基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制

　　模糊控制器采用Mamdani型。输入输出变量的隶属度函数均为线性，模糊子集为{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，子集中的元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。输入量的论域为[-3，3]，输出量的论域为[0，6].模糊控制的规则表如图6所示。

　　ACR采用常规PID控制器以快速响应输出电流的变化，如图7所示。PWM调制时通过调整锯齿波的大小变化范围设置稳态时的输出占空比以加快稳定。

　　图6 KP，KI，KD规则表

　　图7 PWM模块

　　2 Buck变换器与控制器的联合仿真

　　Cadence/Pspice是最常用的功率电路仿真环境之一，且其提供了极为便利的和Matlab进行联合仿真的接口，即Matlab/Simulink中的SLPS模块。所以本控制系统中Buck变换的设计和仿真在Pspice环境下进行。仿真以14~22 V直流输入3.3 V/(0~10 A)直流输出为Buck变换器输入输出指标，其中Lo=30μH，Co=220μF，如图8，图9所示。

　　图8 Buck变换器

　　图9仿真界面

　　3仿真结果

　　本试验分别在电阻、电流负载满载启动并半载到满载阶跃变化以及在各种负载类型下输入电压从额定最低值阶跃跳变到最大值的情况下进行了测试以检验控制器的性能，如图10所示。

　　由双闭环模糊PID控制器控制的Buck变换器在正常运行中任何的负载端或输入端的变化对输出电压的影响均极为有限。其中当输入端由额定最低输入电压跃变至额定最高输入电压，即变化57%时，Buck变换器3.3 V输出电压有1%左右的变化;当负载电流进行半载和满载之间的阶跃变化时3.3 V输出电压。