基于單輸入模糊PID控制算法的Buck型DC-DC變換器設(shè)計(jì).pdf

1、DC-DC變換器的動態(tài)性能對于電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要，在大多數(shù)功率變換器應(yīng)用中，通常在其額定工作點(diǎn)附近采用局部線性化方法建立小信號數(shù)學(xué)模型，并基于此模型設(shè)計(jì)線性控制器。但是Buck型DC-DC變換器具有強(qiáng)非線性，并且其傳遞函數(shù)含有與負(fù)載相關(guān)的極點(diǎn)，這給傳統(tǒng)線性控制策略在變換器中的應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。
　　本文設(shè)計(jì)一種基于單輸入模糊PID（single-input fuzzy PID，SIF-PID）控制算法的快速響應(yīng)低超調(diào)Bu

2、ck型DC-DC變換器，控制算法以較小的硬件資源占有率使變換器獲得優(yōu)良的動態(tài)性能。首先，研究變換器系統(tǒng)主拓?fù)浜涂刂苹芈犯鞴δ苣K的工作原理，建立補(bǔ)償前系統(tǒng)的傳遞函數(shù);然后采用頻域法對PID控制器進(jìn)行參數(shù)整定，并設(shè)計(jì)模糊邏輯輸入輸出變量的隸屬函數(shù);其次，通過分析變換器系統(tǒng)響應(yīng)曲線及其在模糊規(guī)則表中的映射，建立具有快速響應(yīng)和低超調(diào)特性的二維Toeplitz型模糊規(guī)則表，得到雙輸入模糊PID控制器;最后，采用符號距離法對雙輸入模糊PID控制器

3、進(jìn)行降維，得到單輸入模糊PID控制器以降低算法的硬件資源占有率，同時(shí)運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，保證降維得到的單輸入模糊PID控制器具有和雙輸入模糊PID控制器等價(jià)的控制性能。
　　本文基于FPGA搭建數(shù)字控制Buck型DC-DC變換器驗(yàn)證平臺，對系統(tǒng)在不同條件下進(jìn)行測試。在啟動過程中，基于單輸入和雙輸入模糊PID算法的變換器建立時(shí)間分別為182μs和178μs，二者近似相等，而基于常規(guī)PID算法的變換器建立時(shí)間為252μs;當(dāng)負(fù)載