动态可重构PID控制器的设计

论文摘要

本文根据DC/DC转换器的基本原理,采用TMS320C2000和F28044芯片构建了数字DC/DC转换器,通过分析数字DC/DC转换器的结构和原理,研究了其内部的比例-积分-微分（PID）控制器。重点研究了数字PID控制器的内部结构以及PID控制器内部的三个参数：比例系数、积分系数和微分系数。通过采集不同的系数参数值下的输出电压的数据,采用Gnuplot软件比较分析得出,比例系数越大,输出电压上的噪声就越大；积分系数越大,响应速度就越快；微分系数越大,输出电压将减小的结论。根据PID控制器中比例系数、积分系数和微分系数对输出电压的不同影响,以及瞬态响应过程中输出电压的特点,将瞬态响应过程分成低电流、快速响应、低噪声和高电流四个模式。根据四种模式下对三个系数的不同要求,设定了不同模式下的比例系数、积分系数和微分系数的值。在CCS中通过C语言修改和编写DSP内部语言,并烧入DSP,得到数字DC/DC转换器在1.5V直流输出电压下的响应速度为327.7us,噪声为86mV,并实验验证了在数字DC/DC转换器中,数字PID控制器是动态的、可重构的。不同的PID参数设定体现了不同的控制特性,得到不同的输出电压特性。经过比较不同模式得到的输出电压波形,验证了本文设计的四种模式的PID控制器得到的输出电压结果结合了快速响应模式和低噪声模式的优点,体现了其优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作和论文结构
• 第二章 DC/DC转换器的基础知识
• 2.1 模拟DC/DC转换器
• 2.1.1 buck转换器
• 2.1.2 boost转换器
• 2.1.3 buck-boost转换器
• 2.2 DC/DC转换器的调制方式
• 2.3 数字DC/DC转换器及实现方式
• 2.4 本章小结
• 第三章 PID控制器的基础知识
• 3.1 PID控制器基本知识
• 3.1.1 PID控制器基本结构
• 3.1.2 几种常见的PID控制算法
• 3.2 数字PID控制器以及实现方式
• 3.3 本章小结
• 第四章 动态可重构PID控制器的设计
• 4.1 数字DC/DC转换器的实现
• 4.2 数字DC/DC转换器中动态可重构PID控制器的原理分析
• 4.2.1 数字DC/DC转换器内部开发流程
• 4.2.2 可重构PID控制器的实现
• 4.3 动态可重构PID控制器的设计及实现
• 4.3.1 动态可重构PID控制器的设计流程
• 4.3.2 动态可重构PID控制器的实现
• 4.4 实验结果
• 工作总结
• 致谢
• 参考文献