CN105468067B

CN105468067B - 参数确定方法、计算机可读记录介质以及信息处理设备

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Publication number: CN105468067B
Application number: CN201510618071.2A
Authority: CN
Inventors: 松井由信; 穴井宏和; 岩根秀直
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: US20160091541A1; JP6323283B2; JP2016073055A; CN105468067A

Abstract

公开了一种参数确定方法、计算机可读记录介质以及信息处理设备。接收输出的规格的信息。接收被设置在形成预定电路的等效电路的元件中的第一电路常数和第二电路常数。基于规格的信息和第一电路常数，指定将要在用于补偿输出的补偿器中设置的多个参数的第一范围。基于规格的信息和第二电路常数，指定将要在补偿器中设置的多个参数的第二范围。输出第一范围和第二范围两者中包括的参数中的至少一个。

Description

参数确定方法、计算机可读记录介质以及信息处理设备

技术领域

本文中所讨论的实施方式涉及参数确定方法、计算机可读记录介质以及信息处理设备。

背景技术

最近，使用处理器如DSP(数字信号处理器)等由软件控制的DC-DC转换器已经被广泛地用于向电子装置提供稳定功率。

关于由DSP等的软件控制，提出了其中可变地控制DC-DC转换器的输出阻抗、估计实际输出阻抗以及改变相位补偿器的参数的一种技术。提出了其中监测流经DC-DC转换器的扼流线圈的电流、估计实际输出电容以及改变相位补偿器的参数的另一种技术。

[专利文献]

日本公开专利特许公报第2009-72004号

日本公开专利特许公报第2009-72005号

发明内容

根据实施方式的一个方面，提供了一种参数确定方法，包括：接收预定电路的输出所需的规格的信息；接收第一电路常数和第二电路常数，在预定电路的等效电路中包括的元件中设置第一电路常数和第二电路常数；通过计算机，基于规格的信息和第一电路常数，指定将要在用于补偿输出的补偿器中设置的多个参数的第一范围；通过计算机，基于规格的信息和第二电路常数，指定将要在补偿器中设置的多个参数的第二范围；以及通过计算机输出第一范围和第二范围两者中包括的参数中的至少一个。

根据实施方式的另一方面，可以提供一种程序和信息处理设备。

附图说明

图1是示出电源单元的电路配置示例的图；

图2是示出输出电压V_out的状态的图；

图3是示出DC-DC转换器的等效电路的示例的图；

图4是用于说明开关S的操作与输出电压V_out之间的关系的图；

图5是示出传递函数的模型的示例的图；

图6是用于说明频率特性规格的图；

图7是示出频率特性L(jω)的波特图的图；

图8是示出固定点的位置的示例的图；

图9是示出DSP的频率特性的计算结果的图；

图10是示出信息处理设备的硬件配置的图；

图11是示出信息处理设备的简要配置的图；

图12是示出信息处理设备的功能配置示例的图；

图13是用于说明参数确定过程的示例的图；

图14是用于说明参数确定过程的另一示例的流程图；

图15是用于说明确定过程的流程图；

图16是示出用于进行图15中的步骤S33的过程的程序描述示例的图；

图17A和图17B是示出针对每个制造分散体的参数区域Rc和参数区域Rd的计算结果的图；

图18A和图18B是用于说明共同区域ARd的计算结果示例的图；

图19A、图19B以及图19C是示出基于LSB间隔的格点的结果示例的图；以及

图20A和图20B是共同区域ARd的另一计算结果示例的图。

具体实施方式

在相关技术中，为了使DC-DC转换器实现期望的控制性能，数字信号处理器(DSP)调整相位补偿器参数，使得开环传递函数的频率特性满足各频带的规格。伴随着测试和开发者在设计阶段公开的故障，对相位补偿器参数进行调整。在大量生产DC-DC转换器的情况下，由于制造分散体，可以对相位补偿器参数进行进一步的调整。

此外，连接至DC-DC转换器的DSP实际上改变参数(相位补偿器参数)，以补偿输出电压的相位。因此，在大量生产DC-DC转换器之前，在考虑制造分散体的情况下难以确定相位补偿器参数。开发者针对生产的每个DC-DC转换器重新调整相位补偿器参数。

然而，在实施方式中，提出参数确定方法、计算机可读记录介质以及信息处理设备，以易于确定补偿器参数。

在下文中，将参照附图来描述本发明的实施方式。

首先，描述通过处理器如DSP(数字信号处理器)等对DC-DC转换器的控制。在下文中，处理器被简称为“DSP”。在实施方式中，对DC-DC反转换器进行描述。然而，实施方式不限于DC-DC反转换器，而是能够应用于各种类型的DC-DC转换器。

图1是示出电源单元的电路配置示例的图。在图1中，电源单元9包括DC-DC转换器1、AAF(抗混叠滤波器)2、A-D(模拟至数字)转换器3、DSP 4以及D-A(数字至模拟)转换器5。

DC-DC转换器1是将输出电压V_out输出为其中输入电压V_in被预先限定的电压的转换电路。来自DC-DC转换器1的输出电压V_out被提供给至电子装置中的装置，并且还被输入至AAF 2，以补偿被采样的输出电压V_out的相位。

AAF 2是从DC-DC转换器的输出电压V_out的采样频率中消除过量频率成分的过滤器。其中过量频率成分被消除的输出电压V_out被输入至A-D转换器3。A-D转换器3将从AAF 2输入的输出电压V_out从模拟转换为数字，并且将经转换的电压V_out[Z]输入至DSP 4。

DSP 4对应于数字相位补偿器，关于电压V_out[Z]补偿相位，并且将电压V_out[Z]输出至D-A转换器5。用d[z]来表示输出至D-A转换器5的电压信号。

D-A转换器5对电压信号d[z]进行转换以获取控制信号6，并且将控制信号6输入至DC-DC转换器1。DC-DC转换器1根据控制信号6来输出通过控制内部操作而稳定的输出电压V_out。

在上述的电源单元9的电路配置中，输出来自DC-DC转换器1的稳定的输出电压V_out的DSP 4可以被如下表示：

[表达式1]

将对控制DC-DC转换器1的目的进行描述。图2是示出输出电压V_out的状态的图。在图2的曲线图中，纵轴表示电压，而横轴表示时间。

时间ta表示当由于输出电压V_out的升高而负载快速变化以使输出电压V_out跟随至期望电压Va时的时间。时间tb表示从当负载快速变化时的时间ta直到输出电压V_out变得稳定并且保持在期望电压Va为止的稳定时间。由于负载的快速变化，输出电压V_out可以过冲高于期望电压Va。

即使负载快速变化，DSP 4也使得DC-DC转换器1的输出电压V_out跟随期望电压Va，并且持续控制DC-DC转换器1以保持期望的电压水平。也就是说，首先，DSP控制DC-DC转换器1以保持导致过冲的电压差Vb处于较低。其次，DSP控制DC-DC转换器1以缩短稳定时间tb。通过指示要被生产的电源单元9的值的规格来限定上述的控制。

接下来，将参照图3和图4描述DSP 4的控制原理，以实现上述控制目的。首先，将描述DC-DC转换器1的操作。图3是示出DC-DC转换器的等效电路的示例的图。在图3中，示出DC-DC转换器1的等效电路50a。

当开关S接通时，由于线圈的电感L而阻止了电源V_in的电流流动。因为来自输入侧的输入电压V_in失效，所以电压V下降，并且电荷积聚在电容器C中。电压V的电流变为电流I_L。电阻r_q表示开关S的内部电阻。电阻r_L表示线圈的电阻。

当因为开关S接通而产生的电感L的磁通量减少时，即使开关S关断，由于由电容器C和二极管(工作电阻r_d)引起的电流回流，所以电压被提供给电容器C。因此，直流电压的输出电压V_out被连续地提供给负载R。电阻r_c表示电容器C的电阻。二极管由工作电阻rd表示。

为了稳定DC-DC转换器1的输出，将输出电压V_out反馈回DSP 4。当开关S接通或关断时，DSP 4监测输出电压V_out，并且控制占空比。

图4是用于说明开关S的操作与输出电压V_out之间的关系的图。在图4中，(a)描绘了表示开关S的操作的S(t)，而(b)描绘了输出电压V_out(t)。

当接通与关断之间的期间被认为是一个切换周期时，重复接通和关断的S(t)由下面的表达式2表示。

[表达式2]

在上面的表达式2中，t表示连续的时间，k表示离散的时间，h表示恒定的切换间隔，而d[k]表示占空比。d[k]表示在第k个切换周期中接通期间的比率，其中k是正数。在第(k-1)个切换周期中，当使用占空比时，接通期间由d[k-1]h表示。同样地，在第k个切换周期中，接通期间由表示。

由于由S(t)表示的开关S的操作，所以当开关S接通时电压增大，而当开关S关断时电压减小。电压变化例如图4的(b)中所示的输出电压V_out(t)。DSP 4通过调整接通与关断之间的切换间隔(即d[k])来实现上述控制目的。在下文中，d[k]可以被描述为切换间隔d[k]。

也就是说，DSP 4被设计成用于调整切换间隔d[k]，以实现上述控制目的。为了实现控制目的，调整由DSP 4实现的数字相位补偿器的参数，以通过切换间隔d[k]来控制DC-DC转换器1。数字相位补偿器的参数是上述表达式1中的b_d0、b_d1以及a_d1。参数b_d0、b_d1以及a_d1是标量。

也就是说，为了实现控制目的，调整数字相位补偿器的参数，以满足给定的频率特性规格。在下文中，将第一阶段描述为其中确定数字相位补偿器的参数的阶段。

-第一阶段

通过传递函数来表示电源单元9中的DC-DC转换器1和DSP 4中的每一个，并且对电源单元9中的开环传递函数的频率特性(g-φ特性)进行分析。图5是示出传递函数的模型的示例的图。在图5中，DC-DC转换器模型1m由包括控制系统的传递函数P(s)表示，而相位补偿器模型4m由脉冲传递函数K[z]表示。相位补偿器4m与由DSP 4执行的数字相位补偿器功能相对应。

将描述从图3中所示的DC-DC转换器1的等效电路50a中获得传递函数P(s)的方法。

步骤1：获得切换状态空间模型。根据等效电路50a，通过使用电路方程如基尔霍夫定律等来创建切换状态空间模型。

将状态表示如下：

[表达式3]

x(t)：＝[I_L(t) V_C(t)]^T

切换状态空间模型由下述表达式表示：

[表达式4]

以及

[表达式5]

表达式4和表达式5包括由电路常数表示的下列矩阵。

[表达式6]

步骤2：d[k]被认为近似于d(t)。

[表达式7]

d[k]～d(t)

在一个周期(切换间隔h(图4中的(a)和(b))内获取平均值。

详细地，首先，当开关S接通时乘以d(t)，而当开关S关闭时乘以(1-d(t))。相对于表达式4，

[表达式8]

此外，相对于表达式5，获取以下表达式9。

[表达式9]

然后，分别在表达式7和表达式8中的一个周期内获取下面的平均值。[表达式10]

[表达式11]

V_out(t)＝C_Vx(t)

步骤3：进行拉普拉斯变换。

[表达式12]

P：Y(s)＝P(s)U(s)

根据表达式11，获取传递函数P(s)。

[表达式13]

在表达式12中，所有的系数都是实数(标量)。相对于传递函数P(s)的拉普拉斯算子s，用jω替换，使得s＝jω(j表示虚数，而ω表示实数)。因此，将频率响应P(jω)表示如下：

[表达式14]

通过表达式14，将开环传递函数的频率特性表示如下：

[表达式15]

L(jω)＝P(jω)×K(e^jωh)

在表达式14中，j表示虚数，ω表示频率，而h表示采样周期。对于表达式14，假设给出与频率特性相关的规格。

规格1：期望电压水平跟随能力可以被限定如下。

[表达式16]

|L(jω)|＞45dB，0＜ω≤1Hz

规格2：噪声容限可以被限定如下：

[表达式17]

|L(jω)|＞25dB，1＜ω≤100Hz

规格3：将负载的快速变化处的过冲限定如下：

[表达式18]

ω_cr＞3kHz

规格4：针对负载突然变化和控制系统的稳定，可以将稳定时间限定如下：

[表达式19]

PM＞45°

普通规格简单表现为上述的规格1至规格4。可以由开发者给出详细规格。

如图6所示，在复平面上描绘频率特性L(jω)。图6是用于说明频率特性规格的图。在6图中，相对于绘制在复平面中的频率特性L(jω)，规格1由Spec 1表示，规格2由Spec 2表示，规格3由Spec 3表示以及规格4由Spec 4表示。

此外，图7是示出频率特性L(jω)的波特图的图。在图7中，在幅度图中，指示图6中描绘的Spec 1、Spec 2和Spec 3。此外，在相位图中，指示图6中描绘的Spec 4。

因此，获取相位补偿器模型4m的系数，以便满足关于DC-DC转换器1的上述规格1至规格4。控制DC-DC转换器1的相位补偿器模型4m对应于表达式12和表达式13中n＝2的情况。因此，在下面的表达式20中，

[表达式20]

可以确定系数b_d0、b_d1以及a_d1。作为试验和错误的结果，开发者确定系数b_d0、b_d1以及a_d1。系数b_d0、b_d1以及a_d1与在DSP 4中实施的数字相位补偿器的参数相对应。下文中，系数b_d0、b_d1以及a_d1被称为“参数b_d0、b_d1以及a_d1”。

将描述用于实施参数b_d0、b_d1以及a_d1的第二阶段。

-第二阶段

针对DSP 4实施的参数存在限制。电源单元9的DC-DC转换器1中的切换周期h显著地短。因此，DSP 4需要在该切换周期h内结束操作。为了较高的运算处理速度，针对DSP 4使用固定点运算操作。

在实施DSP 4中的参数b_d0、b_d1以及a_d1的情况下，开发者验证DSP 4是否具有控制能力，以满足频率特性的规格1至规格4。主要地，为了准确控制，开发者对DSP 4的位数进行验证，并且对位数中的固定点的位置进行验证。

图8是示出固定点的位置的示例的图。在图8中，描绘了在其中DSP4是8位处理器的情况下的固定点fp的位置示例。在该示例中，固定点fp被限定在从最低有效位(LSB)向左的第四点处。这是其中LSB为2^(-4)并且固定点fp的位置被预先限定的情况。

在其中DSP 4是16位处理器的情况下，预先限定固定点fp的位置，并且计算频率特性。在这种情况下，基于针对DSP 4可实施的值内的固定点fp来处理在第一阶段获得的数字相位补偿器的参数的值。如图9所示，可以获得频率特性的计算结果。

图9是示出DSP的频率特性的计算结果的图。在图9中，通过波特图描绘频率特性的计算结果。该示例示出了其中固定点fp被设置在从LSB向左第3个数字、第5个数字、第10个数字以及第15个数字处的各情况下的计算结果。

参照波特图的幅度图，当固定点fp被定位于从LSB向左第3个数字处时，不满足与电压水平跟随能力有关的规格1。因此，固定点fp可以被设置在从LSB向左第5个数字、第10个数字或者第15个数字处。在其中DSP 4的位数为16位的情况下，固定点fp优选被限定在从LSB向左第5个数字处或更远处。

-第三阶段

为了验证对数字相位补偿的调整，可以离线使用用于数值计算的矩阵实验室(MATLAB)。因此，难以明确地考虑DC-DC转换器1的规格的所有细节。此外，难以在第一阶段排除开发者的试验和错误。此外，使用MATLAB等的数值计算是通过浮点运算进行的。因此，难以在第二阶段基于开发者的经验来排除试验和错误。

此外，作为目标针对一个DC-DC转换器1来进行在第一阶段和第二阶段处的验证。因此，在大量生产的情况下，不考虑DC-DC转换器1的制造分散体。也就是说，在针对所生产的每个DC-DC转换器1自动地在线调整数字相位补偿器的设备中，针对每个DC-DC转换器1分别调整DSP 4。在基于每个DC-DC转换器1的特性而使用模型的情况下，重复第一阶段和第二阶段。

在该实施方式中，在数字相位补偿器的设计中，通过制定和解决将规格限定为约束条件的优化问题，来获取数字相位补偿器的满足规格的参数以作为优化问题的可执行区域。也就是说，将上述的规格1、规格2、规格3和规格4看作约束条件，设置其中仅考虑约束条件的目标函数，并且获取满足约束条件的可执行区域。在实施方式中，获取可执行区域，以代替优化。

考虑到DC-DC转换器1的制造分散体，可执行区域与满足DC-DC转换器1的规格的数字相位补偿器的参数b_d0、b_d1以及a_d1的区域相对应。

首先，因为DC-DC转换器1的规格(约束条件)由非凸函数来表示，所以用于解决该优化问题的方法受到限制。

在实施方式中，使用用于处理非凸函数并且计算精确解的量词消去(QE)算法。一般地，QE算法单独用于模拟电路设计，并且不使用QE算法来设计数字相位补偿器。

然而，发明人已经发现基于DC-DC转换器1的制造分散体、用于通过使用QE算法来设计模拟相位补偿器并且通过近似于数字相位补偿器来获取数字相位补偿器的参数b_d0、b_d1以及a_d1的区域的方法。根据本实施方式的参数确定方法利用了QE算法的优点，所述QE算法实现了模拟相位补偿器的准确设计。

在使用QE算法的情况下，出现了下述两个问题。

<问题1>

QE算法的计算量被称为难题。在考虑DC-DC转换器1的制造分散体来设计数字相位补偿器的情况下，如果将上述问题简单地构想为优化问题，那么无法在实际的时间间隔内获取可执行区域。

<问题2>

QE算法无法处理指数函数。也就是说，无法处理表达式14中的表示开环传递函数的频率特性的e^jωh。因此，无法直接设计数字相位补偿器。

在该实施方式中，为了解决上述问题1，针对符号确定条件(SDC)来使用专用QE算法。此外，为了解决上述问题2，通过针对SDC的专用QE算法来设计模拟相位补偿器的满足规格的参数区域Rc。

优选地，对用于设计控制系统的各种条件进行描述。SDC可以被限定为下述表达式21。

[表达式21]

在表达式21中，f(x)由第n阶实系数多项式来表示。相对于在表达式20中限定的SDC，有效地消去了量词符号。作为消去量词符号的一个示例，通过参照“H.Iwane,H.Higuchi和H.Anai,‘An effective implementation of a special quantifierelimination for a sign definite condition by logical formula simplification,’CASC.,to appear,2013”来提出表达式22。

[表达式22]

在表达式22中，ω表示具有量词符号的变量，而b和k表示没有量词符号的变量。在表达式22中，通过QE算法来消去ω。

通过将表示由表达式20表示的频率特性规格的脉冲传递函数K[z]替换为K(s)，在SDC中得到表达式22。将与DC-DC转换器1相关的电路常数替换成L(jω)，并且应用上述的QE算法，以使得获取满足K(s)的规格的参数区域Rc。

如表达式23中所表示的，认为通过塔斯汀转换使模拟相位补偿器Kc(s)的频率特性近似于数字相位补偿器Kd(z)。

[表达式23]

也就是说，通过将表达式25替换为模拟相位补偿器Kc(s)(表达式24)并且进行塔斯汀转换来获取表达式26。

[表达式24]

[表达式25]

[表达式26]

此后，数字相位补偿器Kd(z)的系数a_d1、b_d0以及b_d1由模拟相位补偿器Kc(s)的系数a_c1、b_c0以及b_c1来表示。

[表达式27]

因此，可以分别通过系数a_d1、b_d0以及b_d1来表示模拟相位补偿器Kc(s)的系数a_c1、b_c0以及b_c1。

[表达式28]

通过将此表达式28替换至参数区域Rc的多项式中，可以获取参数区域Rd。

由于通过塔斯汀转换的近似，可以在充分接近采样频率的频带处获取足够的精度。因为DC-DC转换器1优选的控制带(大约3kHz)大大低于采样频率(90kHz)，所以可以获取其中通过QE算法获得的模拟相位补偿器Kc(s)以足够的精度近似的数字相位补偿器Kd(z)。

因此，可以根据模拟相位补偿器Kc(s)的参数Rc来获取接管频率特性的数字相位补偿器Kd(z)的参数区域Rd。可以针对每个DC-DC转换器1的制造分散体来获取数字相位补偿器Kd(z)的参数区域Rd。从满足规格的区域中获取共同区域ARd，并且针对多个数字相位补偿器Kd(z)，共同区域ARd与参数区域Rd分别地交叠。

DC-DC转换器1的采样周期h大约为100kHz，并且显著地短。重要的是，通过使用QE算法来精确地获取参数区域Rc。此外，目前塔斯汀转换被称作从模拟数据至数字数据的最精确的转换。通过由塔斯汀转换将精确地获取的参数区域Rc转换为参数区域Rd，可以以较高的精度来获取数字相位补偿器Kd(z)的参数区域Rd。

通过包括如图10中所示的硬件配置的信息处理设备100来执行根据实施方式的参数确定方法。图10是示出信息处理设备的硬件配置的图。在图10中，信息处理设备100被认为是由计算机控制的终端，并且包括作为中央处理单元(CPU)11的处理器、主存储装置12、辅助存储装置13、输入装置14、显示装置15、通信接口(I/F)17以及驱动装置18，以上经由总线B相互连接。

CPU 11根据存储在主存储装置12中的程序来控制信息处理设备100。作为主存储装置12，随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等用于存储或暂时保留要由CPU 11执行的程序、用于由CPU 11处理的数据、在CPU 11处理中获得的数据等。

作为辅助存储装置13，硬盘驱动器(HDD)等可以用来存储多组数据和用于执行各种处理的各种程序。存储在辅助存储装置13中的程序的一部分被下载至主存储装置12中，并且由CPU 11执行，以实现各种处理。存储部130可以包括主存储装置12和/或辅助存储装置13。

输入装置14包括鼠标、键盘等。输入装置14由用户使用，以输入用于通过信息处理设备100执行的处理的各种信息项。显示装置15在CPU11的控制下显示各种信息项。通信I/F17经由有线网络或无线网络进行通信。由通信I/F 17进行的通信不限于无线通信或有线通信。

例如，可以将用于实现由信息处理设备100执行的处理的程序提供给具有记录介质19如光盘只读存储器(CD-ROM)的信息处理设备100。

驱动装置18接合在设置到驱动装置18中的记录介质19(其可以是CD-ROM等)与信息处理设备100之间。

此外，根据实施方式，记录介质19存储用于实现各种处理的程序。存储在记录介质19中的程序被安装到信息处理设备100中。所安装的程序成为通过信息处理设备100可执行。

注意的是，用于存储程序的记录介质不限于CD-ROM，而是可以使用任何类型的计算机可读记录介质。作为计算机可读记录介质，可以使用数字多功能磁盘(DVD)、便携式记录介质如通用串行总线(USB)存储器或者半导体存储器如闪速存储器。

图11是示出信息处理设备的简要配置的图。在图11中，信息处理设备100包括DSP位数54、规格53以及由开发者制备的多个电路常数51。

输入数据50包括多个电路常数51。多个电路常数51中的每一个对应于多个参数组r_q、r_d、r_L、L和C，并且基于制造分散体来指示参数的不同值。多个电路常数51被认为是数据文件，其中每个数据文件列出参数值。规格53被认为是包括指示频率特性的数据以及至少上述规格1至规格4的约束条件的数据文件。DSP位数54指示设计的DSP 4的位数。

参数确定部40通过使用输入数据50来执行将在后面描述的参数确定部过程，并且输出可实施参数59。通过使用多个电路常数51来获取与DC-DC转换器1的制造分散体相对应的可实施参数59。

图12是示出信息处理设备的功能配置示例的图。在图12中，信息处理设备100包括参数确定部40。存储部130存储输入数据50、等效电路50a、多个传递函数模型55、Rc区域数据56、Rd区域数据57、ARd区域数据58、可实施参数59等。

参数确定部分40还包括输入部41、传递函数模型计算部42、Rc区域计算部43、Rd区域计算部44、ARd区域计算部45以及确定部46。输入部41、传递函数模型计算部42、Rc区域计算部43、Rd区域计算部44、ARd区域计算部45以及确定部46与由执行相应程序的CPU 11执行的各个过程相对应。

输入部41获取来自开发者的输入数据50，并且将数据存储在存储部130中。输入数据50包括多个电路常数51、规格53和DSP位数54。

电路常数51中的每一个与表示DC-DC转换器1的等效电路50a(图3)的内部各电路常数的参数值的组合相对应。开发者对制造分散体进行估计，以获取参数值。也就是说，电路常数51中的每一个将r_q、r_d、r_L、L和C的值指示为组合。电路常数51取决于制造分散体来指示不同值的组合。

由开发者创建等效电路50a，并且将其存储在存储部130中。通过针对电路常数51中的每一个来将参数值应用于等效电路50a，可以实现其中反映制造分散体的各种等效电路。通过多个电路常数51和等效电路50a，基于不同的制造分散体来表示多个等效电路。替代电路常数51，其中反应不同制造分散体的多个等效电路50a通过输入部41被存储在存储部130中。

规格53包括频率特性。作为示例，上述的规格1至规格4可以包括在规格53中。DSP位数54指示要被设计的DSP 4的位数。DSP 4对应于数字相位补偿器。

传递函数模型计算部42基于多个电路常数51和等效电路50a(即基于每个其中反映不同制造分散体的多个等效电路)通过使用状态空间平均法来针对DC-DC转换器1的每个制造分散体而创建传递函数模型55。在存储部130中创建多个传递函数模型55。

Rc区域计算部43通过使用多个传递函数模型55中的每一个以及通过针对SDC的专用QE算法来对模拟相位补偿器的满足规格53的参数区域Rc进行计算。对多个参数区域Rc进行计算，并且将其存储在存储部130中。Rc区域数据56指示多个参数区域Rc。多个参数区域Rc中的每一个由多项式来表示。

Rd区域计算部44相对于由Rc区域计算部43计算的多个参数区域Rc中的每一个来通过执行塔斯汀转换而对参数区域Rd进行计算。获取多个参数区域Rd，其与由Rc区域计算部43计算的参数区域Rc相同计数。Rd区域数据57指示多个参数区域Rd。多个参数区域Rd中的每一个由多项式来表示。

ARd区域计算部45获取由Rd区域计算部44获取的多个参数区域Rd中的共同区域ARd。指示共同区域ARd的ARd区域数据58被存储在存储部130中。

确定部46基于DSP位数54确定在由ARd区域计算部45计算的共同区域ARd中是否存在DSP 4的可实施参数59。当存在DSP 4的可实施参数59时，确定部46将一个或更多个可实施参数59存储在存储部130中。此外，确定部46可以将共同区域ARd显示在显示装置15上，并且可以指示共同区域ARd中的一个或更多个可实施参数59。替代地，可以列出一个或更多个可实施参数59，并且将其显示在显示装置15上。

接下来，将描述由参数确定部40执行的参数确定过程。图13是用于说明参数确定过程的示例的图。在图13中，参数确定部40的输入部41接收来自开发者的输入数据50，并且将输入数据50存储在存储部130中(步骤S11)。输入数据50包括规格53、DSP位数54以及电路常数51的数据。

传递函数模型计算部42针对每个制造分散体来通过使用电路常数51和等效电路50a而创建传递函数p(s)，并且针对每个制造分散体来创建DC-DC转换器1的模型(步骤S12)。传递函数模型计算部42从多个电路常数51中顺序地选择一个电路常数，并且基于等效电路50a和所选择的电路常数51通过状态空间平均法来创建一个传递函数55(对应于传递函数p(s))。相对于n个电路常数51，创建n个传递函数模型。

Rc区域计算部43制定其中规格53被指示作为约束条件的优化问题，并且通过使用SDC的专用QE算法来针对每个传递函数模型55计算参数区域Rc(步骤S13)。相对于n个传递函数模型55，获取n个参数区域Rc。参数区域Rc中的每一个由多项式来表示，并且指示模拟相位补偿器的参数区域。

Rd区域计算部44通过选择存储部130的多个参数区域Rc中的一个并且通过进行塔斯汀转换来计算参数区域Rd(步骤S14)。基于参数区域Rc，通过塔斯汀转换来计算n个参数区域Rd，并且将其存储在存储部130中。

接下来，ARd区域计算部54对多个参数区域Rd中的共同区域ARd进行计算(步骤S15)。通过计算包括在所有多个参数区域Rd中的区域来获取共同区域ARd。共同区域ARd由多项式来表示，并且被存储为存储部130中的ARd区域数据58。

此后，确定部46通过使用DSP位数54来计算DSP 4的参数，并且确定DSP 4的参数是否包括在由ARd区域计算部54获取的共同区域ARd中，以便确定不论DC-DC转换器1的制造分散体如何，是否实现对其中满足由规格53限定的频率特性的控制，以及是否实施DSP 4(步骤S16)。

确定部46通过将由DSP 4表示的参数值与共同区域ARd中的格点进行交叠来获取可实施参数59。所获取的可实施参数59指示期望的数字相位补偿器参数。

确定部46交叠并且显示包括可实施参数59的格点和共同区域ARd(步骤S17)。可以列出并且显示可实施参数59。

当没有获取可实施参数59时，不显示与共同区域ARd交叠的格点。因此，开发者可以容易地确定没有实现由开发者指示的DSP位数54。在这种情况下，开发者重新设置电路常数51和/或DSP位数54，并且使信息处理设备100执行上述的参数确定过程。

接下来，将描述其中输出结果指示DSP位数54以及不论制造分散体如何都满足约束条件的可实施参数49的参数确定过程的另一示例。图14是用于说明参数确定过程的另一示例的流程图。

在图14中，参数确定部40的输入部41接收来自开发者的输入数据50，并且将输入数据50存储在存储部130中(步骤S11)。输入数据包括电路常数51和规格53。

DSP位数54不包括在输入数据50中。替代地，当开发者设置DSP位数54时，执行图13中的步骤S12至步骤S17。当开发者不指示DSP位数54时，可以进行下面的过程。

输入部41设置默认值至DSP位数54(步骤S11-2)。默认值可以是8位。此后，执行图13中的步骤S12至步骤S16中的过程。

在步骤S16的过程之后，确定部46确定在共同区域ARd中是否存在DSP 4的参数(步骤S16-2)。当在存储部130中的可实施参数59为空时，确定部46确定不存在可实施参数59。另一方面，当在存储部130中的可实施参数59不为空时，确定部46确定存在一个或更多个可实施参数59。在这种情况下，一个或更多个可实施参数59是期望的数字相位补偿器参数。

如果不存在可实施参数59，那么确定部46将DSP位数54设置为双倍(步骤S16-4)。此后，重复图13中的步骤S12至步骤S16的过程。

另一方面，当存在一个或更多个可实施参数59时，确定部46显示步骤S16的确定结果和DSP位数54(步骤S16-6)。由DSP 4表示的参数值和共同区域ARd可以彼此交叠，并且指示DSP 4的参数值和共同区域ARd的图可以被显示在显示装置15上。替代地，可以显示可实施参数59。在这种情况下，显示DSP位数45。

在步骤S16-4中，由于将DSP位数54设置为双倍，所以如果DSP位数54超过预定位数(其可以是32位)，则确定没有获得可实施参数59。在这种情况下，指示不存在可实施参数等的信息可以显示在显示装置15上。

接下来，将描述由确定部46进行的确定过程的示例。图15是用于说明确定过程的流程图。在图15中，确定部46从共同区域ARd中获取针对每个参数b_d0、b_d1以及a_d1的最大值和最小值(步骤S31)。

此后，确定部46针对每个参数b_d0、b_d1以及a_d1获取最大值与最小值之间的差值，并且从多个差值中获得最小差值x(步骤S32)。

[表达式29]

x:＝min{(max value–min value)of b_d0,

(max value–min value)of b_d1,

(max value–min value)of a_d1}

接下来，确定部46通过使用最小差值x来获取DSP 4的最长LSB间隔，以表示共同区域ARd中的参数的值(步骤S33)。也就是说，根据以下表达式：

LSB＝2^(-n)(n＝0,1,2,...),

在LSB间隔变得最长处获取n，并且初始化LSB间隔。

确定部46绘制共同区域ARd，并且将LSB间隔的格点重写在共同区域ARd上(步骤S34)，并且确定在共同区域ARd中是否存在LSB间隔的一个或更多个格点(步骤S35)。如果在共同区域ARd中不存在格点，则确定部46更新LSB间隔(步骤S36)。也就是说，n增大1，则LSB间隔变为1/2长度。

确定部46确定n是否小于或等于DSP位数(步骤S37)。当n小于或等于从DSP位数54减去一获得的值时，确定部46返回至步骤S34，重新绘制在更新的LSB间隔处的格点，并且然后，以相同的方式重复上述过程。当n大于从DSP位数54减去一获得的值时，确定部46前进至步骤S40，并且输出指示空的可实施参数59。

另一方面，当在公共区域ARd中存在一个或更多个格点时，确定部46选择以下格点：在共同区域ARd的一个或更多个格点中的其中参数b_d0、b_d1以及a_d1的整数部分的最大值变为最小值的格点(步骤S36)。

确定部46确定所选择的格点针对DSP 4是否是可实施的(步骤S39)。当所选择的格点针对DSP 4不可实施时，确定部46确定在DSP位数54的情况下不存在期望的数字相位补偿参数，并且输出指示空的可实施参数59(步骤S40)。确定部46终止该确定过程。

另一方面，当所选择的格点针对DSP 4可实施时，确定部46输出所选择的格点作为可实施参数54(步骤S41)，并且终止该确定过程。所选择的格点的值变为具有最长LSB和最小整数部分的参数的值，并且还变为期望的数字相位补偿器参数。

在步骤S39中，确定部46将在步骤S38中选择的格点的值显示在显示装置15上，以用于由开发者确定。另外，确定部46可以基于DSP 4的规格53来确定。

接下来，将描述在步骤S33中用于获取最长LSB间隔的过程。图16是示出用于进行图15中的步骤S33的过程的程序描述示例的图。程序描述不限于图16中的程序描述示例。

在图16中，确定部46将变量i的初始值设置为0，并且以下重复过程直到变量i达到DSP位数54为止。

确定部46将在步骤S32中获取的最小差值x除以2^(-i)，并且截去超出小数点的数字。当结果指示1时，将LSB间隔设置为2^(-i)，并且将n设置为变量i。另一方面，当结果不指示1时，确定部46不改变LSB间隔和变量i。

每次变量i增大1时，确定部46进行该过程，并且当变量i变为DSP位数54时，在步骤S33中终止该过程。

接下来，Rc区域计算部43、Rd区域计算部44以及ARd区域计算部45的计算结果示例。

图17A和图17B是示出针对每个制造分散体的参数区域Rc和参数区域Rd的计算结果的图。图17A示出了由Rc区域计算部43计算的参数区域Rc的结果示例。每个参数区域Rc通过多项式来表示，通过估计制造分散体针对每个电路常数51来获取所述多项式。

在n个电路常数51的情况下，生成表示n个参数区域Rc₁、Rc₂、……Rc_n的n个多项式。参数确定部41可以响应于开发者的指令来绘制并在显示装置15上显示n个参数区域Rc₁、Rc₂、……Rc_n。

图17B示出了由Rd区域计算部44计算的参数区域Rd的结果示例。每个参数区域Rd通过多项式来表示，通过估计制造分散体针对每个电路常数51来获取所述多项式。

在n个参数区域Rc的情况下，生成表示n个参数区域Rd₁、Rd₂、……Rd_n的n个多项式。参数确定部41可以响应于开发者的指令来绘制并在显示装置15上显示n个参数区域Rd₁、Rd₂、……Rd_n。

如果通过用于估计DC-DC转换器A的制造分散体获得的电路常数51而获取参数区域Rc₁，则参数区域Rd₁与DSP 4的用于DC-DC转换器A的参数区域相对应。

如果通过用于估计DC-DC转换器B的制造分散体获得的电路常数51而获取参数区域Rc₂，则参数区域Rd₂与DSP 4的用于DC-DC转换器B的参数区域相对应。

以相同的方式来说明其它参数区域Rc₃至参数区域Rc_n以及其它参数区域Rd₃至参数区域Rd_n。

图18A和图18B是用于说明共同区域ARd的计算结果示例的图。图18A示出了与图17B中相同的由Rd区域计算部44计算的n个参数区域Rd₁至参数区域Rd_n的结果示例。图18B示出了在多个参数区域Rd中的共同区域ARd的计算的结果示例。共同区域ARd与包括在n个参数区域Rd₁至参数区域Rd_n中的每一个中的区域相对应。

图19A、图19B以及图19C是示出基于LSB间隔的格点的示例结果的图。图19A对应于图18B，并且示出了在确定部46计算在LSB间隔处的格点p之前的状态。图19B示出了当LSB间隔为1(LSB＝2^(-n)，n＝0)时计算的格点p的结果示例。在图19B中，不存在包括在共同区域ARd中的格点p。

因此，确定部46将LSB间隔变为0.5(LSB＝2^(-n)，n＝1)，并且计算格点p。在这种情况下，结果为如图19C中所描绘的，在共同区域ARd中存在多个格点p。确定部46选择以下格点p：存在于共同区域ARd中的多个格点p中的其中多个格点p的值的整数部分的最大值变为最小值的格点p。当所选择的格点p的值是针对DSP 4可实施时，确定部46输出指示格点p的值的可实施参数59。

替代相对于参数区域Rc而获取参数区域Rd，如图20A和图20B中所示，可以计算所有参数区域Rc中的共同区域ARc，并且可以通过相对于共同区域ARc进行塔斯汀转换来获取共同区域ARd。

如上所述，在实施方式中，假设通过表示等效电路50a的电路常数r_q、r_d、r_L、L和C的参数来预先估计制造分散体，通过空间平均法来获取多个DC-DC转换器1的具有不同制造分散体的模型。通过与这些模式相关的针对SCD 4的专用QE算法，模拟相位补偿器的参数区域Rc满足规格53。

通过相对于参数区域Rc进行塔斯汀转换来获取数字相位补偿器的参数区域Rd。通过对包括在所有所获取的参数区域Rd中的共同区域ARd进行计算，可以获得数字相位补偿器的用以控制具有不同制造分散体的任何一个DC-DC转换器1的参数区域。

此外，通过将针对DSP 4可实施的点表示为格点p并且通过将该点交叠在共同区域ARd上来获取期望的数字相位补偿器的参数的值，以使得由于DSP 4的固定点而不改变频率特性。因此，针对每个DC-DC转换器1，对于数字相位补偿器可以不进行重新调整，并且可以减少用于大规模生产的制造步骤。

如上所述，在该实施方式中，信息处理设备100包括参数确定部40。替代地，参数确定部40可以由云计算体系结构来实现。

作为示例，上面说明了DC-DC反转换器。该实施方式可以应用于正向转换器、半桥转换器和全桥转换器。

另外，可以将该实施方式应用于其中如下假设的反馈控制系统的装置设计：

(1)给出控制对象的控制模型为具有一个输入和一个输出的传递函数，基于包括物理参数(上述的电路常数51)的模型如等效电路50a来获取该传递函数，

(2)给出其控制器设计问题为数字相位补偿器的开环成形问题，以及

(3)要被获取作为开环规格的增益交叉频率大大低于从控制系统的采样频率得到的奈奎斯特频率。

要在上述假设下进行设计的装置可以是数字相位补偿器、磁悬浮控制器等，以对连接至DC电动机的轴的负载的角速率进行控制。

在上述的实施方式中，Rc区域计算部43和Rd区域计算部44对应于区域规格部。ARd区域计算部45和确定部46对应于输出部。可执行区域、参数区域Rc和参数区域Rd、共同区域ARd等被分别视为参数的范围。

在实施方式中，还可以提供在计算机中执行的补偿器设计支持方法，该方法包括：由计算机通过使用等效电路、多个电路常数和规格来创建针对每个制造分散体的传递函数模型，等效电路表示在反馈控制系统中受控的电路，多个电路常数是使用其对电路的制造分散体进行估计的电路常数，规格指示频率特性；通过将规格制定为符号确定条件并且通过使用符号确定条件的专用量词消去算法，由计算机获取模拟电路的用于针对每个传递函数模型来对满足规格的电路进行控制的第一参数范围；以及通过对第一参数范围中的每一个进行数字转换，由计算机获取数字电路的用于对电路进行控制的第二参数范围。

在实施方式中，上述的补偿器设计支持方法还可以包括：由计算机获取包括在根据第一参数范围转换的第二参数范围中的每一个中的共同范围。

在实施方式中，在补偿器设计支持中，可以由非凸函数指示规格。

Claims

1.一种用于数字相位补偿器的参数确定方法，包括：

接收预定电路的输出所需的规格的信息；

接收第一电路常数和第二电路常数，在所述预定电路的等效电路中包括的元件中设置所述第一电路常数和所述第二电路常数；

通过将规格制定为符号确定条件并且通过使用符号确定条件的专用量词消去算法，通过计算机获取模拟电路的第一参数范围和第二参数范围，其针对对应于所述第一电路常数的第一传递函数和对应于所述第二电路常数的第二传递函数分别对满足所述规格的所述预定电路进行控制；

通过将所述第一参数范围转换成数字范围，通过所述计算机指定将要在用于补偿所述输出的补偿器中设置的多个参数的第一范围；

通过将所述第二参数范围转换成数字范围，通过所述计算机指定将要在所述补偿器中设置的多个参数的第二范围；以及

通过所述计算机输出所述第一范围和所述第二范围两者中包括的参数中的至少一个，

其中，获取所述第一参数范围和所述第二参数范围包括：

获取频率响应P(jω)：

<mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mi>&omega;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>b</mi> <mn>0</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mi>&omega;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>n</mi> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>b</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mi>&omega;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>b</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mi>&omega;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>n</mi> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>1</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mi>&omega;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>a</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>

针对符号确定条件来执行量词消去：

以便于变量替换而非量词符号，以及

替换脉冲传递函数K[z]：

其表示K(s)的频率特性规格，以便于产生所述符号确定条件，其中，指定所述第一范围包括：

通过将所述第一参数范围替换为所述频率响应P(jω)来获取模拟相位补偿器的频率特性的第一参数范围，并且通过塔斯汀转换来获取所述数字相位补偿器的频率特性的第一范围，并且

其中，指定所述第二范围包括：

通过将所述第二参数范围替换为所述频率响应P(jω)来获取模拟相位补偿器的频率特性的第二参数范围，并且通过塔斯汀转换来获取所述数字相位补偿器的频率特性的第二范围。

2.根据权利要求1所述的参数确定方法，其中

所述第一范围由所述参数的以下范围来限定：其中，第一函数的第一值满足其中在所述第一函数的变量中设置所述第一电路常数、所述参数和频率的规格，以及

所述第二范围由所述参数的以下另一范围来限定：其中，第二函数的第二值满足其中在所述第二函数的变量中设置所述第二电路常数、所述参数和频率的规格。

3.根据权利要求1所述的参数确定方法，进一步包括：

通过所述计算机获取所述第一范围和所述第二范围中包括的共同范围；以及

通过所述计算机输出包括在所述共同范围中并且以所述补偿器的计算精度获取的参数。

4.一种用于数字相位补偿器的参数确定装置，所述装置包括：

用于接收预定电路的输出所需的规格的信息的装置；

用于接收第一电路常数和第二电路常数，在所述预定电路的等效电路中包括的元件中设置所述第一电路常数和所述第二电路常数的装置；

用于通过将规格制定为符号确定条件并且通过使用符号确定条件的专用量词消去算法来获取模拟电路的第一参数范围和第二参数范围的装置，所述模拟电路针对对应于所述第一电路常数的第一传递函数和对应于所述第二电路常数的第二传递函数分别对满足所述规格的所述预定电路进行控制；

用于通过将所述第一参数范围转换成数字范围来指定将要在用于补偿所述输出的补偿器中设置的多个参数的第一范围的装置；

用于通过将所述第二参数范围转换成数字范围来指定将要在所述补偿器中设置的多个参数的第二范围的装置；以及

用于输出所述第一范围和所述第二范围两者中包括的参数中的至少一个的装置，

其中，用于获取所述第一参数范围和所述第二参数范围的装置被配置成：

获取频率响应P(jω)：

针对符号确定条件来执行量词消去：

以便于变量替换而非量词符号，以及

替换脉冲传递函数K[z]：

其表示K(s)的频率特性规格，以便于产生所述符号确定条件，其中，用于指定所述第一范围的装置被配置成：

其中，用于指定所述第二范围的装置被配置成：

5.一种信息处理设备，包括：

处理器，其执行包括以下步骤的过程：

接收预定电路的输出所需的规格的信息；

通过将规格制定为符号确定条件并且通过使用符号确定条件的专用量词消去算法来获取模拟电路的第一参数范围和第二参数范围，其针对对应于所述第一电路常数的第一传递函数和对应于所述第二电路常数的第二传递函数分别对满足所述规格的所述预定电路进行控制；

通过将所述第一参数范围转换成数字范围来指定将要在用于补偿所述输出的补偿器中设置的多个参数的第一范围；

通过将所述第二参数范围转换成数字范围来指定将要在所述补偿器中设置的多个参数的第二范围；以及

输出所述第一范围和所述第二范围两者中包括的参数中的至少一个，其中，获取所述第一参数范围和所述第二参数范围包括：

获取频率响应P(jω)：

针对符号确定条件来执行量词消去：

以便于变量替换而非量词符号，以及

替换脉冲传递函数K[z]：

其中，指定所述第二范围包括：