基于自适应PID控制的Buck变换器设计与实现.pdf

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1、2012年第5期煤矿机电基于自适应PID控制的Buck变换器设计与实现孙永军，周茜，赵国强，黄海波。(1．开滦集团唐山矿业分公司，河北唐山063000；2．辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105；3．辽宁省电力有限公司铁岭供电公司，辽宁铁岭112400)摘要：Buck变换器具有器件少、控制简单等优点，已被广泛应用于微处理器供电的电压模块构架中，但目前工程上的Buck电路大多采用常规PID控制器，存在着参数整定复杂，调试时间长等缺点。通过把模糊控制器与PID控制器相结合，利用模糊逻辑控制实现了PID控制器参数在线自调

2、整。理论分析和仿真结果表明，采用自适应PID控制具有更多的优点。关键词：Buck变换器；模糊控制；PID控制器；在线调整中图分类号：TP273．4文献标识码：A文章编号：1001—0874(2012)05—0001—05DesignandImplementationofBuckConverterBasedonSelf-AdaptivePIDControlSUNYong~un，ZHOUQian，ZHAOGuo—qiang，HUANGHai—bo(1．TangshanMiningBranchCompany，KailuanGroup，Tan

3、gshan063000，China；2．SchoolofElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China；3．TielingE

4、eetfiePowerSupplyCompany，LiaoningPowerCo．，Ltd．，TieIing112400，China)Abstract：Buckconverterwithsmallerpartandsimplecontrol，etc．，iswidelyusedinmicroproces

5、sorpowersupplyvoltageofthemodulearchitecture．MostofthecurrentengineeringbuckcircuitusesconventionalPIDcontroller．Buttherearesomeproblems，suchasparameterstuningcomplexity，debuggingwithlongertime，andothershortcomings．CombinedwiththefuzzycontrollerandPIDcontroller，thePIDco

6、ntrollerparametersiSrealizedon-lineself-tuningbyusingfuzzylogiccontro1．TheoreticalanalysisandsimulationresultshowthattheadaptivePIDcontrolhasmoreadvantages．Keywords：Buckconve~er；fuzzycontrol；PIDcontroller；on—lineadjustment跟踪性能。0引言对于简单的Buck电路输出的电压不稳定，会受近年来随着电力电子技术的快速发展和中

7、小功到负载和外部的干扰，由于Buck变换器固有的非线率电源的广泛应用，人们对电源的高效率、高功率密性，难以建立精确的数学模型，尤其在采用多项度、高稳压精度和快响应速度等性能要求也不断提Buck并联的电路中模型更难建立，目前工程上大多高，一些应用于开关电源的新控制算法纷纷得以研采用PID控制器，以闭环控制来实现输出电压、电流究和应用。例如基于模糊PID的控制方案和基于模的稳定。但常规PID控制具有参数整定复杂、调试糊神经元离散控制算法在电源稳态调节中得到了很时间长等缺点，而模糊控制也存在着稳态程度不高好的控制效果，在许多应用中，除了要求

8、变换器具有的缺点。自适应PID控制不仅可配合自适应算法，良好的调节性能外，还要求电源输出电压能快速跟而且通过在线修正模糊控制器的参数或者控制规随变化的给定输出值，这就要求变换器具有很好的则，可增强模糊控制器的自适应能力，进一步提高控·2·煤矿机电2012年第5期制系统的动静态性能和鲁棒性。其传递函数式可表示为：11Buck变换器常规控制设计GG(S)=K(1+。十5)』式中，为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分常规的PID控制如图1所示，主要是根据偏差的比例(P)、积分(，)、微分(D)进行控制，它是控制时间常数。常规PID控制

9、的本质是一个二阶线性控制器，系统中应用最为广泛的一种控制规律。通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数工业控制系统其特点是技术纯熟，易被人们熟悉和掌握，它不需要建立数学模型，能消除系统稳定误差，控制效果也较获得良好的