發(fā)布時(shí)間：2020-06-19 23:57

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們生活水平的提高,像手機(jī)這樣的便攜式電子產(chǎn)品對(duì)于現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)基本上是形影不離的。隨之帶來(lái)的挑戰(zhàn)就是便攜式電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì),一個(gè)好的電子設(shè)備離不開(kāi)一個(gè)高性能的電源。這就推動(dòng)了高性能數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展。本文提出將誤差反傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back Propagation,BP)引入到傳統(tǒng)PID控制中,得到一種改進(jìn)的控制策略,稱為基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制策略。并基于該控制策略設(shè)計(jì)一款基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID的Buck型DC-DC變換器。當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化或者負(fù)載發(fā)生變化引起變換器輸出電壓發(fā)生改變時(shí),將采樣到的輸出電壓與參考電壓進(jìn)行計(jì)算得到的誤差信號(hào)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,本設(shè)計(jì)中選擇的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)自學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程實(shí)時(shí)整定PID控制器的K_P,K_I,K_D三個(gè)可調(diào)參數(shù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)按照梯度下降法調(diào)節(jié)各層的權(quán)值函數(shù)使得誤差均方值迅速變小,這樣可以提高PID控制算法的調(diào)節(jié)能力,從而使得變換器獲得更快的響應(yīng)速度以及較小的超調(diào)量。在動(dòng)態(tài)性能及靜態(tài)性能方面都是對(duì)常規(guī)PID控制策略的改進(jìn)。本論文在Matlab/Simulink中對(duì)系統(tǒng)仿真后,將硬件語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的控制算法下載到FPGA中并與設(shè)計(jì)的硬件電路搭建閉環(huán)測(cè)試平臺(tái),通過(guò)測(cè)試表明:動(dòng)態(tài)性能方面,當(dāng)負(fù)載電流在在1A與0.5A兩個(gè)電流值之間跳變時(shí),常規(guī)PID算法的降壓型變換器系統(tǒng)最大的恢復(fù)時(shí)間為680μs,最大過(guò)沖為277 mV。而在相同測(cè)試條件下,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法的降壓型變換器系統(tǒng)的最大恢復(fù)時(shí)間為219μs,最大過(guò)沖為224mV。動(dòng)態(tài)性能方面,使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PID算法的優(yōu)化比較明顯。穩(wěn)態(tài)性能方面,當(dāng)輸入電壓由2V逐漸增加到5V時(shí),輸出電壓穩(wěn)定在1.8V,最大穩(wěn)態(tài)誤差約為0.67%。當(dāng)負(fù)載電流從0A逐漸增加到1.2A,輸出電壓穩(wěn)定在1.8V,最大穩(wěn)態(tài)誤差約為0.77%。滿足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM46
【圖文】：

(c) KD增大圖 3-2 PID 控制器伯德圖隨各參數(shù)變化曲線經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 和 J.L.McClelland 提出了一種反向傳播誤差值來(lái)達(dá)到訓(xùn)，BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于前饋網(wǎng)絡(luò)的一種特例經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[31]。下降法調(diào)節(jié)隱含層及輸出層的連接權(quán)值來(lái)獲得最小的誤經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向計(jì)算后誤差會(huì)反向傳播并作為權(quán)值參數(shù)修正

第三章 控制算法設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的 Matlab 仿真.4 基于兩種算法的變換器的 MATLAB 建模4.1 主拓?fù)潆娐贩抡婺Ｐ颓懊嫱ㄟ^(guò)分析BUCK型變換器在導(dǎo)通和關(guān)斷2階段的狀態(tài)方程可得到功率級(jí)主拓?fù)涞碾娐贩治龇Ｈ缡剑?-21）所示：( ) 1[ ( ) ( ) ( ) ( )]( ) 1[ ( ) ( )]( )( ) ( ) [ ( ) ( )]Ndi tu t R R i t u tdt Ldu ti t i td t Cu t u t R i t i tLIN O L L OCL OO C C L O(3-27)其中 為 DPWM 輸出的占空比信號(hào)，取 0 或 1 分別代表放電和充電階段。根據(jù)上式搭建 Buck 型 DC-DC 變換器的 Simulink 模型如圖 3-5 所示：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 許海平;大功率雙向DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其分析理論研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2005年

本文編號(hào)：2721536