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《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Experimental Investigation and Comparative Analysis of PI, ADRC, and ANN Techniques-Based Voltage Regulation in a Two-Phase Interleaved Boost Converter

　　

摘要

本研究分析了一款两相交错升压变换器。将该变换器在输出电压调节方面的性能分别与比例-积分（PI）控制、自抗扰控制（ADRC）和人工神经网络（ANN）技术进行了对比。与ADRC和PI控制器相比，ANN控制器在负载瞬态条件下实现了更快的输出电压跟踪，并且输出电压的稳态误差更小。三种控制技术的比较分析在MATLAB/Simulink环境中进行。ANN控制器实现了最低的稳态误差，为0.021%，而ADRC和PI控制器的稳态误差分别为0.20%和0.42%。与传统的PI控制器相比，稳态误差降低了约95.0%，与ADRC相比降低了89.5%，从而证明了基于ANN的控制方法具有卓越的稳态调节能力。比较分析表明，在所研究的各种控制方法中，ANN控制器具有最短的调节时间和负载扰动恢复时间。与PI控制器相比，ADRC的调节时间减少了约48.25%，而ANN控制器与PI控制器相比减少了近70.80%，与ADRC相比减少了43.58%。结果定量地表明，在相同的操作条件下，基于ANN的控制器在快速恢复时间方面具有卓越的负载扰动响应能力。为了对该变换器进行实时分析，开发了一台总功率约150W的两相交错升压变换器原型。硬件实现及其控制通过使用TMS320F28379D数字信号处理器完成。实验装置所得到的结果验证了实时输出电压调节的有效性。