應用于數(shù)字控制降壓型DC-DC變換器的模糊PI控制器的設計.pdf

1、隨著人工智能時代的到來，開關電源得到了極大的發(fā)展。DC-DC變換器作為一種常用的開關電源形式，也逐步引起了人們廣泛的關注。相對于傳統(tǒng)的模擬控制，數(shù)字控制式開關電源具有結構簡單、控制算法靈活、可靠性強等優(yōu)點;同時，隨著電子器件體積的逐漸減小，數(shù)字控制電源的集成度越來越高、體積與功耗越來越小，應用場合也越來越廣泛。
　　本論文設計一款基于模糊PI(等效單輸入模糊PI(equivalent single-input fuzzy PI，E

2、SIF-PI))數(shù)字控制算法的Buck型DC-DC變換器，并通過MATLAB仿真及FPGA測試證明其具有優(yōu)越的動靜態(tài)性能。論文首先給出了變換器系統(tǒng)的基本原理，通過狀態(tài)空間平均法建立了主拓撲的傳遞函數(shù);然后采用朱利判據(jù)整定PI算法控制參數(shù)的穩(wěn)定邊界，設計了常規(guī)PI控制器;接著引入模糊算法與PI算法相結合，通過分析輸出蟲壓波形曲線及增量式PI算法的表達式，建立對應的二維模糊規(guī)則表，得到雙輸入模糊PI(double-input fuzzy P

3、I，DIF-PI)控制器，并通過兩組Toeplitz型模糊規(guī)則表等效替代所設計的模糊規(guī)則表的功能;最后，采用符號距離法對Toeplitz型模糊規(guī)則表進行降維，得到兩個單輸入模糊PI控制器，同時使用基因算法進行參數(shù)尋優(yōu)，保證得到的等效單輸入模糊PI控制器與雙輸入模糊PI控制器的控制性能等價。本論文設計的變換器系統(tǒng)通過選擇器根據(jù)輸入模糊變量E與EC的大小關系確定單個周期內(nèi)真正工作的單輸入模糊PI控制器，由于在每個采樣周期內(nèi)都有唯一的單輸入模

4、糊PI控制器在工作，所以在整個工作時域上仍可看作一個等效的單輸入模糊PI控制器。
　　本論文搭建了基于FPGA的Buck型DC-DC變換器測試平臺，在不同的測試條件下對系統(tǒng)進行測試。各個狀態(tài)的測試結果如下:在動態(tài)測試條件下，基于等效單輸入模糊PI控制算法和雙輸入模糊PI控制算法的變換器的建立時間分別為496μs和508μs，小于常規(guī)PI算法的1.4ms;當負載電流在1A與0.5A之間躍變時，基于等效單輸入模糊PI控制算法的變換器系