基于BP神经网络PID控制的四开关升降压电源设计

发布时间：2021-05-18 12:32

　　PID控制器不依赖被控对象的数学模型,具有稳定性好、容易实现、抗干扰能力强等优点,是电能变换系统中应用最广、最成熟的控制器。但随着被控对象越来越复杂,对具有强非线性的四开关升降压电源来说,传统PID控制很难达到理想的控制效果。而BP神经网络具有逼近任意非线性函数的能力,为改善基于传统PID控制的电能变换系统性能提供了改进方法。本文针对四开关升降压电源的多模态特性,分析传统PID控制的不足,参考神经网络在工业过程控制中的应用,对神经网络进行研究。进而设计出能满足四开关升降压电源多模态工作的参数自适应PID控制器,并在此基础上设计一款以DSP为核心的四开关管升降压电源样机。主要研究内容如下:1.利用场效应管正向压降几乎与电流成正比的特性,结合非同步四管升降压变换器的优点,研究四开关升降压变换器的工作原理。并根据样机的设计需求,研究数字DC-DC变换器的基本组成和原理,分析数字控制存在的问题。2.针对PID控制器对非线性系统控制的局限性与优势,分析神经网络与PID控制的结合方法,研究传统BP神经网络PID控制的不足,并分别从结构和学习算法两方面研究其优化方法。在此基础上,利用开关元件平均法建... 

【文章来源】：成都理工大学四川省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数字电源控制技术研究现状
        1.2.2 四开关升降压电源研究现状
    1.3 发展趋势
    1.4 论文内容及论文结构
第2章 基于数字控制的四开关升降压变换器原理
    2.1 数字DC-DC变换器
        2.1.1 基本结构
        2.1.2 PID控制原理
        2.1.3 PID控制的优化方法
    2.2 数字控制存在的问题
        2.2.1 采样保持环节及延迟环节
        2.2.2 ADC分辨率及DPWM分辨率
        2.2.3 量化误差
    2.3 四开关升降压变换器
        2.3.1 四开关升降压变换器基础结构
        2.3.2 四开关升降压变换器工作原理
    2.4 本章小结
第3章 BP神经网络PID控制器设计
    3.1 传统BP神经网络PID控制
        3.1.1 神经元与BP神经网络
        3.1.2 BP神经网络PID控制器
    3.2 BP神经网络PID控制器的优化方法
        3.2.1 BP神经网络的问题
        3.2.2 BP算法优化方法
        3.2.3 结构优化方法
    3.3 基于BP神经网络的参数自适应PID控制器设计
        3.3.1 变换器平均开关建模
        3.3.2 环路补偿设计及其离散化
        3.3.3 BP神经网络PID控制器
        3.3.4 控制器仿真
    3.4 本章小结
第4章 四开关升降压电源样机设计
    4.1 硬件设计
        4.1.1 系统方案
        4.1.2 样机参数计算
        4.1.3 器件选型
        4.1.4 电路设计
    4.2 软件设计
        4.2.1 主程序设计
        4.2.2 中断服务子程序设计
        4.2.3 双占空比控制算法设计
    4.3 本章小结
第5章 样机测试与分析
    5.1 测试环境
    5.2 实验分析
        5.2.1 动态响应实验
        5.2.2 三模态切换实验
        5.2.3 电源效率测试
    5.3 纹波和电感电流测试
    5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3193794