應(yīng)用于數(shù)字控制降壓型DC-DC變換器的模糊PI控制器的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人工智能時(shí)代的到來，開關(guān)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(guān)電源形式，也逐步引起了人們廣泛的關(guān)注。相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬控制，數(shù)字控制式開關(guān)電源具有結(jié)構(gòu)簡單、控制算法靈活、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)，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(yīng)用場合也越來越廣泛。
　　本論文設(shè)計(jì)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(cè)試證明其具有優(yōu)越的動(dòng)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?fù)涞膫鬟f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(shè)計(jì)了常規(guī)PI控制器;接著引入模糊算法與PI算法相結(jié)合，通過分析輸出蟲壓波形曲線及增量式PI算法的表達(dá)式，建立對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)的模糊規(guī)則表的功能;最后，采用符號(hào)距離法對(duì)Toeplitz型模糊規(guī)則表進(jìn)行降維，得到兩個(gè)單輸入模糊PI控制器，同時(shí)使用基因算法進(jìn)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(jià)。本論文設(shè)計(jì)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(guān)系確定單個(gè)周期內(nèi)真正工作的單輸入模糊PI控制器，由于在每個(gè)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(gè)工作時(shí)域上仍可看作一個(gè)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(cè)試平臺(tái)，在不同的測(cè)試條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。各個(gè)狀態(tài)的測(cè)試結(jié)果如下:在動(dòng)態(tài)測(cè)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(shí)間分別為496μs和508μs，小于常規(guī)PI算法的1.4ms;當(dāng)負(fù)載電流在1A與0.5A之間躍變時(shí)，基于等效單輸入模糊PI控制算法的變換器系