Buck变换器的数字模糊PID控制

A=；B=；C=；
Uin为输入直流电压；

Uout为输出电压。引入小信号变量：x=X＋，uin=Uin＋，及d=D＋代入式（1）得：=A＋B＋E（3）式中：E=；

D为占空比。

式（3）即为Buck电路动态小信号状态平均方程,将式（3）转换到s域并解之，可得到电压反馈控制下动态小信号模型的传递函数：=（4）

3模糊PID控制实现由式（4）可知，电压反馈控制为二阶系统，而二阶系统是一个有条件的稳定系统，只有对控制电路进行精心设计和计算，满足一定条件，才能使闭环系统稳定工作。考虑到输入电压变化量和占空比变化量(s)均对输出有影响，变换器系统的开环控制框图如图2所示。

图中N(s)为变换器输出对d(s)而言的系统开环传递函数，G1(s)可由（4）得出：G1(s)=

在电压负反馈控制中，如果引入输入电压前馈校正控制环，就能消除输入电压波动对系统的干扰，进而很好地改善系统的控制性能。为进一步提高控制性能与精度，控制电路采用具有微分和积分控制作用的数字PID控制。PID控制器中微分控制能预测事物的变化趋势，可以补偿由低通滤波器引起的时间滞后；积分控制能消除系统静态误差。从而采用PID控制，能增加系统的快速性和有效抑制超调，使系统动态性能和控制精度得以改善。由系统的BODE图（图3）可以看

(a)开环系统的频率特性

()开关电源

(a)系统输入电压阶跃变化(b)受扰动电压负反馈控制波动图

(c)受扰动PID控制波动图(d)受扰动模糊PID控制波动图

图6仿真结果

Buck变换器的数字模糊PID控制

图4Buck变换器模糊PID闭环控制框图

图5Buck变换器模糊PID控制框图