Buck变换器扰动补偿控制算法及实现

来源：农业工程学报杂志2015年第8期北京时间：

作者：丁世宏,王加典,黄振跃,赵德安,

摘要：农业装备中普遍存在多种扰动，这些扰动对Buck变换器的输出电压影响很大，传统的比例积分PI（proportional integral）控制方法较难取得满意的控制效果。针对这一问题，该文基于扰动观测理论，提出了一种抗扰动控制方法。首先，采用变参数PI控制器代替传统PI控制器，作为改进的PI控制器。该变参数PI控制器不仅具有传统PI稳定简便的特点，而且通过实时调整PI参数可使系统在不同阶段都具有较高的性能。然后，设计扰动观测器（disturbance observer，DOB）观测出参数摄动与负载变化所带来的系统扰动，将其作为补偿量补偿到前馈通道，形成复合控制器，提高系统的收敛速度与抗扰动能力。最后，通过仿真和试验，分别验证了该算法的有效性。试验证明，采用这种基于扰动补偿的复合控制器可使Buck变换器在负载突变时，恢复时间缩短了71.4%，输出电压误差减小了20.8%。在输入突变时，恢复时间缩短了58.3%，输出电压误差减小了30.0%，有效地提高了Buck变换器的稳定性和抗扰动性。该研究为提高Buck变换器的控制性能提供了参考。

关键词：控制系统, 算法, 优化, 降压变换器, 变PI控制, 扰动观测器