<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.17.690-696</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-365</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ПРИКЛАДНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>APPLICATION CONTROL SYSTEM</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Экспериментальное исследование нелинейной динамики импульсных преобразователей напряжения с системой управления на основе метода направления на цель</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Experimental Study of Nonlinear Dynamics of Switching Power Converters Based on Target-Oriented Control</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Андриянов</surname><given-names>А. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Andriyanov</surname><given-names>A. I.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">mail@ahaos.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Михальцов</surname><given-names>Д. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Mikhaltsov</surname><given-names>D. Yu.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">blackhero2006@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Брянский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Bryansk State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>10</issue><fpage>690</fpage><lpage>696</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/365">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/365</self-uri><abstract><p>Рассматривается система управления непосредственным понижающим преобразователем напряжения на основе метода направления на цель. Приводится математическая модель системы в форме стробоскопического отображения. Построены карты динамических режимов и диаграммы относительного размаха колебаний, позволяющие оценить нелинейные динамические свойства системы. Приводится функциональная схема экспериментальной установки, позволяющей проводить исследования нелинейной динамики замкнутых импульсных систем автоматического управления с различными видами широтно-им-пульсной модуляции. Показана эффективность метода направления на цель при управлении нелинейной динамикой как при численном моделировании, так и при экспериментальном исследовании.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The main purpose of the research is experimental study of nonlinear dynamics of a buck converter with the control system based on target-oriented control which allows eliminating undesirable dynamic modes. Target-oriented control is a relatively new nonlinear dynamics control method and until now the possibility of its application for nonlinear dynamics control of switching power converters has been given only a theoretical estimation. In order to accomplish the mentioned purpose, the study of nonlinear dynamics behavior of the considered system using a mathematical simulation is required. Thereafter, the results of the study should be experimentally verified. The systems of the considered class are described by piecewise-smooth mathematical models in terms of differential equations with discontinuous right-hand side. This paper presents a mathematical model of the automatic control system based on target-oriented control in its stroboscopic maps. The transition to stroboscopic maps is implemented by solving a primal system of differential equations. Dynamic modes maps and voltage ripple relative swing amplitude diagrams have been calculated using the given mathematical model. They allow estimating a certain dynamic mode damages in relation to the output voltage parasitic oscillation amplitude. This paper also presents a functional description of the experimental circuit for study of nonlinear dynamics behavior of a closed-loop control system with different pulse-width modulation types. The peculiarity of the experimental circuit is the control system based on high-performance ARM core microcontroller, allowing the method feasibility estimation and using up-to-date hardware components. One-parameter bifurcation diagrams were calculated using both the mathematical model and the experimental circuit. A comparative study of the theoretical and experimental bifurcation diagrams has been carried out. The efficiency of nonlinear dynamics of target-oriented control for a buck converter has been proved. The given results have been quoted for the first time. They can be used for development the automatic control systems for a broad range of switching power converters types.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>источник питания</kwd><kwd>транзисторный преобразователь</kwd><kwd>нелинейная динамика</kwd><kwd>бифуркация</kwd><kwd>метод направления на цель</kwd><kwd>широтно-импульсная модуляция</kwd><kwd>electric power supply</kwd><kwd>transistor power converter</kwd><kwd>nonlinear dynamics</kwd><kwd>bifurcation</kwd><kwd>target-oriented control</kwd><kwd>pulse-width modulation</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Баушев В. С., Жусубалиев Ж. Т. О недетерминированных режимах функционирования стабилизатора напряжения с ши-ротно-импульсным регулированием // Электричество. 1992. № 8. C. 47-53.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Баушев В. С., Жусубалиев Ж. Т. О недетерминированных режимах функционирования стабилизатора напряжения с ши-ротно-импульсным регулированием // Электричество. 1992. № 8. C. 47-53.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жусубалиев Ж. Т., Колоколов Ю. В. Бифуркации и хаос в релейных и широтно-импульсных системах автоматического управления. М.: Машиностроение-1, 2001. 120 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Жусубалиев Ж. Т., Колоколов Ю. В. Бифуркации и хаос в релейных и широтно-импульсных системах автоматического управления. М.: Машиностроение-1, 2001. 120 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ott E, Grebogi C., Yorke G. Controlling Chaos // Phys. Rev. Lett. 1990. Vol. 64, N. 11. P. 1796-1199.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ott E, Grebogi C., Yorke G. Controlling Chaos // Phys. Rev. Lett. 1990. Vol. 64, N. 11. P. 1796-1199.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dragan F. Controlling a chaotic behavior of a Current Mode Controlled Boost Converter Using Ott-Grebogy-Yorke Method // IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing. 2006. Vol. 1. P. 156-172.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dragan F. Controlling a chaotic behavior of a Current Mode Controlled Boost Converter Using Ott-Grebogy-Yorke Method // IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing. 2006. Vol. 1. P. 156-172.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Poddar G., Chakrabarty K., Banerjee S. Control of chaos in DC-DC converter // Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 1998. Vol. 45, N. 6. P. 672-676.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poddar G., Chakrabarty K., Banerjee S. Control of chaos in DC-DC converter // Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 1998. Vol. 45, N. 6. P. 672-676.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Poddar G., Chakrabarty K., Banerjee S. Experimental Control of Chaotic Behavior of Buck Converter // Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 1995. Vol. 42, N. 8. P. 502-504.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poddar G., Chakrabarty K., Banerjee S. Experimental Control of Chaotic Behavior of Buck Converter // Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. 1995. Vol. 42, N. 8. P. 502-504.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pyragas K. Continuous control of chaos by self-controlling feedback // Phys. Rev. Lett. A. 1992. Vol. 170, N. 6. P. 421-428.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pyragas K. Continuous control of chaos by self-controlling feedback // Phys. Rev. Lett. A. 1992. Vol. 170, N. 6. P. 421-428.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Baffle C., Fossas E., Olivar G. Stabilization of periodic orbits of the buck converter by time-delayed feedback // International Journal of Circuit Theory and Applications. 1999. Vol. 27, N. 3. P. 617-631.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Baffle C., Fossas E., Olivar G. Stabilization of periodic orbits of the buck converter by time-delayed feedback // International Journal of Circuit Theory and Applications. 1999. Vol. 27, N. 3. P. 617-631.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dattani J., Blake J. C.H., Hilker F. M. Target-oriented chaos control // Phys. Lett. A. 2011. Vol. 375, Iss. 45. P. 3986-3992.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dattani J., Blake J. C.H., Hilker F. M. Target-oriented chaos control // Phys. Lett. A. 2011. Vol. 375, Iss. 45. P. 3986-3992.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Андриянов А. И., Краснов Н. А. Нейросетевая система управления нелинейной динамикой непосредственного понижающего преобразователя напряжения // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 12. С.33-38.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Андриянов А. И., Краснов Н. А. Нейросетевая система управления нелинейной динамикой непосредственного понижающего преобразователя напряжения // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 12. С.33-38.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1988. 294 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1988. 294 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кобзев А. В., Михальченко Г. Я., Андриянов А. И., Михальченко С. Г. Нелинейная динамика полупроводниковых преобразователей. Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2007. 224 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Кобзев А. В., Михальченко Г. Я., Андриянов А. И., Михальченко С. Г. Нелинейная динамика полупроводниковых преобразователей. Томск: Томск. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2007. 224 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Анищенко В. С., Вадивасова Т. Е., Астахов В. В. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем: фундаментальные основы и избранные проблемы. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1999. 368 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Анищенко В. С., Вадивасова Т. Е., Астахов В. В. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем: фундаментальные основы и избранные проблемы. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1999. 368 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Андриянов А. И., Булохов Н. М. Алгоритмы для бифуркационного анализа обобщенной модели преобразователей постоянного напряжения // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 10. С. 30-39.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Андриянов А. И., Булохов Н. М. Алгоритмы для бифуркационного анализа обобщенной модели преобразователей постоянного напряжения // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 10. С. 30-39.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Андриянов А. И., Малаханов А. А. Математическое моделирование динамики импульсного преобразователя напряжения повышающего типа // Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 1 (9). С. 61-69.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Андриянов А. И., Малаханов А. А. Математическое моделирование динамики импульсного преобразователя напряжения повышающего типа // Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 1 (9). С. 61-69.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">This work was supported by RFBR (grant № 14-08-31126)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">This work was supported by RFBR (grant № 14-08-31126)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
