基于雙閉環(huán)模糊PID控制器的開關(guān)電源控制

　　模糊控制器采用Mamdani型。輸入輸出變量的隸屬度函數(shù)均為線性，模糊子集為{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，子集中的元素分別代表負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大。輸入量的論域?yàn)閇-3，3]，輸出量的論域?yàn)閇0，6].模糊控制的規(guī)則表如圖6所示。

　　ACR采用常規(guī)PID控制器以快速響應(yīng)輸出電流的變化，如圖7所示。PWM調(diào)制時(shí)通過調(diào)整鋸齒波的大小變化范圍設(shè)置穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出占空比以加快穩(wěn)定。

　　圖6 KP，KI，KD規(guī)則表

　　圖7 PWM模塊

　　2 Buck變換器與控制器的聯(lián)合仿真

　　Cadence/Pspice是最常用的功率電路仿真環(huán)境之一，且其提供了極為便利的和Matlab進(jìn)行聯(lián)合仿真的接口，即Matlab/Simulink中的SLPS模塊。所以本控制系統(tǒng)中Buck變換的設(shè)計(jì)和仿真在Pspice環(huán)境下進(jìn)行。仿真以14~22 V直流輸入3.3 V/(0~10 A)直流輸出為Buck變換器輸入輸出指標(biāo)，其中Lo=30μH，Co=220μF，如圖8，圖9所示。

　　圖8 Buck變換器

　　圖9仿真界面

　　3仿真結(jié)果

　　本試驗(yàn)分別在電阻、電流負(fù)載滿載啟動并半載到滿載階躍變化以及在各種負(fù)載類型下輸入電壓從額定最低值階躍跳變到最大值的情況下進(jìn)行了測試以檢驗(yàn)控制器的性能，如圖10所示。

　　由雙閉環(huán)模糊PID控制器控制的Buck變換器在正常運(yùn)行中任何的負(fù)載端或輸入端的變化對輸出電壓的影響均極為有限。其中當(dāng)輸入端由額定最低輸入電壓躍變至額定最高輸入電壓，即變化57%時(shí)，Buck變換器3.3 V輸出電壓有1%左右的變化;當(dāng)負(fù)載電流進(jìn)行半載和滿載之間的階躍變化時(shí)3.3 V輸出電壓。