PID和Fuzzy兩種方法控制升壓電路

1、PID和Fuzzy兩張方法控制boost電路升壓仿真指標1、輸入電壓Vin二20、93V：2、輸出電壓Vo=100V；3、效率n 95%；4、山半載切滿載（或山滿載切半載）的負載調(diào)整率小于5%；5、山空載切滿載（或山滿載切空載）的電壓調(diào)整率小于1%；二、開環(huán)電路設(shè)計（-）開環(huán)電路，選擇boost主電路（二）器件參數(shù)選擇1.電感，電容值參數(shù)選擇電感電流變化值為Lf（按D取3時公式取得最大值）2.開關(guān)頻率取100kHz, MOSFET開關(guān)管電阻盡可能的小，設(shè)為0.000001Q,Diode電阻值取為0.0050,電阻值經(jīng)計算取5.556Q（三）開環(huán)輸出電壓仿真波形及分析山公式得出此處取電感值,電容

2、值取AK = 60/zF10“丹iooo/zr2Lf所以21 od100 x1/3x(2/3)22xl8xl00 xl05= 4 12“H20015010050 .2.?.；.?.2. . :. .： * *50.：.:.；.100 010 020 030 040 050.060 C7 0 0875V輸入，占空比為25%時電壓輸出波形輸入93V,占空比為5%時輸出電壓波形輸入20V,占空比為80%時輸出電壓波形結(jié)論：山以上圖像可以看出，各參數(shù)值基本滿足要求，但是誤差較大，有待PID和fuzzy進一步調(diào)節(jié)，滿足指標要求。三、PID控制電路設(shè)計(-)PID控制的boost電路拓撲1I11 1_0Q

3、010 020 03D040C60C60 0702C01CC（二）系統(tǒng)框圖（三）PID控制器的模型1.開環(huán)傳遞函數(shù)及bode圖分析（1）尿冊電路控制輸入到輸出的傳遞函數(shù)1_X_L1_Xl/zc x(l-HZ/?)VRAMP(1 - D )2s2+s(l/RC) + 1/ LC其中：L = / (1/)2三角波幅值%R：負載電阻阻值；C：輸出濾波電容的值；D：輸入75V時的開關(guān)占空比，此時為25%；其中：L = 10pH,C = 1000pF,R = 5.556Q,D = 0.25代入公式中得:(,7.5XW-2.4x10$，S) 52+ 180.V+ 5.624X107(2)未嬌正系統(tǒng)bode

4、圖如圖所示：60eo402020-40増0360315Z702252PD+PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)設(shè)計取1;DagramGm.-42.5dB(1 69e*003 Hs) Pm-.15.7 g (at 1 41e*CC4 Hz)16013590.10s1031041051OCio7FceouencY (Hz)從圖中可以看出在剪切頻率1.41X104肚處，相角裕度為-15.7,令校正后剪切頻率為咚=10餛,從圖中可以看出需要調(diào)節(jié)的幅值為5. 8dB,此處采用PD+PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。(I) PD環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，設(shè)為0 = 45 + 8.8 + 11丫 =65w, = 2n X 104X a = 2n X104X 0.

5、221 = 13 89xlOArad / s= 2n x IO4x (1 /a) = 2nX1 04X4.525 = 2 .8 34 x 10md幾 將wc= 2n xlO4raJ/代入，得：由201g(|q.($)|)=5 85解得：2二0.1127八 /、一八 / “小一-L95x 101.? + 5.815x 1045 + 8.453x 10s1S 嘰(巧=353xl(rV+3.785xl0L + 5624xl07(2) PD環(huán)節(jié)加入后bode圖Gc()=kxs/w2+$/旳+1Gc(s) = kx / + 1s/ Wp + 1= 0.1127x7.2X10- + 13.53X10-66

6、- +90圖2(3) FI積分環(huán)節(jié)由實際系統(tǒng)的運行，為消除系統(tǒng)運行的誤差，積分環(huán)節(jié)取$+80。此時:一l95xlOP +5813(叭 +6.76X103.53x 10 S44$343.785xl022+ 5.624xlO74 PI環(huán)節(jié)加入后bode圖90101101000cd6 (XspramGm = 13.7 dB (ai4.5le*004 Hz). Pm = 53.? deg (at 1 e*004 Hz)Ofay dmGm= 13.7d6(at4.51e-00. Ptti = 537 deo lat 1e-CO4 ttz)1O?1010410：1OFrequency (Hz2701eo2

7、701eo 504503602701801O11010110210：10Frequency (Hz)（四）PID控制電路仿真波形及分析1.輸入73V,滿載運行仿真75V時滿載電圧波形圖 75V滿載運行紋波圖分析：山圖中可以看ai 75V時輸出電壓為99. 96V、100 02V,紋波為0. O6V1V,所以滿足指標要求。(5) subsystem模型CDOut1s-8047.2c-5s*1S3 53e5s*1Gain4*_GD7In10切0?4Time/sOOB750.0975Transfer FcnlTransfer Fen3530252015105珞邙疾理Tirne/s :2.輸入75V時

8、，半載運行仿真75V半載運行電流電壓波形75V半載運行紋波圖分析：山圖中可以看出75V,半載運行輸岀電壓為99. 97V100. 02V,紋波為0. O5V1V,所以滿足指標要求。3.輸入75V時，滿載切半載運行仿真75V滿載切半載波形圖75V輸入滿載切半載紋波分析：曲圖中可以看出75V輸入時，滿載切半載，電阻值由R二5.556Q變?yōu)镋11.112Q15105aia謔ooi.1CC2i垢10099.8叭S66on a i2 on ou 015 ois ai? ilrne/s琢搟屋爭時，最后穩(wěn)定在100V士0. IV,切載時刻電圧peak-to-peak變化值為0. 4V1所以滿足要求。4. 7

9、5V輸入時，滿載切空載運行仿真75V滿載切空載分析：75V輸入滿載切空載時，電壓穩(wěn)定在99. 55V99. 65V,最大紋波1. 2V1V,所以滿足指標要求。5. 95V輸入時，滿載運行95V輸入時輸岀電丿E電流波形95V輸入時輸出電圧電流紋波波形分析：95V輸入時電壓輸出范圍在99. 55V99. 65V,最大紋波0. 1V1V,所以滿足指標要求。6. 20V輸入時，滿載運行仿真20V輸入時輸岀電丿E電流波形分析：從圖中可以看出20V輸入時，紋波比較大，大約在3V左右，不滿足要 求。1Z941733517.17.32517.92刃65的601?0.1958019590.1$019610.1O

10、1S530 19以aoi aa? ao3 aoa oos ooe oo? ace 009 oi7.效率曲線四、fuzzy控制電路設(shè)計(-)搭建fuzzy控制的閉環(huán)電路(1.) Fuzzy Controller模塊設(shè)計1.輸入，輸出變量隸屬度函數(shù)及論域的選擇系統(tǒng)中的模糊控制器采用“標準”形式，即選擇兩個輸入分別為E和ED, 個輸出outputl,均選取三角形函數(shù)為隸屬度函數(shù)，E, ED, outputs均采用7個隸 屬度函數(shù)，E的輸出范囤為-1.1, ED的輸岀范圉為-1,11，outputs輸出范囤為EDMenbershp functor sbfc呦旳血：181Ifi NM NS ZE PS

11、PV PBnput.anabeT2.控制規(guī)則表根據(jù)專家的控制知識制定控制規(guī)則表，如下圖所以:E/EDXBXMNSZEPSPMPBNBXBXBXMXMNSNSZENMXBXMXMNSNSZEPSNSXMXMNSNSZEPSPSZEXMNSNSZEPSPSPMPSNSNSZEPSPSPMPMPMNSZEPSPSPMPMPBPBZEPSPSPMPMPBPBE：輸入變量偏差；ED：輸入變量偏差變化（三）fuzzy控制下的仿真波形及分析1.輸入73V時，滿載運行100. 2V,紋波水平0.5V1V,所以滿足指標要求2. 75V輸入時半載運行輸入75V時滿載輸出電壓電流波形輸入75V時滿載輸出電壓電流紋波

12、分析：輸入73V時，滿載運行時輸出電壓范圍99. 7V100.1V,紋波水平0. O4V1V,所以滿足指標要求。3. 75V輸入時滿載切半載輸入75V時半載輸出電丿*電流波形輸入75V時半載輸出電壓電流紋波分析：輸入75V時，半載運行時輸出電壓范圍99. 97V100.2V,紋波水平0.3V1V,所以滿足指標要求。4. 75V輸入時滿載切空載輸入75V時滿載切半載電壓電流波形輸入75V時滿載切半載輸出電壓電流紋波100.3V,紋波水平0.3V1V,所以滿足指標要求。4. 75V輸入時滿載切空載分析：輸入75V時，滿載切半載運行時，切載時刻電壓變化范圍99. 9V分析：最后穩(wěn)定在大約100. 9

13、8V左右，小于IV,滿足要求。5. 20V輸入時，滿載仿真輸入20V時滿載出電壓電18018*1917%1IIICO. 1 4XXP - : ： 趙Ii i-11iII ii 1 i00940(8巧0妙M煩嘰仙 “觀0兩CK奶”羽0(的5輸入20V時滿載出電壓電流紋波分析：輸入20V時，滿載運行時，穩(wěn)定后電壓變化范BI 99. 82V99. 98V,紋波水平0. 16V1V,所以滿足指標要求。6. 95V輸入時,滿載仿真輸入95V時滿載出電圧電流紋波iaa2i19J0218D191E018I111IWVWVWF /yyyi ii 110Q11MJ0GOW53輸入95V時滿載出電壓電流紋波分析：

14、輸入93V時，滿載運行時，穩(wěn)定后電壓變化范BI 100. 08V100. 11V,紋波水平0.O3V1V,所以滿足指標要求。7.效率曲線2D10 |-1-1- 1-1-1-1- 1- 1-1-0.010.020.030C40C60C60.070.080.090110311四、PID技術(shù)指標電壓指標實際數(shù)值要求指標誤差75V輸入滿載99.96V100.02V穩(wěn)定在100V紋波小于IV0. O6V1V滿足指標75V輸入半載99.9V100. IV穩(wěn)定在100V紋波小于IV0. 2V1V滿足指標75V滿載切半載 切載時刻99.9V100. IV動態(tài)響應(yīng)小于1%0. 2V1V滿足指標75V滿載切空載穩(wěn)定后100. 05V切載時刻99. 85廠101. 3V負載調(diào)整率1%動態(tài)響應(yīng)5%0.0005%1%1%1. 15%5%基本滿足要求95V輸入滿載99.9V100. IV穩(wěn)定在100V紋波小于IV0. 2V1V不滿足指標Fuzzy技術(shù)指標電壓指標實際數(shù)值要求指標誤