基于單輸入模糊PID控制算法的Buck型DC-DC變換器設計.pdf

1、DC-DC變換器的動態(tài)性能對于電子設備的安全可靠運行至關重要，在大多數功率變換器應用中，通常在其額定工作點附近采用局部線性化方法建立小信號數學模型，并基于此模型設計線性控制器。但是Buck型DC-DC變換器具有強非線性，并且其傳遞函數含有與負載相關的極點，這給傳統(tǒng)線性控制策略在變換器中的應用帶來了挑戰(zhàn)。
　　本文設計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低超調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)主拓撲和控制回路各功能模塊的工作原理，建立補償前系統(tǒng)的傳遞函數;然后采用頻域法對PID控制器進行參數整定，并設計模糊邏輯輸入輸出變量的隸屬函數;其次，通過分析變換器系統(tǒng)響應曲線及其在模糊規(guī)則表中的映射，建立具有快速響應和低超調特性的二維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，同時運用遺傳算法進行參數尋優(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控制器等價的控制性能。
　　本文基于FPGA搭建數字控制Buck型DC-DC變換器驗證平臺，對系統(tǒng)在不同條件下進行測試。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間為252μs;當負載