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1、DC／DC变换器无静差二次型最优PID参数整定ComputerEn~efingandApplications计算机工程与应用2007,43(10)191◎工程与应用◎DC/DC变换器无静差二次型最优PID参数整定尹丽云,陆益民,林小峰YINLi—yun,LUYi-min,LINXiao-feng广西大学电气工程学院.南宁530004CollegeofElectricEngineering,GuangxiUniversity,Nanning530004,ChinaE-mail:liyun791230@163.comYINLi—yml,LUYi-mi
2、n,LINXiao—feng.QuadraticoptimumPIDcontrolparameterstuningofnosteadyerrorforDC/DCconverter.ComputerEngineeringandApplications,2007,43(10):191—194.Abstract:ThepapershowsthatamethodofPIDparameteroptimizationbasedonlinearquadraticoptimalcontro1.Withthismethod,thecontrollerofthePW
3、MDC/DCconverterisdesigned.Utilizingaugmentedmatrixtobuildatrackingcontrolmodelwithnosteadyerror,andthroughselectweightedmatrixtoperformthenoovershootanddynamicresponseofsystem.Thesimulationprovesthevalidityofthecontrolmethod.Keywords:DC—DCconvener;averagestatespacemethod;quad
4、raticoptimumcontrol;PIDparameterstuning摘要基于二次型最优化理论,对PWMDC—DC变换器PID控制参数进行优化整定和设计.通过引入增广矩阵,增加了控制量(t)中对误差的积分环节.推导了无静差跟踪控制系统模型;在目标函数的构成参量和形式确定之后,通过选取适当的加权矩阵,实现系统的无超调动态响应.以BUCK和BOOST变换器为例的仿真结果表明,采用二次型最优PID控制策略所构建的反馈系统具有更为优越的动态品质和稳态特性.关键词:DC/DC变换器;状态空间平均模型;二次型最优控制;PID参数整定文章编号:1002
5、—8331(2007)10—0191—04文献标识码:A中图分类号:TN86l引言目前工程上.DC—DC变换器主要采用PID控制技术,但由于变换器固有的非线性.难以建立精确的数学模型,常规PID控制器不能达到理想的控制效果.再加上PID控制的缺点是明显的.如参数整定方法的繁杂.一般采用经验估算法和实际运行效果的观察确定参数,调试过程时间较长,不能确保系统的最佳化I".现代控制理论的发展,为使用数学手段整定PID参数提供了可能,从理论上确保参数的最优化.LQ最优控制是20世纪6o年代发展起来的一种最优控制系统设计方法.它以基于时域状态空间描述的线性
6、系统为对象.以状态变量和控制变量的二次型函数的积分作为优化目标,寻找状态的线性反馈控制规律,实现最优控制四.LO最优控制的优点是:(I)最优解具有统一的解析表达式.并且导致一个简单的状态线性反馈控制律,便于计算和实现闭环反馈控制;(2)控制结果可以应用于工作在小信号条件下的非线性系统;(3)控制器的设计方法可以作为求解非线性最优控制问题的基础:(4)具有良好的频域特性,实现极点的最优配置.实际上,LQ最优控制和PID控制是分别基于物理系统的时域描述和频域描述的两种不同的控制方法,对同一受控对象,二者之间必然存在一定的联系[31.基于这种思路,对P
7、ID控制器设计的理论依据就是针对二阶线性定常系统,按二次最优控制且消除静差的理论和方法设计.本文尝试将二次型最优PID控制算法引入到PWMDC—DC变换器的研究,对BUCK和BOOST变换器参数优化设计进行分析,并给出分析结果.2二次型最优PID控制器设计2.1问题描述考虑如下状态方程:{(￡)_A(t)曰(f'(1)【Y(t)=CX(t)其中:A=曰;c砷则l=y2+61u(t).基金项目:国家自然科学基金(theNationalNaturalScienceFoundationofChinaunderGrantNo.60474066,No.50
8、177009);广东省自然科学基金(theNaturalScienceFoundationofGuangdongProvinceofCh
