读书笔记摘抄新闻资讯线性调节器
线性调节器（Linear Regulator）是用于控制线性对象的调节器，它使系统状态和控制变数在控制过程中的给定二次型时间积分达到最小值，又称线性最优调节器。线性调节器的反馈规律也是线性的。它与被控对象一起构成线性二次型最优调节系统。求解线性调节器的调节（反馈）规律称为线性调节器问题，已有一套完整的设计方法。线性调节器有较大的稳定裕度、并对系统模型的误差有较强的鲁棒性，广泛用于生产过程的控制。
基本介绍
- 中文名：线性调节器
- 外文名：Linear Regulator
特点
①被控对象的状态方程是线性的（可以是定常的或时变的）：
式中x(t)为状态向量，u(t)为控制向量，A和B是由被控对象的结构和参数所决定的係数矩阵（见状态空间法）。
②对控制向量u(t)无约束。③性能指标是二次型形式：
+uT(t)Ru(t)】dt
式中τ是控制作用结束时刻，s和Q是半正定对称矩阵,R是正定对称矩阵，上标 T表示矩阵的转置。按照设计要求，可对这些加权矩阵作不同的选择，以适应不同的要求。在性能指标式中，第一项是终点指标，它表示控制过程结束时被控对象偏离平衡状态的程度；第二项是过程指标，它表示在控制过程中被控对象偏离平衡状态的程度和各个控制变数所付出的代价。线性调节器问题可用变分法、极大值原理或动态规划来求解。
分类
线性调节器可以分为有限时间调节器和无限时间调节器两类。
有限时间调节器 指控制过程结束时间 τ为有限值时的线性调节器。它的调节规律的表达式为 u*(t)=-R-1BTP(t)x(t)
式中R-1为逆矩阵,而 P(t)可由求解如下形式的黎卡提矩阵微分方程来确定：
有限时间调节器作用相当于一个线性状态反馈。其特点是不管被控对象是时变的还是定常的，调节器必定是时变的。下图为有限时间线性调节器和整个最优调节系统的框图。
无限时间调节器 控制作用结束时间 τ为无穷大时的线性调节器。只有在被控对象为完全能控(见能控性)的条件下，无限时间调节器才能使系统的偏离运动最终回复到原平衡状态。这类调节器问题的性能指标中的第一项必定是零，因此常可将其删去。无限时间调节器的调节规律的表达式是 u*(t)=－R-1BTPx(t)
式中P由求解下列黎卡提矩阵代数方程来定出： PA+ATP－PBR-1BTP+Q=0
无限时间调节器也是由线性状态反馈构成的。与有限时间调节器不同，无限时间调节器当被控对象为定常时也一定是定常的。
线性电压调节器
线性电压调节器（英语：Linear regulator），又称线性稳压器、线性调节器，是一种元件，作用是保持电压稳定。稳压器的电阻会因应负载及输入电压的变化，以达至输出电压稳定不变。其动作尤如一不停自动调节阻值的可变电阻，使之与负载得出的分压保持固定，而过程中因输出与输入电压差而多出的能量则以发热的形式消散掉。而开关式稳压器是不停高速地在导通/断开之间切换，使得输出的平均值保持在所需电压值。输入线性稳压器的电压必须高于输出电压，好让稳压器内能作出降压作用以达至输出稳定，因此效率受限制。
线性稳压器可以是置于电源和负载之间（串联稳压器），或与负载并联（并联稳压器）。简单的线性稳压器可以只包含齐纳二极体和一枚串联电阻器；更複杂的线性稳压器包含多个组成部分：参考电压、误差放大器和功率传输元件。由于线性稳压器被广泛套用，因此多被製成积体电路，但也可以固态电子器件或真空管等分立元件构成。
总述
以电晶体（或其它器件）调节流过负载的电流，负载所得的电压就是稳压器的输出电压。比较输出电压与稳压器内部的参考电压，所产生的差动信号用作控制电晶体，形成一个负反馈迴路，加上适当的补赏，输出电压就能调整下降至目标电压，不受输入电压或负载变动影响，并保持合理地稳定。
线性稳压器必须在输入电压高于输出不少于某电压值时输出才能稳定至目标电压，这个最少的电压称为压降电压、下压降、电压差(dropout)。例如常用的7805，作用是把输出保持在5V，但输入必须保持在7V以上，否则输出就会低于目标电压5V以下，故其压降电压就是7V-5V=2V。由于须有压差的存在，线性稳压器效率大都很低：因为其原理就是要将多于稳定电压下负载所需的能量，在电晶体内以散发热能的形式消耗掉。而电晶体发热所造成的功率损失就是电流乘以电晶体两端压降。
这个问题在低输出电压的情况尤其严重，假若输出要求为2V，而压降电压同是2V，效率就必是在2V/(2V+2V)=50%或以下，这样低的效率，在实际套用上多不为接受。这情况下就需使用低压差稳压器（LDO），其压降电压特别低，一般都在300mV(0.3V)或以下，这种情况在微处理器的电源中常遇见。这也是为何机乎所有低输出电压的线性稳压IC都是低压差稳压器。
开关电源可以更有效地达至相同的功能，但成本较高及有开关噪声，在轻负载、输出电压较高或输出电压接近电源电压的情况下，线性调节器的效率也不俗，有可能是合适的选择。线性调节器还具有的优点是：不需要磁性器件（电感器或变压器），磁性器件可能相对昂贵或占空间；设计更简单，噪声也更低。线性调节器的一些设计仅适用电晶体、二极体和电阻器，这就更容易製造到积体电路中，进一步减小它们的质量、在PCB上的占位面积和成本。
线性调节器有两种基本形式：串联调节器和并联调节器。
- 串联调节器：更常用的形式。串联调节器通过提供经由可变电阻的从电源电压到负载的路径来运行（主要电晶体在分压器的“上半”部中）。由调节器件所耗散的功率等于电源输出电路乘以在调节器件中的压降。
- 并联调节器：通过提供经由可变电阻的从电源电压到地的路径来运行（主要电晶体在分压器的“下半”部中）。将流经并联调节器的电流从负载转向出来，并且无用地流向接地，使其比串联调节器更没效率。然而，该形式更简单，有时仅由参考电压二极体组成；并且用于很低功率的电路，其中耗费电流很小可以忽略。这种形式常用于电压参考电路。