开关电源模糊控制pid的设计和matlab仿真研究

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1、开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研宄匪嚣鬣鬃疆零圈酾藏圈控制系统文章编号：1008—0570(2006)10—1-0029-02开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究DesignandMat1abSimu1ationofSwitchingPowerSupp1yPIDBasedonFuzzyContro1(1.南昌大学；2.南刖：程学I皖)刘文军1?2罗玉峰1Liu,WenjunLuo,Yufeng摘要：本文提出了一种开关电源模糊控制PID的的设计和MATLAB仿真方法。

2、仿真结果表明：具有模糊控制的PID动态响应快、超调量小、负载变化引起输出电压的变化小。关键词：开关电源；PID控制：模糊控制中图分类号：TP302文献标识码：AAbstract：ThispaperpresentsamethodofdesignandMATLABsimulationofafuzzyPID—typeofswitchpowersupply.Theexperi—mentresultsindicatethatcomparetothePIDcontrol,thefuzzycontrolhas

3、alotofmerits,suchas，fasttransientresponse,smallturn—onovershoot,smalloutputvoltagefluctuationswithoutputcurrentchanges.Keywords:switchingpowersupply,PIDcontrol,fuzzycontrol1引言主电路拓扑结构如图1。220V单相交流电经全波不可控整流，得到约300V的直流电压，再经由IGBT开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压构成的半桥型

4、高频变换器得到所需的高频脉动电压，电源。它以小型、高效、轻量的特点被广泛应用子各种经整流得到所需的直流电压。由于本电源功率不大（输电子设备中。幵关电源控制部分绝大多数是按模拟信出45V，10A）,故主电路采用IGBT半桥型拓扑结构，号来设计和工作的。其抗干扰能力不太好，信号有畸既防止偏磁，又节约成本，主频选为20kHz，使IGBT变。由于计算机技术突飞猛进的发展，数字信号的控工作于最佳状态。图中L1，c1用于抑制差模噪声，L2、制和处理显示出越来越多的优点：便于计算机处理和c2、c3用于抑制共模

5、噪声。各参数的计算略。控制，避免模拟信号传递畸变失真，减少杂散信号的干扰，软件调试方便等，出现了数字PID控制。它使得开关电源向数字化、智能化、多功能化方向发展。这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。但由于开关电源本身是一个非线性的对象，其精确模型的建立是相当J同；困难的，常采用近似处理，并且其供电系统和负载变‘越化具有不确定性，所以采用上述模拟或数字PID控制鲫方法常常难以使PID调节器的参数随之变化.控制效图1主电路原理图果不理想。近来发展起來的Fuzzy控制是一种仿人智2.2PID控制电路设

6、计能控制法，它不依赖被控对象的数学模型，便于利用在MATLAB环境下对开关电源的主电路及PWM人的经验知识实行控制.这对于一些复杂可变的或结发生电路建模，如图3所示，图中为仿真方便起见，省构不确定难以用准确的数学模型描述的系统而言是略部分滤波，保护、吸收回路。图2是PWM子系统的非常适宜的，具有较强的鲁棒性[1],特别是对于无法仿真原理图。由于开关电源的非线性，在抽象其模型确定的复杂对象具有较好的控制性能。本文正是基于时，有很人的近似处理。根据以上模型，应用传统设计这一思想而提出开关电源模糊控制

7、的设计与仿真。法，设计出PID控制器的传递函数为2电路结构及其控制策略G(s):盟S在后面的分析中可以看到，这种控制器在电源电2.1主电路结构压或负载发生突变时.控制性能不太理想。刘文军：博士副教授2.3模糊控制器的设计国家自然科学基金(50275070)、南昌大学2005年度校基金模糊控制器的结构如图4所示，图屮Ug为给定国黼搠邮局订阅号：82—946360元/一29—万方数据控制系统屮文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2006年第22卷第10—1期电压，Ur为反馈电压、e、ec为偏差和

8、偏差的变化率，E，EC为模糊化后的偏差和偏差的变化率。模糊控制器的输出U经反模糊成U.再经PWM电路控制开关电根据以上设计，得到基于MATLAB的开关电源模糊控制电路如图6所示。源的主电路。3实验结果在对PID控制器和模糊控制器进行实验的基础上，对这两种控制算法进行了比较。2PWM子系统6开关电源模糊控制电路模型3.1起动阶段的动态特性比较图7的前半部分(t:0o.15)是起动时PID控制器的模糊控制器的输出特性比较，该曲线是在负载为图3开关电源的常规PID控制模型8.5A,输出电压设定值为38