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1、第12卷第6期电机与控制学报Vol112No162008年11月ELECTRICMACHINESANDCONTROLNov.2008BUCK型开关变换器最优PID控制器设计马红波,冯全源(西南交通大学信息科学与技术学院,四川成都610031)摘要:针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照ITAE性能指标在该范围内进行参数寻优。以BUCK变换器为利的仿真研究表明,该
2、方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在负载发生摄动时,较传统PID控制器,具有较好的鲁棒性,且计算相对简单、实用性强,可推广到非线性PID控制器的参数整定和相关工程实践中。关键词:遗传算法;BUCK开关变换器;PID控制器;DP算法中图分类号:TM461.5文献标识码:A文章编号:1007-449X(2008)06-0639-05OptimizedPIDcontrollerdesignforbuckDC2DCswitchingconvertersMAHong2bo,FENGQuan2yuan(SchoolofInformationScience&
3、Technology,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Duetothetime2variableandcomplexityoftheswitchingmodepowerconverters,theconvention2alparametertuningmethodforPIDcontrollercannotsatisfythecontrolperformancedemand.Inthispaper,anewparametertuningmethodforperformanc
4、e2orientedoptimalPIDcontrollersisproposed.TheDPalgo2rithmwasusedtocalculatethePIDcontrollerparameterregionwhichstabilizestheclosed2loopsystemin2cludingbuckconverters.Thenthegeneticalgorithmwithglobalsearchingwasusedtoselectoptimumpa2rametersfromtheregionbasedonITAEperformancecrit
5、eriawithovershootpenalty.ThesimulationresultsfortheBUCKswitchingconvertershowthattheproposedmethoddemonstratesgoodstabilityforthespeci2fiedindicesandmorerobustperformancethanthetraditionalmethodsunderperturbationsoftheloadpa2rameters;furthermoreitneedslessrelativelycalculationand
6、aremorepractical.MeanwhileitcanalsobeappliedinparametertuningfornonlinearPIDcontrollersandcorrespondingprojects.Keywords:geneticalgorithms;BUCKswitchingconverter;PIDcontrollers;DPalgorithms态调节占空比,实现对输出电压或其他变量的控制,1引言其优点是控制系统设计简单、适应性较好;缺点是输PID控制器在工业控制中占据的主导地位是绝出反馈控制的目的是基于目标误差而不是基于模
7、型无仅有的。在电力电子领域,电力电子开关变换器的控制,动态响应较慢、控制效果较差,无法实现优[1]一直是采用PID误差调节控制技术。其特点是化控制,无法满足开关电源日益提高动态响应和控[2]不依赖于变换器模型,只需根据控制变量的误差,动制精度的要求。再加上PID控制器参数整定的收稿日期:2008-06-20基金项目:国家自然科学基金(10876029);西南交通大学博士创新基金(2008-3)作者简介:马红波(1981-),男,博士研究生,研究方向为DC-DC开关变换器混杂建模与非线性控制策略;冯全源(1963-),男,教授,博士,博士生导师,IEEES
8、eniorMember,主要研究方向为开关电源的建模与控制、电源管理IC设计。6
