数字电源模糊自适应PID控制算法仿真研究

张小庆，彭彧华，唐小英，刘伟峰

（北京理工大学生命学院，北京 100081）

相比较于传统的开关电源，数字电源具有设计周期短，控制方法灵活，易于实现模块化管理，能够消除因离散元件引起的不稳定和电子干扰的特点[1]，所以数字电源是开关电源的一个发展趋势。数字电源的控制模块对数字电源的性能有着重大的影响，目前数字电源的控制方法一般采用简单的数字PID控制算法。但是，传统的PID算法是一种线性控制算法，在控制数字电源这种非线性系统时动态性能不佳，主要体现在负载变化或者有干扰的情况下，电源输出超调大，调节时间长等方面。模糊控制是应用模糊集合理统筹考虑系统的一种控制方式，即使在不精确知道系统的数学模型的情况下也能够对系统进行有效的控制[2]，并且具有上升时间快，超调量小，鲁棒性好等优点，特别适合于非线性和时变的控制对象。不足之处在于模糊控制的静态误差较大。结合PID控制和模糊控制两者的优点而对复杂对象进行有效控制成为当前的研究热点。并且在温度、倒立摆系统、电动舵机驱动系统得了阶段性研究成果[3]。

1 模糊PID控制

模糊控制和PID控制的结合控制方法，目前主要集中在两个方向：一种是模糊PID并联控制，如图1所示，对误差进行实时跟踪，误差大时用模糊控制，以加快系统的反应速度，减小超调量；误差小时用PID控制以控制系统的静态误差。这种控制方式的困难之处在于控制量易于在控制阈值附近形成震荡，达不到控制要求，有研究表明使用模糊阈值，并且通过遗传算法对复合控制器的量化因子和积分系数进行在线优化，可以改善这种情况[4]。……