模糊自适应PID控制的移相全桥变换器设计与仿真

赵文春　王博　刘胜道　郑云波

摘 要： 针对普通PID控制难以应付移相全桥DC/DC变换器时变非线性的不足，提出采用模糊自适应PID控制的方法。该方法基于误差信号，对应模糊控制规则得出PID参数的实时修改量，对复杂系统具有一定的自适应性。利用Matlab/Simulink工具箱进行了普通PID控制和模糊自适应PID控制的系统建模，并对输入电压和负载突变情况进行了仿真。仿真结果验证了系统的可行性，通过对比表明模糊自适应PID控制在启动、负载突变等情况下动、静态性能均优于普通PID控制，提高了系统性能。

关键词： 移相全桥； DC/DC变换器； PID控制； 模糊控制

中图分类号： TN710?34； TP273+.4 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）19?0110?04

Abstract： Since the traditional PID control is hard to solve time?varying nonlinear problem of phase?shifted full?bridge DC/DC converter， the method of using self?adaptive fuzzy?PID control is proposed. The real?time modifiers of PID parameters are obtained by fuzzy control rules corresponding to error signal. This method has certain adaptivity to complex system. The traditional PID control and self?adaptive fuzzy?PID control were conducted with system modeling by Matlab/Simulink toolbox， and the input voltage and load changes were simulated. The simulation results verify that this system is feasible. The static and dynamic performances of self?adaptive fuzzy?PID control are better than the traditional PID control in the situation of start?up and load changes. System performances were improved.

Keywords： phase?shifted full?bridge； DC/DC converter； PID control； fuzzy control

0 引 言

开关电源是利用现代电力电子技术，通过对开关管开关时间的控制，维持稳定输出的一种电源。因其具有小型、轻量和高效率的优点，已被广泛应用在航空、航天、铁路、通信、工业仪器仪表等领域。开关电源是一个时变非线性系统，在实际应用中难以建立精确的数学模型，PID控制通常进行近似化处理，因此难以应付电源输入突变、负载突变等复杂情况，控制效果差强人意。模糊控制针对系统参数的摄动具有较好的鲁棒性，能适应对象时变非线性的特点，但是它控制较为粗糙，同时缺少积分作用，尤其在系统平衡点附近控制精度难以让人满意，因而把两者结合起来成为必然趋势。

移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器电路结构简洁，可实现高功率变换，同时逆变桥开关管的电压和电流应力也得到了有效降低。……