3用MATLAT仿真开环BODE图:
Gtfco
v2405e5118e8025e41margi
Ggrid
图5开环BODE图由BODE图可知:相位裕度为Pm741deg,截止频率wc695e4rads。虽然相位裕度满足,但剪切频率太大,不符合wc
fs
5
fs
4
的要求。
42用PID对BUCK电路进行闭环控制的设计
PI控制能同时改变系统的相对稳定性和稳态误差,但增加了响应时间;PD控制可增加系统的阻尼,改善系统的动态品质,但不改变稳态响应;PID调节则集合了PI和PD的优点。根据BODE定理,调节后的回路增益应满足20dBdec的斜率穿过剪切点wc,并且至少在剪切频率左右2wc的范围内保持此斜率不变。实际应用中,常选取
wc
fs
5
fs
4
。
f1求PID传递函数
422dB
校正后
w1
w2wc
wc
wc4040rads
k1
3校正后wc468erads,
图6加PID环节后
PID传递函数的基本形式Gpid
w1
s11s
w2
s1
KP
KIKDss
由上述知k12。在低频段,如图6所示要使BODE图迅速衰减,根据图5中所示,由20lgw1422dB,得w11288rads。此时如果不加别的环节,即低
频段才用了PI调节,相当于将剪切频率变为wc。4040rads(下移了422dB)
此时在中频段加上微分环节可以增大系统的相角裕度,改善系统的相对稳定性和动态性能,为简便计算可取w24000rads使之满足以20dBdeg的斜率穿过剪切点wc。根据以上求出的数据可得:12000776s1000025s1120096120233e4s,PID传递函数Gpidss所以KP009612,对参数进行微调,最后取KP009,KI12,KI12,KD0233e4。
KD1e4。
因为在matlab中PID模块的传递函数为KP
KPKINsKD,不是标准的ssN
KIKDs。所以取N100000,使得N对参数KP、KI、KD无影响。s
f2加PID后的BODE图用matlab画加PID后的BODE图:
Gtfco
v5e51co
vco
v2400007761000025118e8025e410margi
Ggrid
图7加PID后的BODE图
图7中,相位裕度为Pm634deg满足设计要求,截止频率wc468e3rads,满足wc
fs
5
fs
4
要求,且满足20dBdec的斜率穿过剪切点。图7中高频段
在转折频率w2e4rads时斜率变为0dB。3加PID环节后仿真图
图8加PID后仿真电路图
f4校正后电路仿真波形
(1)Ui24V时,电压电流波形仿真结果:
图9Ui24V电压电流输出波形
电压波形局部分析:
图10局部放大波形图9中,满载输出电流为1A,t01s时,由满载换为半载,半载输出电流为05A,满足设计要求。图10中,可以算出,输出稳定在12V,r