电源控制器PID参数CAE系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

开关电源在工作时有功率开关管开通和功率开关管关断两种状态，当功率开关管开通时，功率开关管上的电压接近为零，功率开关管上的损耗很小；当功率开关管关断时，流过功率开关管上的电流接近为零，功率开关管上的损耗同样很小，所以开关电源相比传统的线性电源来说，效率很高。同时，开关电源不仅在效率上有优势，在体积、重量上与传统的线性电源相比也具有无与伦比的优势，因此，开关电源占据了电源市场绝大部分的份额，在各行各业中得到了应用。开关电源性能的提升将促进各行各业的发展，所以，近些年，学者们掀起了对开关电源研究的狂潮。

开关电源的控制作为开关电源系统中不可或缺的一部分，自然也是研究的热点之一。在电力电子这个行业，几乎所有开关变换器都是采用的pid控制技术。pid控制器是通过所控制变量的理想值与实际值之间的误差来对占空比进行动态调节，从而实现对变量的控制，对于变换器的模型并不依赖。所以pid控制器具有系统设计简单，对类型相同，仅仅模型不同的系统适应性好等优点。传统的pid参数整定是对系统各个环节进行评估，通过试凑来整定pid参数，当系统是线性时不变的系统时，这种整定具有较好的控制效果。但是当系统环路经常发生变化时，这样整定出来的pid参数具有很大的缺陷，响应速度较慢，无法满足开关电源日益提高的动态响应和控制精度要求，而且这种整定方法带着“半经验色彩”并不能保证开关电源可以长久使用而不出现问题，对开关电源的性能提高是一个很大的阻碍。因此，研究新的开关电源pid参数整定方法迫在眉睫。

国外对pid控制器的研究较早，当然对其参数整定方法也起步较早。在20世纪中期就开始改进pid控制，并将一些研究成果运用到工业中。在1942年，ziegler和nichols研究出了z-n整定公式，1953年，cohen和coon将z-n公式进行了改进，在此基础上提出了c-c整定公式，c-c公式在整定过程中考虑了时滞，使整定得到的参数更加可靠，并且第一次在控制领域得到了运用。由于常规的pid控制器参数的整定依靠的技术人员的经验，操作人对整个回路是否熟悉，操作过程与操作条件是否频繁变化都影响着最终参数的整定结果。这种不稳定的整定结果一直持续到1984年。在1984年，瑞典的学者astrom提出了基于继电反馈的pid参数自整定方法。近些年来，国外对pid参数的整定有了更大的进步，从最开始将模糊控制技术与pid参数整定相结合得到模糊pid控制，专家经验与pid参数整定相结合得到专家pid控制到后来的基于人工神经网络，遗传算法等模糊复合控制技术，对pid控制系统的响应速度、稳定性等有了极大的提升。

2. 研究的基本内容与方案

设计主要内容：

①建立精确的开关电源模型，考虑各种元件的寄生参数，使得模型更加接近现实，并推导出其传递函数；

②对影响整个开关电源系统性能的因素进行分析，并给出这些因素将会对系统性能造成怎样的影响，通过实验仿真进行验证；

3. 研究计划与安排

3.20~3.31：完成开关电源建模部分，并进行验证；

4.1~4.7 ：完成软件编程的时域图绘制部分；

4.8~4.14 ：完成软件编程的频域图绘制部分；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]韩京清. 从pid技术到“自抗扰控制”技术[j]. 控制工程,2002,03:13-18.

[2]李银伢. 满意pid控制器设计理论[d].南京理工大学,2006.

[3]schei ts. a method for closed loop automatic tuning of pid controllers[j]. automatic,1992, vol.28: 587-591.