BUCK电路的fuzzy控制.doc

基于fuzzy控制的BUCK电路设计 姓 名：王 磊 学 号:11S052077 一. 实验目的 了解BUCK电路的原理，以及对BUCK电路进行设计，用FUZZY进行控制，并用MATLAB进行仿真。 二. 实验要求 (1). = (±20%)，= ,(稳定度) (2). ； (3). 输出电流=； (4). 输出由满载到半载=； 三.BUCK电路开环参数设计 由输出电压= ，=，所以R=12Ω。取开关频率。L,C值由以下公式求出: ---------------(1) --------------(2) 其中=1A，=12V，取开关频率=10kHz，。取=50mV，D=0.5。 由(1)求出：LH，留有一定的裕量，取L=H。 有(2)求得：C F，留有一定的裕量，取C= F。 不考虑电容寄生电阻的影响。 四. FUZZY控制器的设计 图1模糊控制器 如图，采用误差E，及误差变化DE作为输入语言变量，输出占空比为OUT。模糊控制能确保系统的简单性和快速性，且可能获得良好的动态性能。 1.Universe的选择 (1) 误差E 基本论域：-12V~0.025V 量化论域：-12V~12V Linguistic variables：（NB NM NS ZE PS PM PB） (2) 误差的变化DE 基本论域：-0.05V~0.05V(取=50mV) 量化论域：-1V~1V Linguistic variables：（NB NM NS ZE PS PM PB） (3) 输出占空比OUT 基本论域：0V~1V 量化论域：0V~1V Linguistic variables：（NB NM NS ZE PS PM PB） (4)量化因子和比例因子 量化因子：待定，= 比例因子：=1/1=1 2.控制规则（rule base） DE NB NM NS ZE PS PM PB E NB PB PB PB PB PM PS ZE NM PB PB PB PM PS PS ZE NS PS PS PS ZE ZE ZE ZE ZE PS PS ZE ZE ZE NS NS PS ZE ZE ZE ZE NS NS NS PM NM NM NM NM NB NB NB PB NB NB NB NB NB NB NB 表1 rule base 3.建立模糊推理系统（FIS） MATLAB的模糊控制工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）为模糊控制器的设计提供了简便实用的设计平台。在MATLAB命令窗口中输入fuzzy指令，建立FIS. 图2 如图，输入E和DE ，输出OUT。隶属度函数选三角形。 4.MATLAB仿真电路 图3电路仿真图 经调试取0.09，取25。实际中占空比不可能达到1，所以设定三角波的幅值为1.246（取此值时，=的输出稳定在12V，稳定度好），使最大输出占空比在80%左右。 5.仿真波形分析 （1）=时，电压波形仿真结果： 图4=输出波形 局部结果分析： 图5 局部放大波形 当=时，输出电压稳定在12V。 由图5求出满足设计要求，可以看出没有超调。 （2）=时，换载时电压/电流波形 图6 换载时电压波形(放大) 图6中，当t=0.2s时，由满载换到半载，t=0.4s时，由半载到满载。可以算出尖峰纹波，满足设计要求。 图7换载时电流波形 图7中，满载时电流是0.916A1A，当t=0.2s时，由满载换到半载，电流为0.5A。 分析：开关器件、二极管的寄生参数，电容、电感高频时寄生参数的影响。使得满载时电流输出不为1A。 五．存在问题 1.输入波动时，输出稳定度不好 （1）当输入Ui=24+20%时，输出电压稳定在14.29V，稳定度不好。 图8 Ui=24+20%时，输出电压波形 波形分析： 图9 局部放大波形 如图，纹波满足要求。但输出电压稳定在14.29V，稳定度，不满足设计要求。 （2）当输入Ui=24-20%时，输出电压下降。 图10 Ui=24-20%时，输出电压波形 如图，电压稳定在9.53V，经计算虽然纹波满足要求，但是稳定度不够，换载时电压纹波也超过150mV，不满足设计要求。 2.开关频率的选取 本方法中，开关频率=10kHz，采样时间取的是1e-4s，采样频率没有大于2倍的开关频率，但是除最后一指标外其余都能达到设计要求。（不清楚怎么取采样时间） 六．改进方法 提高灵敏度，取开关频率=40kHz，采样时间取1e-6s，采样频率满足大于2倍的开关频率。 1.重新设计参数 L,C值由以下公式求出: --------------(1) --