基于PID控制方式的10A开关电源MATLAB仿真研究

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基于matlab的pid控制仿真课程设计

基于matlab的pid控制仿真课程设计

这篇文章是关于基于Matlab的PID控制仿真课程设计的,主要内容包括PID控制的基本原理、Matlab的应用、课程设计的目的和意义、课程设计的具体步骤和具体操作步骤。

文章采用客观正式的语气,结构合理,旨在解释基于Matlab的PID控制仿真课程设计的重要性和实施方法。

1. 简介PID控制是一种常见的控制算法,由比例项(P)、积分项(I)和微分项(D)组成,可以根据被控对象的实际输出与期望输出的偏差来调整控制器的输出,从而实现对被控对象的精确控制。

Matlab是一种强大的数学建模与仿真软件,广泛应用于工程领域,尤其在控制系统设计和仿真方面具有独特优势。

2. PID控制的基本原理PID控制算法根据被控对象的实际输出与期望输出的偏差来调整控制器的输出。

具体来说,比例项根据偏差的大小直接调整输出,积分项根据偏差的积累情况调整输出,微分项根据偏差的变化速度调整输出。

三者综合起来,可以实现对被控对象的精确控制。

3. Matlab在PID控制中的应用Matlab提供了丰富的工具箱,其中包括控制系统工具箱,可以方便地进行PID控制算法的设计、仿真和调试。

利用Matlab,可以快速建立被控对象的数学模型,设计PID控制器,并进行系统的仿真和性能分析,为工程实践提供重要支持。

4. 课程设计的目的和意义基于Matlab的PID控制仿真课程设计,旨在帮助学生深入理解PID控制算法的原理和实现方法,掌握Matlab在控制系统设计中的应用技能,提高学生的工程实践能力和创新思维。

5. 课程设计的具体步骤(1)理论学习:学生首先需要学习PID控制算法的基本原理和Matlab在控制系统设计中的应用知识,包括控制系统的建模、PID控制器的设计原理、Matlab的控制系统工具箱的基本使用方法等。

(2)案例分析:学生根据教师提供的PID控制实例,在Matlab环境下进行仿真分析,了解PID控制算法的具体应用场景和性能指标。

(3)课程设计任务:学生根据所学知识,选择一个具体的控制对象,如温度控制系统、水位控制系统等,利用Matlab建立其数学模型,设计PID控制器,并进行系统的仿真和性能分析。

PID控制算法及MATLAB仿真分析

PID控制算法及MATLAB仿真分析

题目:以PID控制进行系统仿真学院自动化学院专业班级工业自动化111班学生姓名黄熙晴目录1 引言 (1)1.1本论文研究内容 (1)2 PID控制算法 (1)2.1模拟PID控制算法 (1)2.2数字式PID控制算法 (3)2.3PID控制算法的改进 (5)2.3.1微分项的改进 (5)2.3.2积分项的改进 (9)2.4模糊PID控制算法 (11)2.4.1模糊推理的系统结构 (12)2.4.2 PID参数在线整定原则 (12)2.5PID控制器研究面临的主要问题 .................................. 错误!未定义书签。

3 MATLAB编程和仿真 (13)3.1PID控制算法分析 (13)3.2MATLAB仿真 (15)4结语 (20)参考文献...................................................................................... 错误!未定义书签。

1 引言PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

光学表面等离子共振生物传感技术受温度影响很大,因此设计高精度的温度控制器对于生物分析仪十分重要。

研究PID的控制算法是PID控制器整定参数优化和设定的关键技术之一。

在工业过程控制中,目前采用最多的控制方式依然是PID方式。

它具有容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点,同时它原理简单,参数物理意义明确,理论分析体系完整,并为工程界所熟悉,因而在工业过程控制中得到了广泛应用。

在实际的应用中,许多被控过程机理复杂,具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点,特别是在噪声、负载扰动等因素的影响下,参数复杂烦琐的整定过程一直困扰着工程技术人员。

为了减少参数整定的工作量,克服因环境变化或扰动作用造成系统性能的降低,就要提出一种PID控制参数的自动整定。

1.2本论文研究内容本文在介绍传统的PID控制算法,并对传统算法改进后,在学习的基础上提出一种模糊参数自整定方法,这种模糊控制的PID算法必须精确地确定对象模型。

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究(1)

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究(1)

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究(1)随着科技的不断发展,电子产品越来越普及,电源的研究也越来越重要。

A开关电源是一种常见的电源类型,它采用高频进行开关,能够将输入电压进行变换得到所需要的输出电压。

为了控制A开关电源,让它输出满足需求的稳定电压,一种被广泛应用的控制方式是PI控制。

PI控制是通过调节比例和积分两个参数来实现电源输出电压的控制,使用这种控制方法可以避免A开关电源的过零现象,减少输出噪声。

本文主要利用MATLAB进行基于PI控制方式的A开关电源的仿真研究。

首先,在MATLAB中进行A开关电源的建模。

建模的过程中需要考虑电源的输入电压、输出电压、开关周期等因素,并根据这些因素确定模型参数。

模型建立完成后,利用MATLAB的仿真器进行模拟实验,运用不同的控制策略,如比例控制、积分控制、PI控制等,观察电源的输出电压是否符合要求。

接着,在MATLAB中调整PI控制的参数,观察参数变化对电源稳定性和输出电压波动的影响。

通过调整PI控制的比例参数和积分参数,找到使得输出电压稳定的合理参数范围,并找出最佳参数组合。

通过对仿真结果的分析,可以得到如果要实现较为稳定的电源输出电压,需要控制PI控制器中的比例参数和积分参数同时进行调整。

最后,对实验数据进行统计分析,评估PI控制方式的有效性,并比较PI控制方式和传统控制方式的电源输出效果。

从实验结果可以看出,基于PI控制方式的A开关电源输出电压更稳定,噪声较小,与目标电压更为接近。

相比传统控制方式,PI控制方式能够更好地保证A开关电源的输出电压稳定性和可靠性。

综上所述,本文主要研究了基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真。

通过模型的建立、参数的调整和实验数据的分析,得出了PI控制方式在控制A开关电源输出电压方面的优越性。

这些研究结果对于电源的研究和应用,以及其他领域的自动控制方案的设计具有重要的参考价值。

基于MATLAB仿真的PID控制器设计毕业设计

基于MATLAB仿真的PID控制器设计毕业设计

基于MATLAB仿真的PID控制器设计摘要本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。

PID控制是迄今为止最通用的控制方法,大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。

PID控制器(亦称调节器)及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器 (至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器,若改进型包含在内则超过90%)。

在PID控制器的设计中,参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展,对PID 参数的整定大多借助于一些先进的软件,例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。

本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法,线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法,设计一个温控系统的PID控制器,并通过MA TLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。

关键词:PID参数整定;PID控制器;MATLAB仿真;冷却机;Design of PID Controller based on MATLABAbstractThis paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid controller design method, design a pid controller of temperature control system and observe the output waveform while input step signal through virtual oscilloscope after system completed.Keywords: PID parameter setting ;PID controller;MATLAB simulation;cooling machine目录摘要 (1)ABSTRACT (1)第一章绪论 (4)1.1课题来源及PID控制简介 (4)1.1.1 课题的来源和意义 (4)1.1.2 PID控制简介 (4)1.2国内外研究现状及MATLAB简介 (6)第二章控制系统及PID调节 (8)2.1控制系统构成 (8)2.2PID控制 (9)2.2.1 比例、积分、微分 (9)2.2.2 P、I、D控制 (11)第三章系统辨识 (13)3.1系统辨识 (13)3.2系统特性图 (15)3.3系统辨识方法 (15)第四章PID最佳调整法与系统仿真 .............................................. 错误!未定义书签。

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究-V1

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究-V1

基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究-V1基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究一、引言A开关电源是一种高效率、高稳定性的电源,被广泛应用于通信、计算机、医疗等领域。

而PI控制方式是一种常见的控制方式,具有简单、实用、易实现等特点。

本文旨在探究基于PI控制方式的A开关电源的MATLAB仿真研究,以期为相关领域的研究人员提供参考。

二、A开关电源的基本原理A开关电源由开关管、变压器、软件控制器等组成。

在输入电源通过变压器转换后,输出电压通过开关管的断开和闭合控制来实现,其中软件控制器起到控制作用。

整个过程中还需要使用滤波器来减小噪声和杂波干扰。

三、PI控制方式的基本原理PI控制方式是一种通用的控制方式,通常由比例控制和积分控制两个部分组成。

比例控制负责将实际值与设定值进行比较,并产生误差信号;积分控制则通过积分误差信号来降低系统稳定性。

通过调整比例系数和积分系数,可以实现良好的控制效果。

四、基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究1.搭建仿真模型:将A开关电源等元器件通过MATLAB仿真工具进行搭建,设定仿真参数和控制器的比例系数和积分系数。

2.进行仿真分析:通过仿真结果,可以得到电源的输出波形和相应的电压、电流和功率状态等。

同时还需要对控制效果进行分析和评价。

3.系统优化:根据仿真结果,逐步对系统进行调整和优化,以提升电源的性能和稳定性。

五、研究结论通过MATLAB仿真工具对基于PI控制方式的A开关电源进行研究,可以得出以下结论:1. A开关电源能够实现快速、准确、可靠的输出电压;2. PI控制方式能够有效降低系统稳定性;3. 根据仿真结果,可以对系统进行优化和调整,以提升电源的性能和稳定性。

六、结语本文简要介绍了基于PI控制方式的A开关电源MATLAB仿真研究,从原理、仿真模型和研究结论等方面进行探究和总结。

希望此研究对相关领域的研究人员提供一定的参考价值。

PID控制算法的MATLAB仿真应用

PID控制算法的MATLAB仿真应用

PID控制算法的MATLAB仿真应用首先,我们需要了解PID控制算法的原理。

PID控制算法由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。

比例控制是根据误差信号的大小与输出信号的差异来调节控制器输出信号的增益。

积分控制是根据误差信号的累积值来调节控制器输出信号的增益。

微分控制是根据误差信号的变化率来调节控制器输出信号的增益。

PID控制算法的输出信号可以表示为:u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t) dt + Kd * de(t)/dt其中,e(t)是系统输入与目标值之间的误差信号,u(t)是控制器的输出信号,Kp、Ki和Kd分别是比例增益、积分增益和微分增益。

在MATLAB中使用PID控制算法进行仿真应用,可以按照以下步骤进行:1. 创建一个Simulink模型,可以通过在命令窗口中输入simulink打开Simulink库,然后从库中选择合适的模块进行建模。

在模型中,需要包括被控对象、PID控制器和反馈信号。

2. 配置PID控制器的参数。

在Simulink模型中,可以使用PID Controller模块配置PID控制器的参数,包括比例增益、积分增益和微分增益。

3. 配置被控对象的模型。

在Simulink模型中,可以使用Transfer Fcn模块来建立被控对象的传递函数模型,包括系统的输入和输出端口,以及系统的传递函数。

4. 配置反馈信号。

在Simulink模型中,可以使用Sum模块将被控对象的输出信号和控制器的输出信号相加,作为反馈信号传递给PID控制器。

5. 运行Simulink模型进行仿真。

在Simulink中,可以选择仿真的时间范围和时间步长,然后点击运行按钮开始仿真。

仿真结果可以在模型中的Scope或To Workspace模块中查看和分析。

6.通过调整PID控制器的参数来优化系统的稳定性和响应速度。

根据仿真结果,可以逐步调整PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益,以达到期望的控制效果。

基于MATLAB的数字PID控制器设计及仿真分析.

基于MATLAB的数字PID控制器设计及仿真分析.

基于MATLAB的数字PID控制器设计及仿真分析摘要PID控制作为历史最为悠久,生命力最强的控制方式一直在生产过程自动化控制中发挥着巨大的作用。

PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛用于过程控制和运动控制中。

数字PID控制算法是将模拟PID离散化而得到的,各参数有着明显的物理意义,而且调整方便,所以PID控制器很受工程技术人员的喜爱。

本论文主要实现基于MATLAB的数字PID控制器设计及仿真。

首先介绍了传统的模拟PID控制方法,包括比例控制方法、比例积分控制方法、比例积分微分控制方法等。

接下来,介绍了数字PID控制。

随着时代的发展,科技的进步,传统的模拟PID控制方法不能满足人们的需求,数字PID控制的改进算法也便随之而来。

本文最后,应用MATLAB软件,在实验的环境下实现了其设计及仿真。

本次毕业设计用来完成数字PID控制器的设计,并通过MATLAB实现其仿真同时加以分析。

通过查阅文献得知,与传统模拟PID控制器相比较,该控制器具有良好的灵活性,而且可得到精确的数学模型。

另外,基于MATLAB的数字PID 控制器设计及仿真,充分的利用了MATLAB的实验环境,整个设计验证了数字PID的广泛可实现性及准确性。

关键词:PID控制;模拟PID控制器;数字PID控制器;MATLAB仿真;Design and simulation analysis of Digital PID ControllerMATLAB-basedAbstractAs the most age-old and powerful control mode, PID control always has had a great effect on the automatic control of the production process. PID control is one of the first developed control strategy, because of thesimple algorithm,great robust and high reliability, it is widely used in process control and motor control. Digital PID control algorithm is gotten by discreting the analog PID control, and the parameters have obvious physical meaning and facility adjustment, so PID controller is popular with engineering and technical personnel.In the paper, the main idea is to accomplish MATLAB-based digital PID controller design and simulation analysis. In the first place, the traditional analog PID control methods is introduced, including proportional control methods, proportional integral control and proportional integral differential control. In the second place, the digital PID control methods are offered. With the development of the times, the advancement of technology, traditional analog PID control method cannot make a satisfaction, then digital PID control is followed. At last,the application of MATLAB software to achieve their design and simulation is easy to accomplish.The graduation project is to complete the digital PID controller design and simulation through MATLAB simulation and analysis. It is known that through the literature, compare with traditional PID controller, the controller has good flexibility and precision of the mathematical models available. In addition, in the number of MATLAB-based PID controller design and simulation, the MATLAB experiment environment is used comprehensively. The entire design is confirmed the wide range and accuracy of digital PID controller.Key words:PID control;analog PID controller;digital PID controller;MATLAB simulatio目录摘要 (I)ABSTRACT (I)第1章绪论 (1)1.1课题目的及意义 (1)1.2数字PID控制器的研究现状 (2)第2章 PID控制器 (3)2.1传统PID控制器概述 (3)2.2PID控制器的基本原理 (4)2.2.1 比例(P)调节 (5)2.2.2 比例积分(PI)调节 (7)2.2.3 比例积分微分(PID)调节 (8)第3章数字PID控制器 (11)3.1数字PID控制系统 (11)3.2数字PID控制的基本算法 (11)3.2.1 位置式PID控制算法 (11)3.2.2 增量式PID控制算法 (13)3.2.3 位置算式与增量算式的比较 (14)第4章数字PID的改进算法 (15)4.1积分算法的改进 (16)4.1.1 积分分离法 (18)4.1.2 变速积分法 (20)4.1.3 遇限消弱积分法 (21)4.1.4 梯形积分法 (22)4.2微分算法的改进 (22)4.2.1 不完全微分PID控制算法 (23)4.2.2 微分先行PID控制算法 (25)4.3带死区的PID控制算法 (27)第5章基于MATLAB的数字PID控制器设计及仿真 (28)5.1位置式PID控制算法仿真实例 (29)5.2增量式PID控制算法仿真实例 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)第1章绪论1.1 课题目的及意义PID控制器又称为PID调节器,是按偏差的比例P、积分I、微分进行控制的调节器的简称,它主要针对控制对象来进行参数调节。

基于matlab的智能PID控制器设计和仿真毕业设计论文

基于matlab的智能PID控制器设计和仿真毕业设计论文

基于MATLAB的智能PID控制器设计与仿真摘要在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器,是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法,应用也十分广泛。

传统的PID控制器原理十分简单,即按比例、积分、微分分别控制的控制器,但是他的核心也是他的难点就是三个参数(比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd)的整定。

参数整定的合适,那么该控制器将凭借结构简单、鲁棒性好的优点出色的完成控制任务,反之则达不到人们所期望的控制效果。

人工神经网络模拟人脑的结构和功能而形成的信息处理系统,是一门十分前沿高度综合的交叉学科,并广泛应用于工程领域。

神经网络控制是把自动控制理论同他模仿人脑工作机制的数学模型结合起来,并拥有自学习能力,能够从输入—输出数据中总结规律,智能的处理数据。

该技术目前被广泛应用于处理时变、非线性复杂的系统,并卓有成效。

关键词自适应PID控制算法,PID控制器,神经网络Design and simulation of Intelligent PID Controllerbased on MATLABAbstractPID controller ,the control method which is developed on the basis of classical control theory, is widely used in industrial production.The Principle of traditional PID controller is very simple, which contains of the proportion, integral, differential three component, but its core task and difficulties is three parameter tuning(proportional coefficient Kp, integral coefficient Ki and differential coefficient KD).If the parameter setting is suitable, the controller can accomplish the control task with the advantages of simple structure and good robustness;but on the contrary, it can not reach the desired control effect which we what.Artificial neural network , the formation of the information processing system which simulate the structure and function of the human brain , is a very high degree of integration of the intersection of disciplines, and widely used in the field of engineering. Neural network control ,combining automatic control theory and the imitate mathematical model of the working mechanism of human brain , has self-learning ability, and can summarize the law of the input-output data , dealing with data intelligently .This technique has been widely used in the process of time-varying, nonlinear and complex system, and it is very effective.Key W ord:Adaptive PID control algorithm,PID controller,Neural network目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)第二章 PID控制器 (2)2.1 PID控制原理 (2)2.2常规PID控制器的算法理论 (3)2.2.1 模拟PI D控制器 (3)2.2.2 数字P I D控制算法 (3)2.2.3常规PID控制的局限 (5)2.2.4 改进型PID控制器 (5)第三章人工神经网络 (8)3.1 人工神经网络的原理 (8)3.2神经网络PID控制器 (8)3.2.1神经元PID控制器 (8)3.2.2 单神经元自适PID应控制器 (9)3.3 BP神经网络参数自学习的PID控制器 (12)第四章MATAB仿真 (16)4.1 仿真过程 (16)第五章结论与展望 (24)致谢 (25)参考文献 (25)华东交通大学毕业设计(论文)第一章绪论1.1 课题研究背景及意义在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器,是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法,应用也十分广泛。

基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真

基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真

基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真PID控制器是一种经典的控制器,在工业自动化控制系统中广泛应用。

其主要功能是根据系统的误差信号,通过调整输出信号的比例、积分和微分部分来减小误差,并达到系统的稳定控制。

PID控制器参数整定是指确定合适的比例常数Kp、积分常数Ki和微分常数Kd的过程。

本文将介绍基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真的方法。

首先,在MATLAB中建立一个包含PID控制器的模型。

可以通过使用MATLAB的控制系统工具箱来实现这一过程。

在工具箱中,可以选择合适的建模方法,如直接设计模型、积分节点模型或传输函数模型。

通过这些工具,可以方便地建立控制系统的数学模型。

其次,进行PID控制器参数整定。

PID控制器参数整定的目标是通过调整比例常数Kp、积分常数Ki和微分常数Kd,使系统的响应特性达到最佳状态。

常用的PID参数整定方法有经验法、试误法、Ziegler-Nichols方法等。

1.经验法:根据系统的特性和经验,选择合适的PID参数。

这种方法常用于初步整定,但可能需要根据实际情况调整参数。

2.试误法:通过逐步试验和调整PID参数,使系统的输出响应逐渐接近期望值,从而达到最佳控制效果。

3. Ziegler-Nichols方法:该方法是一种经典的系统辨识方法,通过测试系统的临界稳定性,得到系统的传递函数参数,并据此计算出合适的PID参数。

最后,进行PID控制器参数整定的仿真。

在MATLAB中,可以通过使用PID模块进行仿真。

可以输入相应的输入信号和初始参数,观察系统的输出响应,并通过调整参数,得到最佳的控制效果。

总结起来,基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真的过程包括:建立控制系统模型、选择PID参数整定方法、进行PID参数整定、进行仿真实验。

PID控制器参数整定的好坏直接影响控制系统的工作性能。

通过基于MATLAB的仿真实验,可以方便地调整和优化控制系统的PID参数,提高系统的响应速度、稳定性和抗干扰性能。

pid控制及其matlab仿真-详细

pid控制及其matlab仿真-详细
根据线性化后的模型设计PID控制器,并调整参数以满足系统性 能要求。
在MATLAB中搭建仿真模型,验证PID控制器对复杂系统的控制 效果。
PID控制器的参数优化
参数优化方法
采用智能优化算法(如遗传算法、粒子群算法等)对PID 控制器参数进行优化,以进一步提高控制性能。
01
MATLAB实现
在MATLAB中编写优化算法程序,通过 Simulink仿真模型进行测试和验证。
积分控制
02
03
微分控制
通过累积输入信号的变化量来控 制输出信号,以减小输出信号的 误差。
通过预测输入信号的变化趋势来 控制输出信号,以减小输出信号 的超调和响应时间。
PID控制器的参数整定
比例系数
影响控制器的增益,比例系数越 大,控制器的增益越大,输出信 号变化越快。
积分系数
影响积分控制的强度,积分系数 越大,积分控制作用越强,误差 减小越快。
温度控制系统中的应用
温度控制系统是PID控制器的另一个重要应用领域。在工 业和科学实验中,温度控制对于保持恒定的实验条件和产 品质量至关重要。
PID控制器用于温度控制系统的目的是通过自动调节加热 元件的功率或冷却介质的流量,将温度维持在设定的范围 内。
PID控制器通过比较温度传感器的实际测量值与期望值之 间的误差,来调整加热元件或冷却介质的控制信号,以减 小误差并实现稳定的温度控制。
pid控制及其 matlab仿真-详细
目 录
• PID控制理论简介 • MATLAB仿真环境介绍 • PID控制器在MATLAB中的实现 • PID控制器的性能分析 • PID控制器的应用实例 • 结论与展望
01
CATALOGUE
PID控制理论简介

控制系统pid参数整定方法的matlab仿真实验报告

控制系统pid参数整定方法的matlab仿真实验报告

控制系统pid参数整定方法的matlab仿真实验报告一、引言PID控制器是广泛应用于工业控制系统中的一种常见控制算法。

PID 控制器通过对系统的误差、误差积分和误差变化率进行调节,实现对系统的稳定性和动态性能的控制。

而PID参数的整定是保证系统控制性能良好的关键。

本实验旨在利用Matlab仿真,研究控制系统PID参数整定的方法,探讨不同整定策略对系统稳定性和动态性能的影响,为工程实际应用提供理论依据。

二、控制系统模型本实验采用了以二阶惯性环节为例的控制系统模型,其传递函数为:G(s) = K / (s^2 + 2ξω_ns + ω_n^2)其中,K为系统增益,ξ为阻尼比,ω_n为自然频率。

三、PID参数整定方法实验中我们探讨了几种典型的PID参数整定方法,包括经验法、Ziegler-Nichols方法和遗传算法。

1. 经验法经验法是一种简单粗糙的PID参数整定方法,根据实际系统的性质进行经验性调试。

常见的经验法包括手动调整法和试探法。

在手动调整法中,我们通过调整PID参数的大小,观察系统的响应曲线,从而找到满足系统性能要求的参数。

这种方法需要操作者有一定的经验和直觉,且对系统有一定的了解。

试探法是通过试验和试验的结果来确定PID参数的值。

在试探过程中,我们可以逐渐逼近最佳参数,直到满足系统性能要求。

2. Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种广泛应用的PID参数整定方法。

该方法通过系统的临界增益和临界周期来确定PID参数。

首先,在开环状态下,逐渐增加系统增益,当系统开始出现振荡时,记录下此时的增益值和周期。

然后根据临界增益和临界周期的数值关系,计算出PID参数。

3. 遗传算法遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法,可以用于自动化调整PID参数。

该方法通过对参数的种群进行进化迭代,逐渐找到最优的PID参数。

四、实验结果与分析我们利用Matlab进行了控制系统的PID参数整定仿真实验,并得到了不同整定方法下的系统响应曲线。

开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究230

开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究230

摘要:本文提出了一种开关电源模糊控制PID的的设计和MATLAB仿真方法。

仿真结果表明:具有模糊控制的PID动态响应快、超调量小、负载变化引起输出电压的变化小。

关键词:开关电源;PID控制;模糊控制Abstract:This paper presents a method of design and MATLAB simulation of a fuzzy PI D-type of switch power supply.The experiment results indicate that compare to the PID control,the fuzzy control has a lot of merits,such as,fast transient response,small t urn—on overshoot,small output voltage fluctuations with output current changes.Key words:switching power supply;PID control;fuzzy control1 引言开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源。

它以小型、高效、轻量的特点被广泛应用于各种电子设备中。

开关电源控制部分绝大多数是按模拟信号来设计和工作的,其抗干扰能力不太好,信号有畸变。

由于计算机技术突飞猛进的发展,数字信号的控制和处理显示出越来越多的优点:便于计算机处理和控制,避免模拟信号传递畸变失真,减少杂散信号的干扰,软件调试方便等,出现了数字PID控制。

它使得开关电源向数字化、智能化、多功能化方向发展。

这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。

但由于开关电源本身是一个非线性的对象,其精确模型的建立是相当困难的,常采用近似处理,并且其供电系统和负载变化具有不确定性,所以采用上述模拟或数字PID控制方法常常难以使PID调节器的参数随之变化,控制效果不理想。

基于PID控制方式的10A开关电源MATLAB仿真研究报告

基于PID控制方式的10A开关电源MATLAB仿真研究报告

基于PID控制方式的10A开关电源MATLAB仿真研究学院:电气与光电工程学院专业:电气工程及其自动化班级:一、绪论Buck变换器最常用的变换器,工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族,其优点有输出电流纹波小,结构简单,变比可调,实现降压的功能等。

然而其输出电压纹波较大,buck电路系统的抗干扰能力也不强。

为了使某个控制对象的输出电压保持恒定,需要引入一个负反馈。

就一个实际系统而言,对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况,需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节,这样就使问题变得复杂了。

所以,开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求,这就需要一定的技巧,设计出合理的控制器,用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

本次设计就采用PID控制方式。

二、Buck变换器主电路设计图1 Buck电路2.1技术指标图输入直流电压(V IN):10V;输出电压(V O ):5V ; 输出电流(I N ):10A ; 输出电压纹波(V rr ):50mV ; 基准电压(V ref ):1.5V ; 开关频率(f s ):100kHz.设计主电路以及校正网络,使满足以上要求。

2.2 电容参数计算输出电压纹波只与电容C 和电容等效电阻C R 有关Ω=⨯⨯==∆=-m I V i V R N rr L rr C25102.010502.03 C R C 趋于常数,约为F *Ω-μ8050,此处取F C R C *Ω=μ75 可得: F C μ3000= 2.3 电感参数计算由基尔霍夫电压定律可知开关管导通关断满足下列方程⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∆=++∆=---OFF LD L O ON LON L O IN T i L V V V T i L V V V V 假设:V V D 5.0= V V L 1.0= V V ON 5.0= 其中L 中串联电阻Ω==01.0NLL I V R ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++=---OFF ON T LT L 25.01.0525.01.051010000011==+fT T OFF ON可得:s T ON μ6.5= s T OFF μ4.4= H L μ32.12=(取H L μ13=)由matlab 仿真,得图2,可知当取H L μ13=时,电感电流在8.05A-9.85A 之间脉动,符合A I i N L 2102.02.0=⨯=≤∆的要求三、补偿网络设计3.1 交流小信号模型中电路参数计算占空比 5.0105===IN O V V D 极点角频率 s rad LCp /1006.51030001013113660⨯=⨯⨯⨯==--ω极点频率 Hz f p p 7.80521006.52300=⨯==ππω 品质因数 6.71330005.00=⨯==L C R Q 其中 V I V R N O 5.0105===假设:PWM 锯齿波幅值V V M 5.1= 采样电阻Ω=k R C 3.11;Ω=k R C 32图2 电感电流则采样网络传递函数()3.03.133.1211≈+=+=c c c R R R s H直流增益25.11103.010=⨯⨯==MIN u V HV T3.2采用小信号模型分析buck 变换器原始回路增益函数)(0s G1106.21091.3105.121006.56.71006.51105.12)(11)(528423342000+⨯+⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯+⨯+=+++•=----s s ssw sw Q s scR T s G p p cuo用matlab 画出的)(0s G 的波特图:图3 原始回路伯德图相位裕度:40.9° 穿越频率:1.49kHz根据要求相位裕度应达到50°-55°穿越频率提升到s s f f 51101-(即10kHz-20kHz )均不满足,需要加入补偿网络使其增大穿越频率和相位裕度,使其快速性和稳定性增加。

基于matlab的pid控制仿真课程设计

基于matlab的pid控制仿真课程设计

基于matlab的pid控制仿真课程设计PID(比例-积分-微分)控制器是一种常见的控制算法,被广泛应用于工业控制系统中。

在本文中,我们将介绍基于MATLAB的PID控制仿真课程设计。

首先,我们将简要介绍PID控制器的原理和特点,然后介绍如何使用MATLAB进行PID控制的仿真。

PID控制器是一种反馈控制器,可以通过比例、积分和微分三部分来调节控制系统的输出。

比例部分根据误差的大小进行调节,积分部分用于消除稳态误差,微分部分用于抑制系统振荡。

通过调节PID控制器的参数,可以使系统的稳定性、响应速度和稳态误差达到预期的要求。

在MATLAB中,可以使用控制系统工具箱来进行PID控制的仿真。

首先,我们需要定义一个系统模型,可以是连续时间系统或离散时间系统。

然后,我们可以使用PID控制器对象来创建一个PID控制器。

PID控制器的参数可以通过试错法、模型辨识等方法进行调节。

一旦系统模型和PID控制器被定义,我们可以使用MATLAB中的仿真工具来进行PID控制器的仿真。

通常,我们将输入信号作为控制器的参考信号,将输出信号作为系统的输出,并将控制器的输出作为系统的输入。

然后,我们可以观察系统的响应,并根据需要调整控制器的参数。

在进行PID控制仿真实验时,我们可以通过选择不同的控制器参数、改变控制器的结构、调整参考信号等方式来研究控制系统的性能。

例如,我们可以改变比例增益来改变系统的稳定性和响应速度,增加积分时间常数来减小稳态误差,增加微分时间常数来抑制系统振荡等。

在课程设计中,我们可以设计不同的控制实验,并分析不同参数对系统性能的影响。

例如,可以研究比例增益对系统稳定性和响应速度的影响,或者研究积分时间常数对稳态误差的影响等。

同时,我们还可以通过比较PID控制和其他控制算法(如PI控制、PD控制等)来评估PID控制的优势和局限性。

在进行PID控制仿真实验时,我们应该注意以下几点。

首先,选择合适的系统模型,确保模型能够准确地描述实际系统的行为。

基于MATLAB的PID控制仿真研究

基于MATLAB的PID控制仿真研究

基于MATLAB的PID控制仿真研究μCOS-II在MCS-51上的移植及实现基于蓝牙的数据采集系统---软件部分基于MATLAB的PID控制仿真研究基于单片机的LCD控制器设计基于蓝牙的数据采集系统(硬件)基于神经网络的车辆类型识别基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统其他论文联系QQ: 1357709552目录摘要 (5)Abstract (6)前言 (7)绪论 (8)经典控制理论概述 (8)论文结构安排 (9)第1章PID控制的理论基础 (10)1.1 PID控制的相关参数 (10)1.1.1 比例(P)控制 (10)1.1.2 积分(I)控制 (11)1.1.3 微分(D)控制 (11)1.2 常见控制器 (11)1.2.1 比例控制器P (12)1.2.2 比例积分控制器PI (12)1.2.3 比例微分控制器PD (13)1.2.4 比例积分微分控制器PID (13)1.3 PID控制参数整定 (14)第2章传统PID控制 (16)2.1 传统PID系统设计 (16)2.2 基于MATLAB/SIMULINK的仿真 (17)2.3 传统PID控制器的参数整定 (17)2.4 整定结果及分析 (18)第3章Ziegler-Nichols整定法 (21)3.1 系统数学模型的确定 (21)3.2 基于时域响应曲线的整定 (22)3.3 基于频域法的整定 (24)3.4 Ziegler-Nichols整定法的PID控制器设计举例 (24)3.4.1 已知受控对象传递函数为LseTsKsG-+=1) ( (24)3.4.2 已知受控对象频域响应参数 (26)第4章模糊PID系统设计 (29)4.1 模糊控制系统结构 (29)4.2 模糊PID参数自整定原则 (30)4.3 模糊PID控制器设计 (31)4.3.1 语言变量模糊化 (31)4.3.2 各变量隶属度函数的确定 (31)4.3.3 建立模糊规则表 (32)4.3.4 确定模糊控制器的类型和结构 (33)4.4 模糊PID控制系统的仿真 (36)4.4.1 建立系统结构仿真框图 (36)4.4.2 仿真结果 (39)结论 (40)总结与体会 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (46)附录一英文原文 (46)附录二中文翻译 (53)摘要本文简要介绍了PID控制器在工业领域中的广泛应用,及PID控制器的理论基础以及其对连续系统性能指标的改善作用。

基于matlab仿真的PID控制研究

基于matlab仿真的PID控制研究

基于matlab仿真的PID控制研究目录摘要.....................................................ⅡAbstract.................................................Ⅲ一、设计任务 (1)二、设计要求 (2)三、方案论证 (3)四、基于MATLAB下的系统模型搭建与仿真 (4)五、收获与总结 (15)参考文献 (17)附录 (18)摘要PID控制,又称PID调节,是比例(proportional)、积分(intergral)、微分(differential)调节的简称。

PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

在自动控制的发展历程中,PID调节是历史悠久、控制性能最强的基本调解方式。

PID调节原理简单,易于整定,使用方便;按PID调节功能工作的各类调节器广泛应用于国民经济所有工业生产部门,适用性特强;PID的调节性能指标对于受控对象特性的少许变化不是很灵敏,这就极大的保证了调节的有效性;PID调节可用于补偿系统使之达到大多数品质指标的要求。

直到目前为止,PID调节仍然是最广泛应用的基本控制方式。

关键词:PID调节AbstractPID control, also known as PID regulation is proportional (proportional), points (intergral), differential (differential) adjusted for short. PID controllers come out has been nearly 70 years of history, with its simple structure, good stability, reliable, easy to adjust and become one of the major technology industry control. In the development of the automatic control, PID regulation is a long history, the strongest performance of the basic control mediation. PID regulator principle is simple, easy tuning, easy to use; the work of the PID regulation function is widely used in various types of regulators in all industrial production sectors of the national economy, particularly strong applicability; PID regulation controlled object performance characteristics for a little change is not very sensitive, which greatly ensure the effectiveness of the regulation; PID regulator can be used to compensate the system so as to meet the requirements of most quality indicators. Until now, PID regulation is still the basic control the most widely used.Keyword:PID regulator一、设计任务PID 控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点,是迄今为止最稳定的控制方法。

matlab实验十 控制系统的PID校正设计及仿真

matlab实验十 控制系统的PID校正设计及仿真

实验十 控制系统的PID 校正设计及仿真一、实验目的1.学会用MA TLAB 对系统进行仿真;2.应用频率综合法对系统进行PID 校正综合。

二、设计原理与步骤1.设计原理超前校正的主要作用是增加相角裕量,改善系统的动态响应特性。

滞后校正的作用是改善系统的静态特性,两种校正结合起来就能同时改善系统的动态和静态特性。

滞后超前校正(亦称PID 校正)综合了前两种校正的功能。

滞后超前校正(亦称PID 校正)的传递函数为:)(,)1()1)(1()1)(1()(121212T T S T S T S T S T S G C ααββα>>≥++++=它相当于一个滞后校正与一个超前校正相串联,其对数频率特性如图10-1所示:2.设计步骤基于频率法综合滞后-超前校正的步骤是:(1)根据静态指标要求,确定开环比例系数K ,并按已确定的K 画出系统固有部分的Bode 图;(2)根据动态指标要求确定c ω,检查系统固有部分在c ω的对数幅频特性的斜率是否为-2,如果是,求出c ω点的相角;(3)按综合超前校正的步骤(3)~(6)综合超前部分G C1(S )(注意在确定m θ时要计入滞后校正带来的0012~5的相角滞后量)。

在第(6)步时注意,通常)()(c c c g L L ωω+比0高出很多,所以要引进滞后校正;(4)令βlg 20=)()(c c c g L L ωω+求出β;(5)按综合滞后校正的步骤(4)~(5)综合滞后部分)(2S G c ;(6)将滞后校正与超前校正串联在一起,构成滞后超前校正:)()()(21S G S G S G c c c ⋅=三、实验内容练习10-1反馈控制系统的开环传递函数为:)105.0)(11.0()(++=S S S K S G 要求:(1)速度偏差系数Kv 50≥(2)相位裕度γ%5400±=(3)增益穿越频率%510±=c ω要求:(1)设计满足上述要求的滞后-超前控制器;(2)用Simulink 进行仿真;(3)画出校正前后的Bode 图(4)分析讨论设计过程及结果。

开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究

开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究

开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究
刘文军;罗玉峰
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(022)028
【摘要】本文提出了一种开关电源模糊控制PID的的设计和MATLAB仿真方法.仿真结果表明:具有模糊控制的PID动态响应快、超调量小、负载变化引起输出电压的变化小.
【总页数】3页(P29-30,65)
【作者】刘文军;罗玉峰
【作者单位】330029,南昌市南昌大学机电工程学院;330099,南昌市南昌工程学院计算机系;330029,南昌市南昌大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP302
【相关文献】
1.基于模糊控制的可调直流开关电源设计与研究 [J], 郭鹏;赵鑫;徐周
2.一种简化PID模糊控制器的研究与设计 [J], 雷春雨;王直
3.基于模糊控制理论的PID闭环控制系统的研究与设计 [J], 李强
4.开关电源模糊控制PID的设计和MATLAB仿真研究 [J], 刘文军;罗玉峰
5.基于PID控制的Boost型开关电源MATLAB仿真研究 [J], 韩冰;李继岚;周昊因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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基于PID控制方式的10A开关电源MATLAB仿真研究学院:电气与光电工程学院专业:电气工程及其自动化班级:一、绪论Buck变换器最常用的变换器,工程上常用的拓扑如正激、半桥、全桥、推挽等也属于Buck族,其优点有输出电流纹波小,结构简单,变比可调,实现降压的功能等。

然而其输出电压纹波较大,buck电路系统的抗干扰能力也不强。

为了使某个控制对象的输出电压保持恒定,需要引入一个负反馈。

就一个实际系统而言,对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况,需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节,这样就使问题变得复杂了。

所以,开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求,这就需要一定的技巧,设计出合理的控制器,用控制器来改造控制对象的特性。

常用的控制器有比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例-积分-微分(PID)等三种类型。

PD控制器可以提供超前的相位,对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利,但不利于改善系统的控制精度;PI控制器能够保证系统的控制精度,但会引起相位滞后,是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性;PID控制器兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但实现与调试要复杂一些。

本次设计就采用PID控制方式。

二、Buck变换器主电路设计图1 Buck电路2.1技术指标图输入直流电压(V IN):10V;输出电压(V O ):5V ; 输出电流(I N ):10A ; 输出电压纹波(V rr ):50mV ; 基准电压(V ref ):1.5V ; 开关频率(f s ):100kHz.设计主电路以及校正网络,使满足以上要求。

2.2 电容参数计算输出电压纹波只与电容C 和电容等效电阻C R 有关Ω=⨯⨯==∆=-m I V i V R N rr L rr C25102.010502.03 C R C 趋于常数,约为F *Ω-μ8050,此处取F C R C *Ω=μ75 可得: F C μ3000= 2.3 电感参数计算由基尔霍夫电压定律可知开关管导通关断满足下列方程⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∆=++∆=---OFF LD L O ON LON L O IN T i L V V V T i L V V V V 假设:V V D 5.0= V V L 1.0= V V ON 5.0= 其中L 中串联电阻Ω==01.0NLL I V R ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++=---OFF ON T LT L 25.01.0525.01.051010000011==+fT T OFF ON可得:s T ON μ6.5= s T OFF μ4.4= H L μ32.12=(取H L μ13=)由matlab 仿真,得图2,可知当取H L μ13=时,电感电流在8.05A-9.85A 之间脉动,符合A I i N L 2102.02.0=⨯=≤∆的要求三、补偿网络设计3.1 交流小信号模型中电路参数计算占空比 5.0105===IN O V V D 极点角频率 s rad LCp /1006.51030001013113660⨯=⨯⨯⨯==--ω极点频率 Hz f p p 7.80521006.52300=⨯==ππω 品质因数 6.71330005.00=⨯==L C R Q 其中 V I V R N O 5.0105===假设:PWM 锯齿波幅值V V M 5.1= 采样电阻Ω=k R C 3.11;Ω=k R C 32图2 电感电流则采样网络传递函数()3.03.133.1211≈+=+=c c c R R R s H直流增益25.11103.010=⨯⨯==MIN u V HV T3.2采用小信号模型分析buck 变换器原始回路增益函数)(0s G1106.21091.3105.121006.56.71006.51105.12)(11)(528423342000+⨯+⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯+⨯+=+++•=----s s ssw sw Q s scR T s G p p cuo用matlab 画出的)(0s G 的波特图:图3 原始回路伯德图相位裕度:40.9° 穿越频率:1.49kHz根据要求相位裕度应达到50°-55°穿越频率提升到s s f f 51101-(即10kHz-20kHz )均不满足,需要加入补偿网络使其增大穿越频率和相位裕度,使其快速性和稳定性增加。

MATLAB 的程序: num=[2];den=[3.91e-8 2.6e-5 1]; g=tf(num,den); margin(g);3.3 PID 补偿网络设计为了提高穿越频率,设加入补偿后开环传递函数的穿越频率c f 是开关频率s f 的十分之一,即kHZ kHZf f s c 101010010===。

所以使用PID 调节,PID 环节是将偏差的比例(P )、积分(I )、微分(D ) 环节经过线性组合构成控制器。

如图:C1C2PWNM图4 补偿回路PID 的传递函数为:)1()1)(1()(0pL z c c w s sw w s G s G +++= 式中3120R R R G c +-=,111C R w z =,221C R w L =,13131C R R R R w p +=假设:期望的相位裕度o m 52=ϕ;穿越频率kHz f c 10= 补偿网络零点频率kHZ f f o o m m cz 4.352sin 152sin 110sin 1sin 1=+-⨯=+-=ϕϕ补偿网络极点频率kHZ f f oom m cp 2952sin 152sin 110sin 1sin 1=-+⨯=-+=ϕϕ 则:s rad e f w z z /414.22==πs rad e f w p p /582.12==π 求PID 补偿网络直流增益:3.26294.321)81.010(1)(20200≈⨯⨯==p z u p c c f f T f f G 在这里,引入倒置零点的目的是改善开环传递函数的低频特性。

但是又不希望因增加了倒置零点而改变开环传递函数的中、高频特性。

假设选择的倒置零点的频率为穿越频率的二十分之一,则有 kHZ f f cL 5.020==;s rad e f w L L /314.32==π那么,在比L f 大的频率段,增加了倒置零点未改变开环传递函数的特性,穿越频率仍为kHZ 10,PID 补偿网络传递函数()()ss s s ssss G c 5247426534108.1101.2107.6104.2107.4)1082.11()1014.31)(1014.21(3.26)(⨯+⨯⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=MATLAB 的程序:num=conv(4.7e6,[1 2.4e4 6.7e7]); den=conv(2.1e4,[1 1.8e5 0]); g=tf(num,den); margin(g);3.4加PID 补偿网络后的传递函数()()ss s s s s s G s G G C 52452874260108.1101.2)1106.21091.3(107.6104.2107.42)()(⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯==--图4 校正网络伯德图(PID)MATLAB的程序:num=[ 2];den=[3.91e-8 2.6e-5 1];g=tf(num,den);num1=conv(4.7e6,[1 2.4e4 6.7e7]);den1=conv(2.1e4,[1 1.8e5 0]);g1=tf(num1,den1);g2=series(g,g1);margin(g);hold on;margin(g1);hold on;margin(g2);hold on;grid on;图5 整个系统伯德图(PID)相位裕度:50.1°穿越频率:10.1kHz因此可知,经过校正,系统满足了要求指标采用脉冲控制理想开关的通断,观察系统突加突卸能力(负载扰动):由于有20%—100%负载波动A I N 2%20=Ω==5.225b R Ω==5.0105//5.2a R 则Ω=625.0a R图6 总系统图(负载扰动)图7 系统仿真图(PID )由于忽略了电容等效电阻,使得输出电压纹波极小,小于50mv,满足要求。

系统在突加突卸80%负载的时候,电压约有0.3V的波动,恢复时间约为200μs,效果并不很好。

图8 总系统图(电源扰动)观察系统电源突加突卸能力(电源扰动):图9 电源扰动1(PID)图10 电源扰动(PID)四、小结通过本次开关电源作业设计,使我对开关电源有了更深刻的理解和认识。

以Buck变换器为研究对象,掌握了PID补偿网络的应用特点。

通过理论的研究和推导设计出了PID控制小信号模型和传递函数,并且具体的设计出了电路的参数,并且对设计的电路进行了仿真。

通过这次设计主要取得了如下成果:掌握了一定的电力电子建模知识、开关变换器的建模知识;对PID 控制在Buck变换器的应用上有了较好的认识;熟练运用Matlab仿真软件。

这次的课程设计让我深刻的体会到,仅仅靠学习书上的知识是远远不够的,解决实际的问题,是需要真正理解知识。

在考虑问题时候,既然认真计算每个细节,又要考虑整体的可行性,如主电路中电感的取值等等,会间接影响到最后系统的稳定性。

如何正确的确定每个参数,是能否达到最优设计的关键。

在此过程中复习了自控所学的知识,对闭环控制有了更直观的了解,同时也意识到自己学的知识还不够扎实,当真正运用于实际问题的时候就出现了困难,理论与实际相结合是非常重要的。

除此之外,此次课程设计还提高了我查阅资料的能力,有些知识并不能在现有书本上找到,需要自己去借阅图书,上网查找其他的学术文章作为参考。

也为之后的毕业设计打下了一定的基础。

参考文献[1]王中鲜,赵魁,徐建东.MATLAB建模与仿真应用教程[M].2版.机械工业出版社.2014[2]魏艳君,李向丽,张迪.电力电子电路仿真:MATLAB和PSpice应用[M].机械工业出版社.2012[3]张占松主编《开关电源技术教程》机械工业出版社,2012[4]黄忠霖,周向明主编《控制系统MATLAB计算及仿真实训》国防工业出版社[5]陈丽兰主编《自动控制原理》电子工业出版社,2006[6]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2002:258~263.[7]张占松,张心益.开关电源技术教程:机械工业出版社2012.8。

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