基于雙閉環模糊PID控制器的開關電源控制

　　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大，負中，負小，零，正小，正中，正大。輸入量的論域為[-3，3]，輸出量的論域為[0，6].模糊控制的規則表如圖6所示。

　　ACR采用常規PID控制器以快速響應輸出電流的變化，如圖7所示。PWM調制時通過調整鋸齒波的大小變化范圍設置穩態時的輸出占空比以加快穩定。

　　圖6 KP，KI，KD規則表

　　圖7 PWM模塊

　　2 Buck變換器與控制器的聯合仿真

　　Cadence/Pspice是最常用的功率電路仿真環境之一，且其提供了極為便利的和Matlab進行聯合仿真的接口，即Matlab/Simulink中的SLPS模塊。所以本控制系統中Buck變換的設計和仿真在Pspice環境下進行。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，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仿真結果

　　本試驗分別在電阻、電流負載滿載啟動并半載到滿載階躍變化以及在各種負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行了測試以檢驗控制器的性能，如圖10所示。

　　由雙閉環模糊PID控制器控制的Buck變換器在正常運行中任何的負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，Buck變換器3.3 V輸出電壓有1%左右的變化;當負載電流進行半載和滿載之間的階躍變化時3.3 V輸出電壓。