buck电路PID和FUZZY闭环控制.docx

智能控制课程设计 buck电路PID和FUZZY闭环控制 设计报告 专业：电气工程 学号：15S053144 姓名： 张佳云 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc435301012 第一章 绪 论 PAGEREF _Toc435301012 \h 1 HYPERLINK \l _Toc435301013 第二章 BUCK电路的设计与仿真 PAGEREF _Toc435301013 \h 2 HYPERLINK \l _Toc435301014 2.1 设计指标 PAGEREF _Toc435301014 \h 2 HYPERLINK \l _Toc435301015 第三章 BUCK电路的PID设计与仿真 PAGEREF _Toc435301015 \h 2 HYPERLINK \l _Toc435301016 3.1 设计框图 PAGEREF _Toc435301016 \h 2 HYPERLINK \l _Toc435301017 3.2 BUCK开环主电路拓扑参数计算 PAGEREF _Toc435301017 \h 3 HYPERLINK \l _Toc435301018 3.3 BUCK电路PID闭环控制的设计 PAGEREF _Toc435301018 \h 6 HYPERLINK \l _Toc435301019 第四章 BUCK电路的FUZZY设计与仿真 PAGEREF _Toc435301019 \h 17 HYPERLINK \l _Toc435301020 4.1 设计框图 PAGEREF _Toc435301020 \h 17 HYPERLINK \l _Toc435301021 4.2 设计过程 PAGEREF _Toc435301021 \h 17 HYPERLINK \l _Toc435301022 第五章 总结 PAGEREF _Toc435301022 \h 25 HYPERLINK \l _Toc435301023 参考文献 PAGEREF _Toc435301023 \h 26 PAGE \* MERGEFORMAT12 第一章 绪 论 BUCK电路是一种降压斩波器，主要通过调节占空比的大小控制输出电压的大小，是一种简单常用的拓扑结构，应用范围广。本文采用PID控制和模糊控制两种方法控制BUCK电路，使其达到一定的标准。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分项能预测误差变化的趋势，具有抑制误差的作用，可以避免被控量的严重超调。本文利用这个原理通过给系统添加补偿函数实现对系统的控制。模糊控制是采用由模糊数学语言描述的控制律（控制规则）来操纵系统工作的控制方式。按照模糊控制律组成的控制装置称为模糊控制器。模糊控制的特点是不需要考虑控制对象的数学模型和复杂情况，而仅依据由操作人员经验所制订的控制规则就可构成。凡是可用手动方式控制的系统，一般都可通过模糊控制方法设计出由计算机执行的模糊控制器。模糊控制所依据的控制律不是精确定量的。其模糊关系的运算法则、各模糊集的隶属度函数，以及从输出量模糊集到实际的控制量的转换方法等，都带有相当大的任意性。对于模糊控制器的性能和稳定性，常常难以从理论上作出确定的估计，只能根据实际效果评价其优劣。 本文主要通过建立BUCK电路的小信号模型，利用PID校正装置和模糊控制器实现对BUCK的闭环控制，使其动态响应和静态响应都满足指标。 第二章 BUCK电路的设计与仿真 2.1 设计指标 要求分别设计buck电路的PID控制器和模糊控制器，满足一下指标： (1)输入电压范围为24-36V，输出电压为5V，额定负载下输出电流10A； (2)电压纹波Vrr（峰峰值）不超过50mV； (3)电压超调量不超过5%； (4)切载超调量不超过5%； 第三章 BUCK电路的PID设计与仿真 3.1