一种用于自动控制的控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]—种用于自动控制的控制器，包括用于数字控制的电源系统、自动控制系统等自动控制领域。
【背景技术】
[0002]在电源系统中的控制器可分为模拟和数字器件，模拟器件有如3842、3895、6599等芯片，可工作在多种拓扑结构的电源中，电路成熟，但是很难与数字电路整合，无法达到精准控制。数字器件有如单片机、DSP等数字处理器，本身是数字芯片，因此与其它数字电路能够很好的信号互通，控制精确，但是由数字处理器作为控制器时，整个电源系统的动态响应与数字芯片内部程序算法、程序软件运行速度有密切关系，数字电源的动态特性和稳定性往往较差。
[0003]在电气或自动化的自动控制系统中，从最初的控制仪表向计算机控制的集散控制系统DCS发展，以及现在20世纪的计算机集成自动系统CIPS都是PID算法加一些复杂的控制算法实现，在工业自动化中还是以计算机为主要技术工具。无论是单片数字微处理器还是计算机都无法很好应用在高精度、高速的状态控制、运动控制场合，如带编码器的步进、伺服电机等。而且有些数字微处理器中集成的模拟器件无法满足要求。
[0004]在以微处理器或计算机为主要技术工具都没有不能很好应用在有时间、精度要素的众多自动控制场合。
【发明内容】
[0005]—种用于自动控制的控制器，由比较机构、控制装置、测量值构成一个控制器。比较机构由二个独立的运算放大器Ul、U2加模拟电压VINl、VIN2构成，控制装置由二个独立的与门电路加外部时钟信号CP构成，测量值VFB来自被控对像。见图1、图2。
[0006]本控制器中的比较机构是模拟器件，控制装置是数字器件，因此能解决电源系统中采用模拟芯片的不足，控制器输出的脉冲信号可以驳接任何TTL或CMOS电路接口。
[0007]本控制器的VINl和VIN2端各设置一个高精度高稳定电压值，且满足VIN1>VIN2条件，如:VINl=1.26，VIN2=1.25，当被控对像反馈电压VFB满足VIN1>VFB>VIN2条件时，Yl和Y2都没有脉冲波形输出，保持在低电平。当被控对像反馈电压VFB满足VFB>VIN1>VIN2条件时，在外部时钟信号CP为高电平时，Yl输出高电平，Yl的脉冲占空比与外部时钟信号CP相同，在本控制器中Yl占空比值无意义。当被控对像反馈电压VFB满足VIN1>VIN2>VFB条件时，在外部时钟信号CP为高电平时，Y2输出高电平，Y2的脉冲占空比与外部时钟信号CP相同，在本控制器中Y2占空比值无意义。
[0008]本控制器的Yl和Y2所接的执行器单元非常广泛，这个执行器单元可以是:高速高精度可增可减计数器、微处理器芯片、电机信号驱动板、可编程逻辑陈列等能正确接收二路脉冲信号的数字电路。当本控制器的Yl和Y2与单片机等微处理器的外部中断口相连接时，同时整个电路包括控制器又应用在电源系统中时，加上电源对动态响应有特殊要求，又加上通过中断并在中断程序中修改定时器值是在这些执行器单元中耗时最多的，所以只要本控制器接微处器的中断口通过修改微处理器的定时器值改变PffM并应用于BUCK、BOOST、全桥移相软开关电源时，如能达到很好动态速度和稳定性，就说明本控制器在驳接上述所有执行器单元时都能达到自动控制所要求的“稳定性、快速性、准确性”。当在做完这三个BUCK, BOOST、全桥移相软开关电源拓扑的实验后，可以确认本控制器极具价值。
[0009]当本控制器的Yl、Y2分别接微处理器外部中断口时，只要分别在能响应外部Yl和Υ2信号的中断小程序中设定修改某个微处理器中的定时器值，此定时器就会改变输出的PffM占空比，PWM的变化造成执行器单元和被控对像反馈电压VFB变化，当微处理器的PWM信号接的是电源拓扑中开关电力器件时，将造成输出电压上的采集电压VFB发生变化，此时就是本控制器在电源系统中的应用，能很好理解此时微处理器程序是无需编写采集电压值、判断电压值、复杂的PID程序的，那么显然整个采用数字芯片的电源系统的动态响应速度会快很多，因此稳定性就加强了，可以说明相比其它以微处理器或计算机为主要技术工具应用在自动控制领域，本控制器更具有优良的动态性、稳定性。
[0010]在以微处理器或计算机为主要技术工具的，在有时间、精度要素的众多自动控制场合，本控制器驳接合适的执行器单元时，能够使整个自动控制系统的稳定性、快速性、准确性更加优良。
【附图说明】
[0011]图1为本专利控制器。
[0012]图2为由本专利控制器组成的自动控制系统的方框图。
[0013]图3为本专利控制器的逻辑真值表。
[0014]图4为本专利控制器的外部时钟信号CP与被控对像反馈电压VFB的波形图。
【具体实施方式】
[0015]一种用于自动控制的控制器，指模拟电压VINl连接至运算放大器Ul的反相输入端2，被控对像反馈电压VFB同时连接至运算放大器Ul的同相输入端I和运算放大器U2的反相输入端2，模拟电压VIN2连接至运算放大器U2的同相输入端I，运算放大器Ul的输出端3连接至VA再连接至与门U3的输入端I，运算放大器U2的输出端3连接至VB再连接至与门U4的输入端2，外部时钟信号CP同时连接至与门U3的输入端2和与门U4的输入端I，与门U3的输出端3即为本控制器的逻辑输出端Yl，与门U4的输出端3即为本控制器的逻辑输出端Υ2，详见图1。
[0016]VINl和VIN2端各设置一个高精度高稳定电压值，且满足VIN1>VIN2条件，如:VINl =1.26，￥爪2=1.25，如有需要可以设为更高精度值如:￥1附=1.206，￥1吧=1.205，电压要合理的设置，电压精度与本控制器驳接的执行器单元的硬件精度有关，如果执行器单元为微控制器中的16位定时器，设置VINl=1.26，VIN2 = 1.25就已经比较合理了，具体以实验决定，调到最稳定时的最高精度值就算确定合理电压值。VIN1、VIN2、VFB三者关系只能出现如下三种状态:VIN1>VFB>VIN2、VFB>VIN1>VIN2、VIN1>VIN2>VFB，其它状态不允许出现，所以造成VA、VB的高电平不会同出现，同理Yl、Y2也不会同时出现高电平。Yl、Y2的脉冲占空比与外部时钟信号CP相同，在本控制器中Υ1、Υ2的脉冲信号占空比值无意义，详见图3的逻辑真值表。
[0017]本控制器的逻辑输出端Υ1、Υ2与外部时钟信号CP的频率相同、占空比相同，因此外部时钟信号CP的频率与整个自动控制系统稳定性有密切关系，按照理论，外部时钟信号CP的信号周期Tcp与自动控制系统的延迟时间Tdt要满足条件:TCP稍大于TDT，此时整个自动控制系统的稳定性、动态性是最好的，外部时钟信号CP的信号周期Tcp不能太快也不能太慢，太快了会造成自动控制系统稳定性差，太慢了会造成自动控制系统动态性差，按照自动控制系统的延迟时间Tdt合理选取外部时钟信号CP，详见图4。
[0018]运算放大器Ul实现电压比较功能，当模拟电压VINl小于被控对像反馈电压VFB时，VA为高电平，反之VA为低电平。运算放大器U2也是实现电压比较功能，当模拟电压VIN2大于被控对像反馈电压VFB时，VB为高电平，反之VB为低电平。Yl为与门U3的输出端，则Yl逻辑表达式为= Yl=VA.CP，同样，Y2为与门U4的输出端，则Y2逻辑表达式为:Y2=VB.CP。本控制器中的比较机构由二个实现电压比较功能的运算放大器和模拟电压VINl、VIN2同时组成，本控制器中的控制装置由二个与门和数字信号VA、VB、CP同时组成，VA、VB只有高电平和低电平之分，因此认定为数字信号。本控制器中的测量值为被控对像反馈电压VFB。详见图1、图2。
[0019]图2是本专利控制器组成的自动控制系统的方框图，其中传送装置单元最简单情况下时，是一条导线。由本专利的控制器与控制器外接对象组成一个完整的自动控制系统。
【主权项】
1.一种用于自动控制的控制器，其特征在于:模拟电压VINl连接至运算放大器Ul的反相输入端2，被控对像反馈电压VFB同时连接至运算放大器Ul的同相输入端I和运算放大器U2的反相输入端2，模拟电压VIN2连接至运算放大器U2的同相输入端I，运算放大器Ul的输出端3连接至VA再连接至与门U3的输入端I，运算放大器U2的输出端3连接至VB再连接至与门U4的输入端2，外部时钟信号CP同时连接至与门U3的输入端2和与门U4的输入端I，与门U3的输出端3即为本控制器的逻辑输出端Yl，与门U4的输出端3即为本控制器的逻辑输出端Y2。2.根据权利要求1所述的一种用于自动控制的控制器，其特征在于:Y1、Y2不会同时为高电平。3.根据权利要求1所述的一种用于自动控制的控制器，其特征在于:当CP为高电平，且满足VFB>VIN1 >VIN时，Yl为高平。4.根据权利要求1所述的一种用于自动控制的控制器，其特征在于:当CP为高电平，且满足VINl >VIN2>VFB时，Y2为高平。5.根据权利要求1所述的一种用于自动控制的控制器，其特征在于:CP的信号周期Tcp稍大于自动控制系统的延迟时间Tdt。
【专利摘要】一种用于自动控制的控制器，由比较机构、控制装置、测量值构成一个控制器。比较机构由运算放大器U1、U2加模拟电压VIN1、VIN2构成，控制装置由与门电路U3、U4加外部时钟信号CP构成，测量值VFB来自被控对像。本控制器的Y1和Y2所接的执行器单元非常广泛，可以是：高速高精度可增可减计数器、微处理器芯片、电机信号驱动板、可编程逻辑陈列等能正确接收二路脉冲信号的数字电路。在以微处理器或计算机为主要技术工具的，在有时间、精度要素的众多自动控制场合，本控制器驳接合适的执行器单元时，能够使整个自动控制系统的稳定性、快速性、准确性更加优良。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN205375100
【申请号】CN201620079188
【发明人】张恒雄
【申请人】张恒雄
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月27日