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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:江明展
研究生(外文):Jiang, Ming-zhan
論文名稱:數位式比例-微分模糊控制器應用於直流-直流降壓轉換器之設計
論文名稱(外文):Design of DSP Based PD-like Fuzzy Controller for Buck DC-DC Converters
指導教授:陶金旺
指導教授(外文):Tao, Chin-wang
口試委員:王文俊林進燈翁慶昌莊鎮嘉陶金旺
口試委員(外文):Wang, Wen-juneLin, Chin-tengWong, Ching-changChuang, Chen-chiaTao, Chin-wang
口試日期:2012-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:降壓轉換器模糊控制比例-微分模糊控制器數位訊號處理器
外文關鍵詞:Buck ConvertersFuzzy Controlproportional-derivative-like fuzzy controller (PDFC)digital signal processor (DSP)
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本論文提出並實現以數位訊號處理器(DSP)為平台設計比例-微分模糊控制器(PDFC)應用於直流-直流降壓轉換器。為了降低模糊機制的複雜性,本文所提出的模糊控制器(PDFC)之輸入訊號設計為狀態變數的線性組合。對PDFC應用於直流-直流降壓轉換器之穩定性進行討論並與傳統PD控制器的實驗結果作比較,實驗結果證明了模糊控制器PDFC能達到更快速的暫態響應及對負載變動具有更佳的強健性。
This paper presents the realization of a proportional-derivative-like (PD-like) fuzzy controller (PDFC) for buck dc-dc converters with digital signal processor (DSP) device. To reduce the complexity of fuzzy mechanisms, the input of the proposed fuzzy controller PDFC is designed to be the linear combination of state variables. The stability of the buck dc-dc converters with PDFC is discussed. Compared to a PD controller, experimental results indicate that the PD-like fuzzy controller achieves fast transient response and is robust to variations.
摘要 I

Abstract II

目錄 III

表目錄 V

圖目錄 VI

第一章 緒論 1

1-1 啟發動機與研究目的 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究步驟 3
1-4 論文貢獻 4
1-5 文章架構 5

第二章 Buck DC-DC Converter 之基本原理 6

2-1 Buck DC-DC Converter之電路結構與原理 6
2-2 連續電流導通模式 8
2-3 連續電流導通模式與不連續電流導通模式之邊界 9
2-4 Buck DC-DC Converter 之小訊號模型 10

第三章 Buck DC-DC Converter之數位控制器設計與分析 15

3-1 數位控制系統 16
3-2 數位控制器之設計與分析 23
3-2-1 PD控制器之簡介 23
3-2-2數位PD控制器之設計 24
3-2-3模糊控制器之簡介 27
3-2-4數位PDFC之設計 35

第四章 電腦模擬結果 39

4-1 Buck DC-DC Converter之電路模擬 39
4-2 Buck DC-DC Converter之啟動暫態模擬結果 41
4-2-1啟動暫態PD控制 41
4-2-2啟動暫態PD-like fuzzy控制 43
4-3 Buck DC-DC Converter之穩態加、減載模擬結果 45
4-3-1穩態加、減載PD控制 45
4-3-2穩態加、減載PD-like fuzzy控制 47

第五章 實驗結果 49

5-1 TMS320F28335簡介 50
5-2 Buck DC-DC Converter控制系統硬體電路設計 51
5-2-1 Buck電路、電壓回授電路與閘極驅動電路 51
5-2-2外部濾波電路 53
5-3 軟體控制流程與程式撰寫 54
5-4 實驗波形 57
5-2-1啟動暫態 57
5-2-2穩態加、減載 58

第六章 結論與未來展望 62

6-1 結論 62
6-2 未來展望 63

參考文獻 64

表目錄

表 I Buck DC-DC Converter元件參數值 16
表 II 光耦合器真值表 53
表 III PD-like fuzzy控制系統之特徵值 60
表 IV PD控制器與PDFC在Buck DC-DC Converter系統模擬與實驗結果比較表 61

圖目錄

圖 2.1 Buck DC-DC Converter 6
圖 2.2 (a)開關導通狀態(b)開關截止狀態 8
圖 2.3 (a)電感電流邊界示意圖(b)電感電流 10
圖 2.4 (a)開關導通(b)開關截止 11
圖 3.1 Buck DC-DC Converter之數位控制系統架構 15
圖 3.2 Buck DC-DC Converter數位控制系統方塊圖 16
圖 3.3 數位-類比轉換器的零階保持器模式 17
圖 3.4 DPWM工作原理 18
圖 3.5 連續系統之PD控制架構圖 24
圖 3.6 模糊邏輯控制系統之基本架構 29
圖 3.7 常見之歸屬函數圖形(a)單值形(b)三角形(c)梯形(d)高斯型 31
圖 3.8 數位PDFC結構圖 35
圖 3.9 數位PDFC之輸入與輸出歸屬函數 36
圖 4.1 Buck DC-DC Converter在PD控制下之模擬電路圖 40
圖 4.2 Buck DC-DC Converter在PD-like fuzzy控制下之模擬電路圖 40
圖 4.3 PD控制下Buck DC-DC Converter標準輸入電壓之啟動暫態波形 41
圖 4.4 PD控制下Buck DC-DC Converter輸入電壓變動之啟動暫態波形 42
圖 4.5 PD-like fuzzy控制下Buck DC-DC Converter標準輸入電壓之啟動暫態波形 43
圖 4.6 PD-like fuzzy控制下Buck DC-DC Converter輸入電壓變動之啟動暫態波形 44
圖 4.7 PD控制加載100%時之電感電流、輸出電壓及輸出電流波形 45
圖 4.8 PD控制減載50%時之電感電流、輸出電壓及輸出電流波形 46
圖 4.9 PD-like fuzzy控制加載100%時之電感電流、輸出電壓及輸出電流波形 47
圖 4.10 PD-like fuzzy控制減載50%時之電感電流、輸出電壓及輸出電流波形 48
圖 5.1 Buck控制系統實驗裝置圖 49
圖 5.2 TMS320F28335之系統方塊圖 50
圖 5.3 TMS320F28335之實體電路結構 51
圖 5.4 Buck電路、電壓回授電路與閘極驅動電路之電路設計圖 51
圖 5.5 AD202內部電路結構圖 52
圖 5.6 光耦合器內部電路結構圖 52
圖 5.7 外部濾波電路設計圖 53
圖 5.8 TMS320F28335標準程式開發流程 54
圖 5.9 CCS v3.3程式編譯開發環境 55
圖 5.10 系統主程式控制流程圖 56
圖 5.11 PD控制下Buck DC-DC Converter之啟動暫態波形 57
圖 5.12 PD-like fuzzy控制下Buck DC-DC Converter之啟動暫態波形 57
圖 5.13 PD控制下Buck DC-DC Converter之穩態加、減載波形
(a)減載(1 V/div, 1 ms/div) (b)加載(1 V/div, 1 ms/div) 58
圖 5.14 PD-like fuzzy控制下Buck DC-DC Converter之穩態加、減載波形
(a)減載(1 V/div, 1 ms/div) (b)加載(1 V/div, 1 ms/div) 59

[1]N. Kondrath and M. K. Kazimierczuk, "Loop Gain and Margins of Stability of Inner-Current Loop of Peak Current-Mode-Controlled PWM DC-DC Converters in Continuous Conduction Mode," IET, Power Electron., vol. 4, no. 6, pp. 701-707, 2011.

[2]S. Kapat and P. T. Krein, "Formulation of PID Control for DC-DC Converters Based on Capacitor Current: A Geometric Context," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 3, pp. 1424-1432, 2012.

[3]E. Jayashree and G. Uma, "Analysis, Design and Implementation of a Quasi-Resonant DC-DC Converter," IET, Power Electron., vol. 4, no. 7, pp. 785-792, 2011.

[4]N. Kondrath and M. K. Kazimierczuk, "Control Current and Relative Stability of Peak Current-Mode Controlled Pulse-Width Modulated DC-DC Converters without Slope Compensation," IET, Power Electron., vol. 3, no. 6, pp. 936-946, 2010.

[5]C. Yu and K. Yong, "The Variable-Bandwidth Hysteresis-Modulation Sliding-Mode Control for the PWM-PFM Converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 10, pp. 2727-2734, 2011.

[6]S. Concepción Huerta, P. Alou, J. A. Oliver, O. Garcia, J. A. Cobos and A. M. Abou-Alfotouh, "Nonlinear Control for DC-DC Converters Based on Hysteresis of the Current With a Frequency Loop to Operate at Constant Frequency," IEEE Trans. Industrial Electron., vol. 58, no. 3, pp. 1036-1043, 2011.

[7]W. Y. Wang, H. H. C. lu, W. Du and V. Sreeram, "Multiphase DC-DC Converter with High Dynamic Performance and High Efficiency," IET, Power Electron., vol. 4, no 1, pp. 101-110, 2011.

[8]P. J. Liu, W. S. Ye, J. N. Tai, H. S. Chen, J. H. Chen and Y. J. E. Chen, "A High-Efficiency CMOS DC-DC Converter with 9-us Transient Recovery Time," IEEE Trans. Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 59, no. 3, pp. 575-583, 2012.

[9]Cheng-Hao Huang, Wen-June Wang and Chih-Hui Chiu, "Design and Implementation of Fuzzy Control on a Two-Wheel Inverted Pendulum," IEEE Trans. Industrial Electron., vol. 58, no. 7, pp. 2988-3001, 2011.

[10]C. W. Tao, Jinshiuh Taur, Chen-Chia Chuang, Chia-Wen Chang and Yeong-Hwa Chang, "An Approximation of Interval Type-2 Fuzzy Controllers Using Fuzzy Ratio Switching Type-1 Fuzzy Controllers," IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, vol. 41, no. 3, pp. 828-839, 2011.

[11]C. W. Tao, J. S. Taur, Tzuen Wu Hsieh and C. L. Tsai, "Design of a Fuzzy Controller with Fuzzy Swing-Up and Parallel Distributed Pole Assignment Schemes for an Inverted Pendulum and Cart System," IEEE Trans. Control Systems Technology, vol. 16, no. 6, pp. 1277-1288, 2008.

[12]Liping Guo, J. Y. Hung and R. M. Nelms, "Evaluation of DSP-Based PID and Fuzzy Controllers for DC-DC Converters," IEEE Trans. Industrial Electron., vol. 56, no. 6, pp. 2237-2248, 2009.

[13]C. W. Tao and Jin-Shiuh Taur, "Flexible complexity reduced PID-like fuzzy controllers," IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, vol.30, no.4, pp.510-516, Aug 2000.

[14]N. Mohan, Tore M. Undeland and William P. Robbins, Power electronics : converters, applications, and design, 3rd ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2003.

[15]R. D. Middlebrook and S. Cuk, Advances in switched-mode power conversion. Pasadena, CA. (490 S. Rosemead Blvd., Suite 6, Pasadena 91107): TESLAco, 1981.

[16]P. T. Krein, J. Bentsman, R. M. Bass and B. L. Lesieutre, "On the Use of Averaging for the Analysis of Power Electronic Systems," IEEE Trans. Power Electron., vol. 5, no. 2, pp. 182-190, 1990.

[17]C. T. Chen, Linear system Theory and design, 3rd ed.: Oxford University Press, 1999.

[18]孫宗瀛,楊英魁,“Fuzzy 控制理論實作與應用”,全華圖書股份有公司,1994。

[19]L. A. Zedah, “Fuzzy Sets”, Information and Control, Vol. 8, No. 3, pp. 338-35, 1965.

[20]王文俊,“認識 Fuzzy-第三版”,全華圖書股份有公司,2005。

[21]吳駖,“MATLAB 7.X 與基礎自動控制-第二版”,統一元氣資產管理股份有限公司,2009。

[22]林飛,杜欣,“電力電子應用技術的MATLAB仿真”,中國電力出版社,2009。

[23]蘇奎峰,呂強,“TMS320x28xxx原理與開發”,電子工業出版社,2009。

[24]eZdsp F28335 Technical Reference. SPECTRUM DIGITAL, 2007.

[25]張義和,陳敵北,詹健良,“例說Protel 99SE”,新文京開發出版股份有限公司,2004。

[26]AD202 Date Sheet Rev D. Analog Devices, 2002.

[27]UA741CN Date Sheet. STMicroelectronics, 2009.

[28]TLP250 Date Sheet. TOSHIBA, 2002.

[29]Code Composer Studio Development Tools v3.3 Getting Started Guide. Texas Instruments, 2006.

[30]eZdspTM F28335 User Manual Version 2.0. 長庚大學 EC&EA Lab.,2010.

[31]張佑榮,“以數位訊號處理器為基礎之太陽能發電系統之研製”,國立台灣科技大學電機工程研究所碩士論文,中華民國九十五年七月。

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