BOOST电路pid和fuzzy闭环控制仿真.docx

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BOOST电路pid和fuzzy闭环控制仿真

1.设计要求

（1）输入电压范围为50-98V，输出电压为100V，额定负载下输入电流20A；

（2）纹波（峰峰值）不超过1%；

（3）在75V输入条件下效率大于96%。

2.boost电路拓扑和各参数值

电感参数计算：

选定输入电压为75V来计算各参数，此时稳态占空比为0.25，输出电压为100V，开关频率为100KHz。

为保持输出电流连续，设电容电流增量为

，应有

<

，其中

代入可求得电感值为

。

在仿真中，为了保证电感电流续流，我们取

。

电容参数计算：

电容的选择主要是考虑纹波小于1%，即1V，根据boost电路的纹波计算公式：

可以推出

在仿真中，为了确保输出电压纹波小于设定值，C取

。

3.PID控制器的boost电路仿真

用PID控制器控制的闭环boost电路的原理图如图3.1所示

图3.1PID控制的闭环boost电路原理图

经过小信号建模可得开环传递函数为

代入数据可得

在matlab中输入下面的程序作出bode图3.2

num=[-4.74e-4133.34];

den=[1.78e-83.56e-61];

margin（num,den）;

图3.2开环系统bode图

由图可知，系统的幅值裕度为

，相位裕度为

，剪切频率为

。

下面进行超前PD校正，使前向通道传递函数满足

。

超前PD校正装置传递函数是

超前PD校正装置增加的相角为

则有

设定超前PD校正后的剪切频率为1/5的开关频率，即剪切频率为20kHz，再由公式

得

。

令超前PD校正装置

校正装置的转折频率为

可以求出

得到校正不含增益的校正装置

现在算增益K值，用上式校正装置对系统进行校正，程序如下：

num=conv（[4.511e-51],[-4.74e-4133.34]）;

den=conv（[1.396e-61],[1.78e-83.56e-61]）;

margin（num,den）;

运行程序得到bode图如图3.3所示：

图3.3用不含增益的超前PD校正装置校正的系统bode图