)換漏電流造成的損失會(huì)導(dǎo)致效率降低。故此，在使用電流少的情況下，通過(guò)頻率調(diào)制(PFM控制)將周期拉長(zhǎng)、變慢，從而減少單位時(shí)間內(nèi)的ON/OFF轉(zhuǎn)換次數(shù)，以減少損失。這種技術(shù)就叫做輕負(fù)載模式。

【PWM方式和PFM方式】根據(jù)狀況區(qū)分使用PWM和PFM可進(jìn)一步提高效率，如高負(fù)載(使用電流)時(shí)使用周期恒定的PWM控制，輕負(fù)載(不使用電流)時(shí)使用周期變化的PFM控制?！鯬WM (脈寬調(diào)制)：頻率恒定，通過(guò)開關(guān)ON從輸入電壓中調(diào)取輸出部分的控制方式。■PFM (脈沖頻率調(diào)制)：通過(guò)固定ON時(shí)間、改變頻率(改變OFF時(shí)間)來(lái)調(diào)取輸出部分的方式。反之，也有固定OFF時(shí)間、改變ON時(shí)間的方式。PWM和PFMPFM方式根據(jù)輸出電流量改變頻率，效率較高，但開關(guān)時(shí)會(huì)不定期發(fā)生噪音。這種頻率無(wú)法確定的噪音很難消除，要解決噪音，采用頻率恒定的PWM方式更容易操作。

這樣，噪音低的PWM和效率高的PFM可互為補(bǔ)充，高頻率驅(qū)動(dòng)的高負(fù)載(噪音發(fā)生較多)時(shí)采用PWM，電流使用較少的低負(fù)載時(shí)采用PFM，擇優(yōu)使用，即可盡可能提高效率。

二、DC/DC轉(zhuǎn)換器

何謂DC/DC轉(zhuǎn)換器?DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種將DC(直流)轉(zhuǎn)換為DC(直流)的元件，具體是指利用DC(直流)轉(zhuǎn)換電壓的元件。IC等電子元件各自的工作電壓范圍不同，因此需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓。

生成電壓低于初始電壓的轉(zhuǎn)換器被稱為"降壓轉(zhuǎn)換器";生成電壓高于初始電壓的轉(zhuǎn)換器被稱為"升壓轉(zhuǎn)換器"。名稱說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器是指將直流轉(zhuǎn)換為直流的裝置的名稱。

它常被稱為線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器等，以轉(zhuǎn)換方式的名稱命名。

為何需要DC/DC轉(zhuǎn)換器?插入插座進(jìn)行工作的電氣產(chǎn)品需要使用將AC(交流)100V轉(zhuǎn)換為DC(直流)的"AC/DC轉(zhuǎn)換器"。

這是因?yàn)榇蟛糠职雽?dǎo)體部件只能在DC下工作。

整機(jī)電路板上搭載的IC等具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同。

通過(guò)電壓不穩(wěn)的電源等供電會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作或特性劣化等異常。

因此，需使用"DC/DC轉(zhuǎn)換器"轉(zhuǎn)換為所需的電壓并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化。

通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定的裝置被稱為電壓穩(wěn)壓器。

電源IC種類電源IC大致分為線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器兩種。

作為其各自的輸出形式，線性穩(wěn)壓器僅可降壓輸出比輸入電壓低的電壓。

開關(guān)穩(wěn)壓器則具有自由度，輸出形式包括以下4種：

降壓輸出比輸入電壓低的電壓

升壓輸出比輸入電壓高的電壓

升降壓輸出恒定電壓，與輸入電壓的高低無(wú)關(guān)

從正電壓反轉(zhuǎn)輸出負(fù)電壓

而且，開關(guān)穩(wěn)壓器的整流方式有同步整流和非同步整流(二極管整流)?！倦娫碔C種類】

線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器

通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定的裝置被稱為電壓穩(wěn)壓器。

按轉(zhuǎn)換方式，電壓穩(wěn)壓器分為線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器2種類型。

線性穩(wěn)壓器因工作時(shí)輸入與輸出的關(guān)系呈線型，故被稱為"線性穩(wěn)壓器"。

因輸入與輸出間串聯(lián)有控制元件，有時(shí)也被稱為"串聯(lián)穩(wěn)壓器"。

通過(guò)控制元件降壓，因此輸入與輸出的電壓差(降壓程度)越大損耗就越大，效率也越低。

因此適用于小功率的電源。

開關(guān)穩(wěn)壓器接通開關(guān)元件(MOSFET)，從輸入端向輸出端供電，直至輸出電壓達(dá)到所需電壓。

輸出電壓達(dá)到規(guī)定值后，開關(guān)元件即關(guān)閉，不再消耗輸入功率。

通過(guò)高速重復(fù)這一動(dòng)作，將輸出電壓調(diào)節(jié)到規(guī)定值。