基于雙倍過采樣與自適應(yīng)預(yù)測PID控制的Buck型DC-DC變換器的設(shè)計(jì).pdf

1、相比于模擬控制器，數(shù)字控制器不易受到噪聲、老化、溫度、濕度和工藝參數(shù)變化等影響，同時(shí)具有靈活性、可編程性等優(yōu)點(diǎn)。因此，數(shù)字控制技術(shù)在DC-DC變換器領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。然而，與模擬控制的DC-DC變換器相比，數(shù)字控制的DC-DC變換器的數(shù)字控制環(huán)路存在延時(shí)，使得變換器系統(tǒng)產(chǎn)生相位滯后。為了保證變換器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就不得不降低變換器系統(tǒng)的單位增益帶寬，從而降低了DC-DC變換器的瞬態(tài)性能。
　　本文基于雙倍過采樣和自適應(yīng)預(yù)測PID控

2、制相結(jié)合的方案，設(shè)計(jì)了一種高瞬態(tài)性能的數(shù)字控制Buck型DC-DC變換器。采用雙倍過采樣降低數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器調(diào)制過程的延時(shí)，采用自適應(yīng)預(yù)測控制消除模-數(shù)轉(zhuǎn)換過程和數(shù)字控制器計(jì)算、處理過程的延時(shí)。本文首先根據(jù)Buck變換器的狀態(tài)空間平均模型以及數(shù)字控制環(huán)路中各模塊的功能建立補(bǔ)償前的傳遞函數(shù)模型;然后，將所設(shè)計(jì)的Buck型DC-DC的復(fù)頻域傳遞函數(shù)化為離散域傳遞函數(shù)，并用Matlab/sisotool對(duì)數(shù)字PID控制算法的參數(shù)進(jìn)行整定;最

3、后，根據(jù)整定得到的PID參數(shù)確定自適應(yīng)預(yù)測算法中的參數(shù)值。
　　本文基于Matlab/Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，基于FPGA的測試平臺(tái)進(jìn)行測試。仿真結(jié)果和測試結(jié)果都表明，相比于采用自適應(yīng)預(yù)測控制的方案和采用雙倍過采樣的方案，采用雙倍過采樣與自適應(yīng)預(yù)測控制相結(jié)合的方案可以使數(shù)字控制Buck型DC-DC變換器獲得更高的瞬態(tài)性能。在測試中，當(dāng)負(fù)載電流在0.5A和1A之間跳變時(shí)，所設(shè)計(jì)的Buck型DC-DC變換器的瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間不超過1