DC-DC变换器的切换系统建模与控制研究(4)
1.2.1 PID控制
PID控制(Proportion integration and differential control)是控制系统中最普遍的一种控制方式，它的主要优点就是被控系统可以完全是一个“黑盒子”，不需要理解内部的结构。PID控制有提高系统稳态性能的优点，在提高系统动态性能的方面，也具有相对的优越性。值得提出来的是，在当今应用的工业控制器中，有大半数以上都是采用了PID控制或者是变形PID控制方案[3]。PID控制器中比例、积分和微分这些参数的选择，一般是通过仿真给出的优化参数，并在现场调试中得到了最后确定。 PID控制在电力电子变换器中也得到广泛的应用，并且基于PID控制构建了许多 PWM控制的芯片。从刚开始的输出电压单环PID控制，到后来的输出电压和输入电流双环PID控制。PID控制的反馈量就是输出误差，所以说控制效果还是相对滞后，大范围动态控制效果也不是相当的理想。
1.2.2 鲁棒控制
鲁棒控制[1]前前后后经过了十多年的发展，最终取得的主要成果有: 控制理论，结构奇异值分析以及综合、频域加权LQG和Kharitonov区间理论。鲁棒控制方法对控制对象.的模型精度的要求并不是很高，而且能有效地克服外界的扰动，所以说也很适合DC-DC变换器的控制。DC-DC变换器的线性化小信号模型是基于某一特定工作状态下的，其模型参数和结构都是依赖于变换器的电路参数、输入电压和负载以及变换器的工作方式。模型结构的改变主要是因为变换器的连续和非连续两种不同工作方式的存在。在比较简单的情况下，可以直接地将输入电压和负载扰动看作对线性化小信号模型的扰动信号，从灵敏度最小化的角度开始，将控制器的设计转变为标准的 。假如说采用传统的线性化小信号的模型，工作状态对模型参数和结构的影响可以分别看作是模型的结构不确定性和非结构性不确定性。
1982年Doyle提出的结构奇异值理论(又称为声理论)近年来在相关领域受到高度重视。它是把系统的确定部分和摄动部分进行了关联重构，来隔离所有的摄动，转而处理块对角有界摄动的问题，此方法将鲁棒性能问题转换成为鲁棒稳定性的问题，因此该理论很好的补充了 控制的缺陷。在最近的发展中结构奇异值理论也被广泛应用于DC-DC变换器的控制，来处理一些结构不确定的问题。
1.2.3 最优控制
最优控制(Optimal control)是50年代随着空间技术的迫切需求而不断发展起来的，它是现代控制理论的重要组成部分，也是目前多种现代控制理论中应用最广泛且最为成熟的一个分支[16]。现在最优控制已经成功应用于众多的领域，比如说航天航空系统的制导和控制以及电力系统中发电机组的综合控制、发电机制动电阻的最优时间的控制等等。最优控制目标函数的选取决定于设计者的控制目的。如果选时间，则为时间的最优控制；如果选动态性能，则为动态性能的最优控制：如果选谐波含量，则为谐波抑制的最优控制，由此便知最优控制在电力电子变换器中具有非常广阔的应用空间。
P Mdiya尝试着将最优控制引入到电力电子变换，并以Buck变换器、Boost变换器和Buck/boost变换器作为了分析的对象，选定输出电压误差二次函数作为了最优控制的目标函数，详细分析了开关周期二次函数、变换器能量二次函数以及开关时间二次函数等在不同情况下的变换器的动态特性和稳定性。
需要指出的是，最优控制是从精密的数学模型中逐渐推导计算出来的，当变换器的建模存在一定的偏差时，将对变换器控制系统的性能产生明显的影响，使变换器的动态品质逐渐恶化。