PID与Fuzzy两种方法控制升压电路.doc

PID和uzzy两张方法控制boost电路升压 1、输入电压Vin=20~95V； 2、输出电压Vo=100V； 3、效率η≥95%； 4、由半载切满载（或由满载切半载）的负载调整率小于5%； 5、由空载切满载（或由满载切空载）的电压调整率小于1%； 二、开环电路设计 1．电感，电容值参数选择 电感电流变化值为 且 所以（按D取时公式取得最大值） 由公式 得出 此处取电感值，电容值取。 2开关频率取100kHz，MOSFET开关管电阻尽可能的小，设为，Diode电阻值取为，电阻值经计算取。 75V输入，占空比为25%时电压输出波形 输入95V，占空比为5%时输出电压波形 输入20V，占空比为80%时输出电压波形 PID和fuzzy进一步调节，满足指标要求。 三、PID控制电路设计 （一）PID控制的boost电路拓扑 （三）PID控制器的模型 三角波幅值取1； R：负载电阻阻值； C：输出滤波电容的值； D：输入75V时的开关占空比，此时为25%； （2）未矫正系统bode图如图所示： 从图中可以看出在剪切频率处，相角裕度为，令校正后剪切频率为，从图中可以看出需要调节的幅值为5.8dB,此处采用PD+PI调节环节。 2．PD+PI调节环节设计 （1）PD环节传递函数，设为 将代入，得： 由 解得： （2）PD环节加入后bode图 图2 （3）PI积分环节 由实际系统的运行，为消除系统运行的误差，积分环节取。此时： （4）PI环节加入后bode图 （5）subsystem模型 （四）PID控制电路仿真波形及分析时，最后稳定在100V0.1V,切载时刻电压peak-to-peak变化值为0.4V1V，所以满足要求。 4．75V输入时，满载切空载运行仿真 75V满载切空载 分析：V输入电压在99.55V99.65V，最大纹波V1V，所以满足指标要求。 5．95V输入时，满载运行 分析：95V输入时电压输出范围在99.55V99.65V，最大纹波0.V1V，所以满足指标要求。 6．20V输入时，满载运行仿真 20V输入时输出电压电流波形 分析：从图中可以看出20V输入时，纹波比较大，大约在3V左右，不满足要求。 7．效率曲线 四、fuzzy控制电路设计 （一）搭建fuzzy控制的闭环电路 （二）Fuzzy Controller模块设计 1．输入，输出变量隶属度函数及论域的选择 系统中的模糊控制器采用“标准”形式，即选择两个输入分别为E和ED，一个输出output1，均选取三角形函数为隶属度函数，E, ED，outputs均采用7个隶属度函数，E的输出范围为[-1.1]，ED的输出范围为[-1,1]，outputs输出范围为E/ED NB NM NS ZE PS PM PB NB NB NB NM NM NS NS ZE NM NB NM NM NS NS ZE PS NS NM NM NS NS ZE PS PS ZE NM NS NS ZE PS PS PM PS NS NS ZE PS PS PM PM PM NS ZE PS PS PM PM PB PB ZE PS PS PM PM PB PB E：输入变量偏差；ED：输入变量偏差变化 （三）fuzzy控制下的仿真波形及分析 1．输入75V时，满载运行 输入75V时满载输出电压电流波形 输入75V时满载输出电压电流纹波 分析： 输入75V时，满载运行时输出电压范围99.7V100. 2V，纹波水平0.5V1V，所以满足指标要求 2．75V输入时半载运行 输入75V时半载输出电压电流波形 输入75V时半载输出电压电流纹波 分析：输入75V时，半载运行时输出电压范围99.97V100.01V，纹波水平0.04V1V，所以满足指标要求。 3．75V输入时满载切半载 输入75V时满载切半载电压电流波形 输入75V时满载切半载输出电压电流纹波 分析： 输入75V时，满载切半载运行时，切载时刻电压变化范围99.9V100. 2V，纹波水平0.3V1V，所以满足指标要求。 4．75V输入时满载切空载 最后稳定在大约100.8V左右，小于1V，满足要求。 5．20V输入时，满载仿真 输入20V时满载出电压电输入20V时满载出电压电流纹波 分析： 输入20V时，满载运行时，稳定后电压变化范围99.82V99. 98V，纹波水平0.16V1V，所以满足指标要求。 输入95V时满载出电压电流纹波 输入95V时满载出电压电流纹波 分析： 输入95V时，满载运行时，稳定后电压变化范围100.08V100.11V，纹波水平0.03V1V，所以满足指标要求。四、PID技术指标 电压指标 实际数值 要求指标 误差