高負載變動模擬

在高負載變動情況下其輸出狀態如圖 4.3.5 及圖 4.3.6，順滑函數與控制輸入 之模擬結果如圖 4.3.7。

圖 4.3.5高負載變動之輸出電流

圖 4.3.4 低負載變動之負載估測值

圖 4.3.7 高負載變動之順滑函數與控制輸入 圖 4.3.6 高負載變動之輸出電壓

由圖 4.3.7(b)可知，在高負載變動之狀況下，工作週期更需提高以提升輸出電 流。負載估測值與實際負載(RL=1.25)相當接近，如圖 4.3.8。

本節模擬以加入 PWM 訊號來控制開關切換，使其電路行為更接近實際降壓 型直流轉換器，且其結果與理論值亦十分接近。在本章中，利用降壓型直流轉換 器非理想數學模型做數值模擬，並使用 Simpowersystems 套件建立實際降壓型直 流轉換器電路做模擬，其模擬結果與理論值相比較，在負載變動下系統輸出均能 達到穩定，且在順滑模態下，均能保持在順滑層內。

圖 4.3.8 高負載變動之負載估測值

第五章 第五章 第五章

第五章 結論與未來展望 結論與未來展望 結論與未來展望 結論與未來展望

本論文利用既有積分式順滑模態控制器設計，並加入一階微分估測器來估測 負載值，除了不用事先求得不確定量之上限外，所得估測值能掌握不確定量之變 動，因此能降低不確定量之影響。在選定順滑函數後加入輸出電壓與期望電壓值 之誤差積分項，並利用順滑層以抑制跳切現象產生，且讓系統軌跡在有限時間內 進入順滑層。順滑函數控制目的並不是把系統軌跡控制到原點，當負載變動時系 統軌跡離開順滑層，待負載估測穩定後，將在有限時間回到順滑層。當系統軌跡 穩定在順滑層內，代表輸出電壓控制到期望電壓值，達成所要求之控制目的。此 外改變控制器之相關參數可以改善系統之暫態響應。

利用 Simpowersystems 套件建立之降壓型直流轉換器電路，其模擬結果與理 論值相當接近。在輕載或重載情況下，控制器仍能將輸出電壓控制到期望電壓值。

負載估測器對於估測負載變動與實際上的負載值很接近，在實現上須付出額外的 硬體來設計此一階微分估測器。此外在與未加負載估測之順滑模態控制器比較 下，在系統啟動時進入穩態較緩慢外，對於不確定量仍能保有其強健性。未來發 展可朝改進負載估測速度方面著手，在系統啟動時及負載變動時，使系統能快速 達到穩態。

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附錄 附錄 附錄

附錄 A MATLAB/SIMULINK 模擬方塊圖 模擬方塊圖 模擬方塊圖 模擬方塊圖

如圖 A.1 所示，為系統方塊圖，分為四部分，Buck Converter 方塊，Controller 方塊，Estimator 方塊以及 Load 方塊。

圖 A.1 系統方塊圖

圖 A.2 降壓型直流轉換器之數值模型

圖 A.3 順滑模態控制器

圖 A.4 一階微分估測器

圖 A.5 利用 SimPowerSystems 套件建立降壓型直流轉換器電路