仿生PSO优化48V同步升压变换器的模糊隶属边界与PI增益

《Biomimetics》：Bio-Inspired PSO Optimization of Fuzzy Membership Boundaries and PI Gains for a 48 V Synchronous Boost Converter

　　48V母线模块必须在宽范围输入电压波动和快速负载瞬变条件下保持稳定调节。比例-积分（PI）控制器和模糊逻辑控制器（FLC）通过相同的粒子群优化（PSO）方法调优，PSO是一种模拟鸟群觅食行为的群体元启发式算法，优化目标为积分时间加权绝对误差（ITAE）。其创新之处在于基于PSO的隶属度边界优化：隶属函数边界（类似于生物决策阈值）被直接塑造，而不仅仅是调整缩放增益。对一台153W、225kHz的同步升压变换器进行了仿真，考虑了非理想寄生参数。对于输入电压阶跃，PSO-FLC将稳定时间缩短最多70.5%（118ms对400ms），而PSO-PI则具有更小的峰值偏差（26.2%对40.0%）和更快的负载阶跃恢复。在无约束条件下，两种控制器在最大输入电压阶跃时都会产生58–62A的电流；通过10A的逐周限流可以消除这些过冲。在相同的计算预算和参数数量下，边界调优比缩放增益调优的ITAE成本降低12.3%，大信号稳定时间缩短约40%。在十次运行中，成本波动小于其平均值的1.5%，并且在可实现更新率（4.44秒，零阶保持）和电流限制条件下排名保持不变。上述结果为仅基于仿真的比较性设计指导。