本文選題：Boost升壓電路 + 非最小相位　； 參考：《東華大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：電力電子技術(shù)常用的是開關(guān)電源技術(shù),其核心是DC-DC變換器。以DC-DC變換器核心的開關(guān)電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品領(lǐng)域,Boost變換器作為DC-DC變換器的一種,其滿足電子產(chǎn)品的輸入電壓要求,然而Boost變換器在小信號(hào)模型下的建模對(duì)象具有非線性、離散、時(shí)變等特征,而在常規(guī)PID控制策略下的DC-DC變換器,當(dāng)系統(tǒng)處于模型失配或電壓擾動(dòng)等狀態(tài)時(shí),仿真以及實(shí)際應(yīng)用結(jié)果中表明:系統(tǒng)輸出電壓存在不穩(wěn)定、輸出精度低等問題。因此研究Boost變換器的新型控制方案對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有實(shí)際意義。本文在傳統(tǒng)PID控制算法的基礎(chǔ)上,根據(jù)Boost升壓電路的過程響應(yīng)特點(diǎn),提出了基于預(yù)測PI控制的新型控制方案。本文基于上述背景,主要工作內(nèi)容如下:(1)對(duì)Boost變換器的工作原理進(jìn)行分析,然后采用小信號(hào)建模法,建立了Boost變換器的數(shù)學(xué)模型。(2)通過采用一階PADE近似,根據(jù)函數(shù)擬合的方法得到所期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)。通過在MATLAB軟件平臺(tái)上仿真,其階躍響應(yīng)曲線圖表明Boost變換器在升壓過程中除發(fā)生超調(diào)外,在響應(yīng)開始階段或者靜態(tài)工作點(diǎn)加入設(shè)定值都會(huì)出現(xiàn)升降壓的負(fù)調(diào)現(xiàn)象,負(fù)調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)惡化,因而對(duì)Boost變換器的負(fù)調(diào)抑制十分關(guān)鍵。(3)在傳統(tǒng)控制Boost變換器的基礎(chǔ)上,提出一種基于預(yù)測PI算法的新型控制策略,根據(jù)被控對(duì)象模型,在SIMULINK中搭建二階預(yù)測PI控制器以及降階成一階預(yù)測PI控制器的預(yù)測控制器模型,這種預(yù)測控制器模型由兩部分組成,一部分具有傳統(tǒng)PI控制器的形式,另一部分具有預(yù)測功能。當(dāng)與傳統(tǒng)PID控制方案實(shí)時(shí)對(duì)比仿真,仿真結(jié)果表明:基于預(yù)測PI的控制策略具有良好的穩(wěn)定性和快速性,高魯棒性且抗干擾能力強(qiáng),具有一定的實(shí)際意義。(4)通過對(duì)設(shè)計(jì)的新型預(yù)測控制算法進(jìn)行離散化處理,并采用類C語言對(duì)算法進(jìn)行編寫并嵌入在OPTO22 PAC Control程序流程中,同時(shí)使用OPTO22工控軟件組件OPTO Server和OPTO Browser實(shí)現(xiàn)與MATLAB SIMULINK通信并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,并且開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控的人機(jī)界面(HMI),用戶可以在人機(jī)界面上改變控制器上的各種參量,參量的改變會(huì)實(shí)時(shí)與MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以便觀察過程響應(yīng)曲線變化。(5)將設(shè)計(jì)出的新型控制算法應(yīng)用在基于STM32單片機(jī)的硬件及軟件環(huán)境下,通過硬件平臺(tái)測試,對(duì)所設(shè)計(jì)的預(yù)測PI控制器與傳統(tǒng)PID控制器進(jìn)行了實(shí)時(shí)檢驗(yàn),實(shí)際開發(fā)硬件產(chǎn)品的運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)果:證明了預(yù)測PI控制算法的穩(wěn)定性、可行性、快速性。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)將Boost仿真模型成功應(yīng)用在工控軟件OPTO22中,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測,參數(shù)調(diào)整,觀察波形。(2)以Boost電路為硬件背景,將預(yù)測PI控制算法替代傳統(tǒng)PID控制算法控制升壓電路。通過實(shí)驗(yàn)仿真和硬件實(shí)際產(chǎn)品運(yùn)行結(jié)果:相對(duì)傳統(tǒng)PID控制算法,預(yù)測PI控制算法在仿真試驗(yàn)中具有快速性、穩(wěn)定性、抗干擾能力強(qiáng)、高魯棒性強(qiáng)等控制效果。同時(shí)在硬件平臺(tái),通過不斷的調(diào)試和校正參數(shù),從得出實(shí)際的波形圖,驗(yàn)證了基于預(yù)測PI控制算法的控制品質(zhì)最佳,具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:This paper presents a new control scheme based on predictive PI control , which is based on the traditional PID control algorithm . ( 4 ) A new predictive control algorithm for predictive PI control algorithm is designed and embedded in the program flow of SCM 22 PAC Control . The simulation results are as follows : ( 1 ) Using the Boost circuit as hardware background , the predictive PI control algorithm is used to control the boost circuit in real time .

【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273;TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1811467