應用PIC微控制器實現模糊控制電源轉換器

Fuzzy Controller of Buck Converter Using a PIC18F452 8-bit Microcontroller

黃信華(Hsing-Hua Huang)

指導教授 ： 練光祐

中原大學/工學院/電機工程研究所/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6840/cycu200700848

摘要

本論文中以Microchip公司所生產八位元PIC微控制單元實現降壓式直流電源轉換器，利用PIC18F452將實作電路所需應用的硬體（例如數位類比轉換（ADC）、脈波寬度調變（PWM）…等功能）皆整合於PIC18F452微控制器內，且價格低廉及容易使用的優點。本文首先利用不連續系統單時間尺度平均法（AM-OTS-DS）得到降壓式DC-DC電源轉換器在工作週期內的非線性數學模式，接著我們將此數學模式以T-S模糊模式表示，以模糊理論探討其輸出穩壓問題。 為克服輸出穩態誤差，外加一誤差狀態於系統的狀態方程式中，推導出「積分型T-S模糊控制器」，利用線性矩陣不等式（LMI）設計控制單元的增益。最後以電子電路實現電源轉換器，將PIC微控制器實現此積分型模糊控制器，證明使用價格低廉的8位元微控制器設計降壓型電源轉換控制器，在負載變化變動下也可以達到理想的穩壓效果。

關鍵字

電源轉換器 ； 模糊控制 ； 微控制器 ； PIC

並列摘要

In this thesis, we use an 8-digits PIC18f452 microprocessor unit manufactured by Microchip to realize buck DC/DC converter. This is because PIC18f452 consists of all the required hardware including A/D converter, PWM, and etc. inside PIC18f452. Using AM-OTS-DS method to obtain the nonlinear dynamics of DC/DC converter. Due to the highly nonlinearity of the converter under load change, T-S fuzzy based control theory for output voltage regulation is used.
To eliminate the steady-state error, an additional error state is added in the system dynamic model, and therefore, derived an “Integral T-S Fuzzy Controller” with control gains designed via linear matrix inequalities (LMIs). Finally, converter is realized using electrical circuit and PIC microcontroller is used to realize integral fuzzy controller. The results show that using low price 8-digital microcontroller can achieve good stabilization performance under varying load change.
keyword：PIC；microcontroller；Fuzzy Control；DC/DC converter
II

並列關鍵字

Fuzzy Control ； PIC ； microcontroller ； DC/DC converter

參考文獻

[3] L. A Zadeh, “Fuzzy set,” Inform control, vol. 8, pp. 338-352, 1965

[4] T. Takagi and M. Sugeno, “Fuzzy identification of system and its application to modeling and control,” IEEE Trans. Systems Man Cybernet. SMC-15, pp. 16-132, Jan./Feb. 1985.

[5] K. Y. Lian, C. S. Chiu, T. S. Chiang and P. Liu, “LMI-based fuzzy chaotic synchronization and communication ,” IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 9, no. 4, pp. 539-553, 2001.

[11]劉文楷，“應用於大學工程教育與快速雛形製作的多功能泛用型微控制器研究開發”，元智大學機械系碩士論文，2002。

[14]郭朝生，“升降壓型電源轉換器之T-S模糊模式控制”，中原大學電機工