基于DSP的数字PID控制：DC-DC变换器设计与实验优化

本篇硕士学位论文深入探讨了"基于DSP的数字PID控制DC-DC变换器的设计"。作者周楚在瞿少成教授的指导下，针对电路与系统领域的嵌入式与电子技术研究方向，选择了DC-DC变换器作为研究对象，这是一种关键的电力电子设备，常用于调整和稳定直流电压。 论文首先介绍了DC-DC变换器的基本拓扑结构，如 Buck、Boost 或 Buck-Boost 等，以及其数学模型的建立，通过Matlab软件进行仿真，为后续基于数字PID控制的设计奠定了基础。这包括理解变换器的工作原理、控制策略以及如何利用系统函数来设计合适的PID控制器。 接着，论文详细解析了常规PID控制理论，阐述了如何通过系统函数实现PID补偿器的参数设计，以及如何将S域中的PID控制算法转化为适合于DSP平台的数字形式。作者分享了在实际应用中，如何运用DSP进行数字PID控制器的编程策略，以实现精确的闭环控制。 论文的核心部分是围绕Buck变换器展开的，设计了一套基于DSP的数字PID控制系统。作者详细描述了硬件电路设计，包括信号采集、处理和控制信号的生成，以及相应的控制程序编写。此外，还制作了试验样机，以便进行实地测试。 最后，实验部分展示了使用定频PWM技术的数字PID控制方法在Buck变换器上的效果。结果显示，这种方法显著提高了系统的可靠性、灵活性和性能，表现为稳态输出误差减小、噪声敏感度降低、动态响应快速，并且负载瞬态特性优良。 这篇论文不仅涵盖了理论分析，还包含了实际应用的实践环节，对于理解和设计高性能的DC-DC变换器有着重要的参考价值，展示了数字PID控制在现代电力电子系统中的实用性和优势。