Методы математического моделированияЛектор: к.т.н., доц. Амелина М.А. Целью освоения дисциплины является формирование у студента базовых профессиональных навыков и умений в области использования основных понятий и методов математического моделирования устройств и компонентов электроники и наноэлектроники. Аннотация Рабочая программа (pdf) Графики отчетности и рейтинги учебных заданий Лекции Практические занятия Лабораторные работы Курсовая работа
Программа курса магистратура, 1 семестр
- Преобразователи
постоянного напряжения как системы с переменной конфигурацией. Методы анализа
динамики систем с переменной конфигурацией. Имитационное моделирование динамики
ключевых схем на основе метода припасовывания. Модели ключей в Micro-Cap, транзисторные ключи.
- Метод усреднения в пространстве состояний (УПС), его основные положения.
Ограничения на его использование. Его достоинства и недостатки.
- Методика построения нелинейной непрерывной модели схемы с переменной
конфигурацией (содержащей периодически коммутирующийся ключевой элемент). Рассматривается
на примере схемы 1-го порядка с переключаемым конденсатором (катушкой), а также на примере повышающего регулятора в режиме непрерывного тока дросселя.
- Малосигнальный частотный анализ (AC) в программе Micro-Cap. Основные
действия, выполняемые программой Micro-Cap при проведении частотного
анализа. Линеаризация нелинейной схемы в окрестности режима на постоянном токе перед проведением частотного анализа.
- Линеаризация непрерывной модели ключевой схемы (ручная аналитическая и
автоматическая в среде программы Micro-Cap) и получение частотных характеристик
для последующего анализа устойчивости.
- Определение границы перехода регулятора в режим прерывистых токов (DCM) и автоматический учет смены режимов в непрерывной модели на примере модели одного из регуляторов (любого).
- Построение обобщенной непрерывной модели понижающего (buck) регулятора для режима
непрерывного и прерывистого тока дросселя в режиме управления относительной
длительностью проводящего состояния ключа (Voltage Mode).
- Построение обобщенной непрерывной модели повышающего (boost) регулятора для режима
непрерывного и прерывистого тока дросселя в режиме управления относительной
длительностью проводящего состояния ключа (Voltage Mode).
- Построение обобщенной непрерывной модели инвертирующего (buck-boost) регулятора для режима
непрерывного и прерывистого тока дросселя в режиме управления относительной
длительностью проводящего состояния ключа (Voltage Mode).
- Учет неидеальности ключевых и
индуктивных элементов в непрерывной модели регулятора. Получение статических
характеристик преобразователей (регулировочной, внешней) с помощью непрерывных
нелинейных моделей.
- Режим управления с местной обратной связью по току (управление по амплитудному значению тока силового ключа Peak Current Mode). Преобразование непрерывной модели импульсного преобразователя напряжения для режима Voltage Mode в модель для режима Current Mode.
- Моделирование систем
стабилизации с помощью непрерывных моделей. Включение непрерывной модели
регулятора в модель импульсного стабилизатора напряжения. Модель идеального
трансформатора.
- Импульсный стабилизатор
напряжения — система автоматического регулирования с обратной связью. Проблема
обеспечения устойчивости импульсных стабилизаторов постоянного напряжения (на
примере непрерывной модели стабилизатора (любого) с ШИМ-регулированием — Voltage Mode). Цепи коррекции.
- Моделирование систем
стабилизации с помощью непрерывных моделей. Нелинейная непрерывная модель
широтно-импульсного модулятора. Модели остальных элементов цепи обратной связи:
усилителя рассогласования, цепей коррекции, оптоэлектронной развязки.
- Имитационное моделирование импульсных стабилизаторов постоянного напряжения. Построение моделей ШИМ-контроллеров для имитационного моделирования в среде программы Micro-Cap (1 вариант курсовой работы).Анализ и синтез линейных систем автоматического управления (2 вариант курсовой работы).
Литература Амелина М. А., Амелин С. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 464 с. ил. Володин В.Я. LTspice: компьютерное моделирование электронных схем. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 400 c.: ил. Чуа, Пен-Мин Лин Машинный анализ электронных схем. Алгоритмы и вычислительные методы. М.: Энергия, 1980. Пер. с англ. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990 — 240 с.: ил. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2007. — 528 с. В.И. Мелешин Транзисторная преобразовательная техника Москва: Техносфера, 2005 г. — 632с.: ил. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. Москва: Техносфера, 2011. — 576 с.
|
|