基于升压和降压电路的智能控制的研究和实现

发布时间：2017-05-19 02:02

  本文关键词：基于升压和降压电路的智能控制的研究和实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年随电力电子技术的发展及高效节能的趋势,开关电源也开始受到人们的青睐,越来越多的国家和科学家投入到对开关电源的研究热潮中,而目前研究的热点之一是关于开关电源变换器控制方法策略的研究。随着开关电源性能的不断提高,结构也越来越复杂,常规的建模方法和控制策略已经很难满足控制需求。比较常用的是一种结构简单,可靠性鲁棒性高的控制器,即PID控制器。常规PID控制器整定方法繁冗复杂,并且对控制对象的模型精确度要求较高,当控制对象结构发生变化后PID控制器不能自整定参数,自适应能力较差。本文所提出的智能控制算法可以对PID做出修正,可大大提高其可靠性,稳定性和自适应性。并且智能控制算法也是目前控制策略的研究趋势。本文研究内容主要有:首先,深入的研究了DC-DC变换器较典型的两种电路:升压电路Buck-Boost和降压电路Buck。分析了两种电路的拓扑结构和电路器件参数的计算方法;其次,详细的介绍了两种电路的模型建立以及基于幅相裕度法的单环电路和双环电路的常规PID控制器设计。基于传统PID控制器在模糊控制原理上设计升压和降压电路单双环模式的模糊PID控制器,并且在MATLAB/Simulink环境下对比PID控制器和模糊PID控制器的控制效果,结果证明了模糊PID控制器能不仅能改善传统PID控制器静态工作特性,也能够改善其动态特性,具有较好的自适应性,大大提高了系统的可靠性和稳定性;最后,以Buck电路为控制对象,基于STM32F105RBT6芯片设计了硬件平台。在所构建的实验平台上,对所设计的传统PID控制器和模糊PID进行了实验研究,实验结果验证了仿真结果,证明了智能控制算法的可行性,有效性,且对传统PID控制算法有较好的改良作用。
【关键词】：Buck-Boost Buck 智能控制 PID 模糊PID
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究的背景和意义12
• 1.3 常规控制和智能控制策略发展现状12-16
• 1.3.1 常规控制策略发展现状12-13
• 1.3.2 智能控制策略发展现状13-16
• 1.4 论文主要内容及论文结构16-17
• 第二章 升压和降压电路拓扑结构和模型建立17-31
• 2.1 DC-DC变换器概述17-18
• 2.2 升压电路和降压电路拓扑结构及参数计算18-26
• 2.2.1 Buck电路拓扑结构及参数计算18-22
• 2.2.2 Buck-Boost电路拓扑结构及参数计算22-26
• 2.3 升压电路和降压电路模型的建立26-30
• 2.3.1 Buck电路模型的建立27-28
• 2.3.2 Buck-Boost电路模型的建立28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 升压和降压电路的智能PID控制器设计31-65
• 3.1 PID控制器概述31-33
• 3.2 升压和降压电路的PID控制器设计33-46
• 3.2.1 Buck电路PID控制器设计33-40
• 3.2.2 Buck-Boost电路PID控制器设计40-46
• 3.3 升压和降压电路的模糊PID控制器设计46-53
• 3.3.1 模糊化接口设计47-49
• 3.3.2 规则库设计49-51
• 3.3.3 推理与解模糊接口设计51-53
• 3.4 仿真结果研究53-64
• 3.4.1 Buck电路单环PID与模糊PID仿真对比53-56
• 3.4.2 Buck电路双环PI与模糊PI仿真对比56-58
• 3.4.3 Buck-Boost电路单环PI与模糊PI仿真对比58-61
• 3.4.4 Buck-Boost电路双环PI与模糊PI仿真对比61-64
• 3.5 本章小结64-65
• 第四章 智能控制算法的硬件和软件实现65-77
• 4.1 基于ARM的系统硬件设计65-71
• 4.1.1 Buck电路硬件设计65-67
• 4.1.2 控制电路硬件设计67-68
• 4.1.3 检测电路和分压电路硬件设计68-69
• 4.1.4 驱动电路硬件设计69-70
• 4.1.5 辅助电原硬件设计70-71
• 4.2 智能控制算法软件设计71-76
• 4.2.1 A/D转换子程序设计71-73
• 4.2.2 模糊PID控制器子程序设计73-74
• 4.2.3 PWM和过流检测子程序设计74-75
• 4.2.4 主程序设计75-76
• 4.3 本章小结76-77
• 第五章 系统测试和调试77-83
• 5.1 静态工作点测试78-79
• 5.2 负载扰动测试79-80
• 5.3 输入电压扰动测试80-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 总结和展望83-84
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 附录90-109

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本文编号：377526