分為三大主要內容：

一、拓撲參數計算

二、開環和單、雙閉環M文件配置及仿真

三、Tunner工具仿真雙閉環

1.1 Buck拓撲關鍵參數計算

1.2 閉環仿真驗證Buck參數指標

輸出電壓紋波在1.6V以內,設置輸出電容合理

電感紋波接近8A,設置輸出電感合理

2.1 開環模型

仿真結果：較大的過沖，可以使用M文件運行看搭建開環模型是否接近合理。

L=0.0004;
r=0;
C=0.000047;
R=4;
VIN=320;
Vout=80;
Ts=1/20000;
D=0.25;
s=tf('s');%傳遞函數變量
%主函數對應的開環傳遞函數
Hs=1/(L*C*s^2+L/R*s+r*(C*s+1/R)+1);
% bode(Hs);
% hold on
step(Hs*80,0.05)  %觀察主電路開環階躍響應；Hs*80等于此電路輸出電壓，運行0.05s

主電路開環階躍響應如上所示，說明開環模型輸入數值正確，開環模型搭建完成，仿真器步長選擇合理（目前選擇的寄生參數，影響較小），進入下一步操作；

2.2 PI控制器補償仿真

M文件代碼如下

%% PI控制器
Voltage_ki=35;    %引入PI控制器，無法抑制波特圖震蕩凸起的尖峰（閉環傳遞），尖峰依舊存在，反映仿真時，輸出過沖嚴重；穿越頻率不是-20db,相位裕度也較小。
Voltage_kp=10;       %只引入積分控制，輸出電壓波動無法抑制，積分器濾波輸出電壓波動，無法反饋
G_voltage_pi=Voltage_ki/s+Voltage_kp;    %kp增大觀察波形，輸出震蕩嚴重，最后選用0.2
G_voltage_open=G_voltage_pi*Hs;
% bode(G_voltage_open);
% hold on
% bode(G_voltage_open/(1+G_voltage_open));

試揍調節PI參數，當P等于35,I等于10時，觀察波特圖如下所示，系統整體開環傳遞函數G_voltage_open 帶寬接近4K,相位裕度接近10°左右，系統很不穩定，運行此參數的輸出電壓仿真波形如下：

運行此參數的輸出電壓仿真波形如下：雖然輸出電壓響應速度很快，由于帶寬較大，相位裕度很差，穿越頻率呈現-2斜率（這里的PI控制器只能緩沖PI初始極點的影響，主功率LC雙重極點還是沒法補償）

繼續調節PI參數，當P等于35,I等于1時，可以看到，輸出電壓速度200m左右才達到穩定，這里還沒有做動態，不言而喻，做動態肯定差；

一開始的地方出現震蕩，主要還是閉環傳遞函數波特圖在穿越頻率處尖峰的影響，波特圖如下所示，如右邊第二個橙色波形。當P等于35,I等于0.3時，帶寬明顯較低，如標識的角頻率和相位裕度。再次對此參數代入PI控制器，輸出電壓波形如下所示：可以看到，輸出開啟尖峰明顯減小。也可以改變I參數試試效果

上節說到的PI控制器補償，其實用于Buck電路中，是微乎其微的，這里只是做一個簡單的PI控制講述，數字PI參數對波形的影響效果；接著上一節，講述PID控制器補償

2.3單電壓環 PID控制器補償仿真

模型如下所示

M文件調試代碼如下

%% 使用PID控制器調節  沒有考慮到輸出電容的ESR情況下，屬于二型補償網絡,下面的PID形式只有兩個零點
k=140;   %先定k值，k值影響穿越頻率，穿越頻率設置在開關頻率的1/10處，再調節T1,T2;
T1=1/100;    
T2=1/10000;  %T1,T2的值，可以先觀察主電路的振蕩凸起的波形的頻率位置，再選擇放置T2;T2放置在凸起頻率右側，穿越頻率-20db穿越，波特圖可以對比
G_voltage_kp=k*T1*(1+T2/T1);
G_voltage_ki=k*T1/T1;
G_voltage_kd=k*T1*T2;         %根據T1,T2,k值配置后，計算出PID參數，代入模型中
G_voltage_pid=k*(1+T1*s)*(T2*s+1)/s;   %只有兩個零點，一個積分器
bode(G_voltage_pid*Hs);
hold on
bode(G_voltage_pid);
hold on
% bode(G_voltage_pid*Hs/1+G_voltage_pid*Hs);

這里的穿越調試在2K左右，如下波特圖所示，由于這邊的PID只有兩個零點，一個零點緩沖了初始極點的影響，另一個零點補在了主功率雙極點的右側，抵消了一個極點的影響，剩下-1斜率穿越；（零極點配置法，如果要考慮輸出電容ESR的影響，PID需要加上極點），如我配置的另一個案例，可以多加一兩個極點，當然，高頻極點越多越好；配置完后，可以按照上例，M文件自動導出封裝好的PID參數（變量最好放在變量工作區，方便瀏覽），再代入數字PID控制器；需要提到一點，如果考慮輸出電容ESR的影響，主功率原始系統開環傳遞函數需要在分子上加一個零點；再作為級聯傳遞函數的一部分，再進行波特圖補償。

T1=1/1884;   %放置一個零點在雙重極點的角頻率位置的1/2處，緩沖PI控制器極點對系統的不利影響
T2=1/3768;  %T2零點放置在LC雙重極點的0.8~1之間，穿越頻率-20db穿越，波特圖可以對比
T3=1/(2*pi*fc);
G_voltage_pid=k*(1+T1*s)*(T2*s+1)/(s*(1+T3*s));

實際補償中，只使用一個零點和極點的控制器，最多只能實現在穿越頻率處相位裕度拉高90°（零點和極點位置距離很遠才能實現）；使用兩個極點和零點補償能拉升180°相位，操作較為靈活。

運行該參數的實際效果：可以看到，相比PI補償器，PID補償后的響應速度加快；

2.4 單電流環補償仿真

單電流環模型如下所示

M代碼如下所示

current_kp=3;
current_ki=90;
k3=0      %當k等于0時，開環比閉環傳遞函數的帶寬變低，可以觀察閉環波特圖    
G_current_pi=current_kp+current_ki/s;
Gs_current=G_current_pi/(L*s+r);  %不考慮輸出電壓擾動，輸出電壓前饋，k值等于1時
Gs_current1=G_current_pi*(R*C*s+1)/((R*C*s+1)*(L*s+r)+(1-k3)*R);   %k值不等于1時
bode(Gs_current);
hold on 
bode(Gs_current1);
hold on 
bode(Gs_current/(Gs_current+1));
bode(Gs_current1/(Gs_current1+1));

可以看到，輸出電壓在2ms內已經達到穩定，響應很快（加入輸出電壓前饋）

分析對比加入電壓全前饋和不加前饋波特圖對比

由上面波特圖可以發現，不帶電壓前饋的閉環傳遞函數，在低頻段已經出現小于0db的情況，說明了不帶電壓前饋功能的帶寬速度很低，待會仿真看看輸出電壓效果既可以，如下圖所示：需要經過很長時間才能達到穩定狀態

2.5 電流電壓雙閉環控制

控制模型如下所示

輸出電壓仿真結果如下所示：輸出電壓在10ms內達到穩定，輸出無靜差

來看下外環電壓環的帶寬情況，觀察波特圖：可以看到，外環電壓環帶寬其實很低，才100Hz左右，但是輸出看出來，好像還不錯，其原因在于其擁有內環（電流環），雙環控制，能采集更多的信息；快速性方面還得觀察動態響應波形

來觀察的雙閉環下的動態響應波形，負載在10A~20A之間跳變，如下所示

可以看到，動態響應，輸出雖然沒有阻尼震蕩的現象（不帶電壓前饋），但過沖和恢復時間較差，特別是過沖，根本原因主要在于輸出電容取值較小和閉環PI參數設置還得繼續優化（帶寬/電壓環和電流環的跟蹤性）。

3.1 整定電流環

3.2 整定電壓外環

先把電流內環的PI參數整定出來，和前面的零極點配置法進行對比，電流內環整定后，輸出電壓盡量不要小震蕩，會影響整個系統的動態響應波形。電流環整定后，作為整個系統的內環，再進行整定電壓環。

整定后的輸出電壓動態響應波形（還可以繼續優化）

3.3 tunner工具整定中，簡要說明

其中電流環整定中，模型辨識Structure這里要選擇一階系統，電壓外環整定中，選定二階阻尼震蕩系統，外加一個零點（ESR）