1 双闭环F-PID 控制器的设计与实现
本文提出的控制方法直接以负载电流作为反馈量直接控制控制器的占空比输出值，从而避免了传统控制器由于电流采样点位置而造成的问题。
Matlab作为领先的控制算法设计仿真工具，特别是其中包含有模糊控制工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)和Simulink设计仿真工具。所以本文中采用Matlab作为控制系统的控制器部分的设计仿真工具。
本控制器的SimuLink框图如图2。其中输出电压标定后作为外环的反馈量以稳定输出电压，输出电流标定后作为内环的反馈量以加快负载变化响应。外环电压控制器即AVR采用F-PID控制器而内环电流控制器ACR采用传统的PID控制器以达到控制器复杂度和性能的折中。ACR的输出经过PWM调制后作为Buck变换器MOSFET的驱动信号。
图2 控制器模块
本控制器为了满足VRM对于输出电压精确度的高要求，遂让F-PID控制器工作电压区间较小以提高输出电压精确度。AVR采用F-PID和传统PID的双控制器相互切换的结构，如图3所示。其中传统PID控制器在输出电压误差非常大时进行控制，F-PID控制器在输出电压误差在一定限度内时进行控制。F-PID控制器中的模糊控制器采用典型的两输入三输出设计，如图4所示。输入量分别为电压误差E 和电压误差变化率EC。输出量分别为传统PID控制器的KP，KI，KD的调整系数KKP，KKI，KKD。这样可以使模糊控制器自适应PID参数的设定值，而不用一同调节其中参数。由于直接由变换器输出电压进行微分得到的直接误差变化率极易受外部干扰出现很大的尖峰且直接误差变化率变化范围非常大达到正负1e13以上。所以本课题没有采用微分得到的直接误差变化率作为模糊控制器EC输入信号，而是对其采取了取常用对数并保持原来正负的方法重新标定，如图5所示。在微分前加入低通滤波器以及在微分后加入一阶采样保持器的方法滤除过大尖峰的办法弱化并消除干扰的影响。
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