FPGA实现的PI滑模控制在DC/DC变换器中的应用研究

"基于FPGA的比例积分滑模控制DC/DC变换器研究" 本文是一篇关于电力电子技术领域的学术论文，主要探讨了如何使用基于Field-Programmable Gate Array（FPGA）的比例积分滑模控制（Proportional Integral Sliding Mode Control, PISMC）来优化DC/DC Buck变换器的性能。DC/DC变换器广泛应用于各种电子设备中，其性能直接影响到系统的稳定性和效率。 首先，论文针对DC/DC Buck变换器的状态方程，提出了一种新的控制策略——电感电流、输出电压及其积分的线性组合滑模面。这种滑模面的设计旨在提高系统的动态响应和控制精度。滑模控制是一种非线性的控制方法，具有良好的鲁棒性，能够应对系统参数变化、供电电压波动以及外部干扰。 接着，作者们通过理论分析证明了所设计的PISMC的存在条件和稳定性条件。这意味着在特定条件下，这种控制策略可以确保系统的稳定运行。同时，他们利用FPGA作为控制器的硬件平台，构建了一个实际的Buck变换器实验系统，从而验证了理论设计的有效性。 实验结果表明，采用PISMC的Buck变换器相比于传统的双闭环PI控制，其鲁棒性更强，对系统参数变化、电源电压变化和外部干扰的适应性更好。此外，PISMC还具备更快的动态响应速度和更高的控制精度，这对于实时性和稳定性要求高的应用至关重要。 本研究由国家自然科学基金资助，作者团队包括黄忻、汪健、陈宗祥和刘雁飞。其中，陈宗祥是通讯作者，他和刘雁飞都是电力电子技术与功率变换领域的专家。他们的工作不仅深化了对DC/DC变换器控制理论的理解，也为实际应用提供了新的解决方案。 这项研究为FPGA在电力电子控制中的应用开辟了新的途径，尤其是在提升DC/DC变换器性能方面，具有重要的理论价值和实践意义。通过采用滑模控制策略，设计者可以更有效地应对系统不确定性，从而提高整体系统的稳定性和效率。