1、1. 設計要求（1） 輸入電壓范圍為50-98V，輸出電壓為100V，額定負載下輸入電流20A；（2） 紋波（峰峰值）不超過1%；（3） 在75V輸入條件下效率大于96%。2. boost電路拓撲和各參數值 電感參數計算：選定輸入電壓為75V來計算各參數，此時穩態占空比為0.25，輸出電壓為100V，開關頻率為100KHz。為保持輸出電流連續，設電容電流增量為，應有<，其中代入可求得電感值為。在仿真中，為了保證電感電流續流，我們取。電容參數計算：電容的選擇主要是考慮紋波小于1%，即1V，根據boost電路的紋波計算公式：可以推出在仿真中，為了確保輸出電壓紋波小于設定值，C取。3. PID

2、控制器的boost電路仿真用PID控制器控制的閉環boost電路的原理圖如圖3.1所示圖3.1 PID控制的閉環boost電路原理圖經過小信號建模可得開環傳遞函數為代入數據可得 在matlab中輸入下面的程序作出bode圖3.2num=-4.74e-4 133.34;den=1.78e-8 3.56e-6 1;margin(num,den);圖3.2 開環系統bode圖 由圖可知，系統的幅值裕度為，相位裕度為，剪切頻率為。下面進行超前PD校正，使前向通道傳遞函數滿足。超前PD校正裝置傳遞函數是超前PD校正裝置增加的相角為則有設定超前PD校正后的剪切頻率為1/5的開關頻率，即剪切頻率為20kHz

3、，再由公式得。令超前PD校正裝置,校正裝置的轉折頻率為可以求出得到校正不含增益的校正裝置現在算增益K值，用上式校正裝置對系統進行校正，程序如下：num=conv(4.511e-5 1,-4.74e-4 133.34);den=conv(1.396e-6 1,1.78e-8 3.56e-6 1);margin(num,den);運行程序得到bode圖如圖3.3所示：圖3.3 用不含增益的超前PD校正裝置校正的系統bode圖加上校正裝置的系統k值后，系統的穿越頻率應為設定的頻率，在圖3.3中找出在頻率處的幅值，由于在圖中1.26不好選定，就選出一個大致的1.17來參考，可以看出在不加k校正后系統的

4、幅值大概為，加上k后應該有可以算出k為0.339。所以超前PD校正裝置為在matlab中運行下面程序看經過超前校正后的bode圖3.4：num=conv(1.529e-5 0.339,-4.74e-4 133.34);den=conv(1.396e-6 1,1.78e-8 3.56e-6 1);margin(num,den);圖3.4 超前校正后系統的bode圖可以看出進行超前校正后幅值裕度：相角裕度：剪切頻率： 經驗證，超前PD校正為有差校正，穩態后并非達到100V，為了減小系統的靜差，增加PI校正環節。PI環節的傳遞函數為由于PD校正已經將系統校正為穩態系統，故PI校正不應影響到系統中的中

5、高頻特性，因此PI校正主要對系統低頻起作用，根據經驗可知，這里取。得到PI環節為最后根據實際仿真波形對PD,PI各環節參數進行微調，最后確定4.系統仿真Matlab系統仿真圖如圖4.1所示圖4.1 matlab系統仿真圖在50V輸入條件下，對系統進行仿真，得到仿真圖4.2圖4.2（a）50V輸入電壓下系統的輸出圖4.2(b) 50V輸入電壓下輸出的紋波在75V輸入條件下，對系統進行仿真，得到仿真圖4.3圖4.3（a） 75V輸入電壓下系統的輸出圖4.3（b） 75V輸入電壓下輸出的紋波在98V輸入條件下，對系統進行仿真，得到仿真圖4.4。圖4.4（a） 98V輸入電壓下系統的輸出圖4.4（b）

6、 98V輸入電壓下輸出的紋波上面這幾個圖能看出，輸入電壓變化時，波形很穩定，三個波形都差不多，超調大概在10%左右，稍微有點大，紋波比較小，在0.1V以內。5. fuzzy控制器的boost電路仿真用fuzzy控制器控制的boost閉環電路圖如圖5.1所示。圖5.1 fuzzy控制器控制的閉環boost電路原理圖本系統的模糊控制器采用二輸入-一輸出，變量的模糊集論域都選擇為-1,1，采用常用的三角形隸屬度函數。在matlab中建立fuzzy文件，兩輸入分別為誤差E和誤差變化量EC。圖5.2 matlab建立fuzzy文件對于輸入和輸出量都分別用NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB七個變量來描

7、述，各個變量的隸屬度函數如圖5.3所示。圖5.3（a） 輸入變量E的隸屬度函數圖5.3（b） 輸入變量EC的隸屬度函數圖5.3（c） 輸出變量的隸屬度函數接著根據專家經驗和系統的偏差類型確定規則庫，規則庫設計如表1所示表1 fuzzy控制器的規則庫NBNMNSZPSPMPBNBNBNBNBNMNMNSZNMNBNBNBNMNSZPSNSNBNMNMNSZPSPMZENBNSNSZPSPMPBPSNMNSZPSPMPBPBPMNSZPSPMPBPBPBPBZPSPMPMPBPBPB將隸屬度函數與規則庫輸出fuzzy文件，得到控制器。在調試中，需要調節的是誤差E和誤差EC的增益，以使fuzzy控制

8、器的輸入量落在設定的域中，加限幅是為了防止輸入量突然增大對輸出的影響。在純fuzzy控制器作用下，主電路在輸入電壓偏大或偏小時輸出會出現靜差，為了使輸出電壓穩在設定的100V，在主電路的輸出與輸入之間加上一個積分環節。令boost電路的輸入電壓分別為50V,75V,98V，輸出波形如下圖所示。圖5.4（a）50V輸入電壓下系統的輸出圖5.4（b）50V輸入電壓下的紋波圖5.5（a）75V輸入電壓下系統的輸出圖5.5（b）75V輸入電壓下的紋波圖5.6（a）98V輸入電壓下系統的輸出圖5.6（b）98V輸入電壓下紋波從波形圖可以看出，fuzzy控制器很好的滿足了要求，沒有什么超調，紋波也小。6.

9、 總結 通過本次的大作業，學習到了很多東西，首先是對軟件有了進一步的了解和熟悉，對matlab的simulink模塊和fuzzy控制器有了更深的了解，提高了通過仿真波形分析問題的能力，從有很多小問題到慢慢能出波形，再到最后波形的調試這個過程都是很值得體會的，里面有很多有趣且有用的東西。另外，PID的仿真將自動控制原理和電力電子技術結合在一起，對整個仿真都有了更深的認識，使我更加進一步感受到了學科間關系和關聯，促進了知識的融會，增強我對所學知識的運用能力，提高了思考問題和解決問題的能力。而fuzzy的仿真讓課堂上學的知識來學以致用，加深了我對課堂上知識的理解，對模糊控制也有了一個更深層次的了解。這次大作業收獲還是挺大的。 最后，特別感謝XX師哥和師姐耐心的講解和解答，也感謝XXX老師課上的精心指導。參考文獻1 徐德鴻，電力電子系統建模及控制，機械