微弧氧化电源多尺度控制设计：模型、参数与控制器实现

本文主要探讨了微弧氧化（MAO）电源多时间尺度控制系统的详细设计方法。首先，作者陈桂涛、钟彦儒和孙强从西安理工大学自动化与信息工程学院出发，针对微弧氧化技术的电源系统进行了深入研究。微弧氧化是一种表面改性工艺，本文的核心目标是优化电源性能，以确保在不同阶段负载下的稳定运行。 在文章的开端，他们确立了微弧氧化电源的基本拓扑结构，这包括对电源组件和电路配置的精心设计。他们着重研究了MAO负载的等效电气模型，这是一个关键步骤，因为了解负载特性有助于精确控制电源输出。通过实验和理论分析，他们确定了不同阶段的负载模型参数，这些参数对于电源设计来说是至关重要的，能够确保电源在各种工作条件下都能提供恒压恒流，满足工艺需求。 接着，他们基于Buck电路的小信号模型，构建了一个移相全桥变换器的动态模型，进一步推导出了与电流和电压控制相关的传递函数。这个传递函数设计是采用经典的PID（比例-积分-微分）控制策略，旨在提升控制精度和稳定性。通过对电流和电压的双重控制，他们能够实现电源输出的精细调整，以适应微弧氧化过程中瞬息万变的工况。 最后，论文的核心部分介绍了以TMS320F2812数字信号处理器为核心的设计过程。这款处理器负责生成触发脉冲，控制电源的工作状态。通过软件设计，他们实现了理论模型的实时应用，并通过仿真实验和实际测试验证了所研究的MAO负载等效电气模型的准确性和有效性。此外，文中还提到了研究的成果在伯德图中的应用，伯德图是一种常见的系统性能分析工具，用于评估控制系统稳定性。 本文的创新之处在于将微弧氧化电源与多时间尺度控制系统相结合，通过精确的负载建模和控制器设计，提升了电源的控制精度和适应性。这对于提高微弧氧化工艺的质量和效率具有重要意义，也为其他类似电源系统的优化提供了有价值的参考。