BUCK数字电源控制中如何根据输出电压反馈来实现二阶IIR

Question

BUCK数字电源控制中如何根据输出电压反馈来实现二阶IIR？
请问下有具体的C语言实现代码吗？

Answer 1

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在Buck数字电源控制中，实现二阶IIR滤波器主要用于电压环路的滤波，以稳定并提高系统性能。二阶IIR滤波器的数学模型通常包含两个反馈系数（b0, b1, b2）和两个输入系数（a1, a2），其差分方程可以表示为：

[ y[n] = b_0x[n] + b_1x[n-1] + b_2x[n-2] - a_1y[n-1] - a_2*y[n-2] ]

其中，(x[n])是输入样本（通常是误差信号），(y[n])是滤波后的输出。

在C语言中实现这样一个滤波器，需要初始化状态变量，并在每个采样周期更新这些变量。以下是一个简单的C语言实现示例：

#include <stdio.h>

// IIR滤波器参数
float b0 = 1.0, b1 = 0.9, b2 = 0.1; // 举例的滤波器系数，实际值需根据设计调整
float a1 = -1.8, a2 = 0.9;          // 注意保证系统稳定性，|a1|+|a2|<1
float x1 = 0.0, x2 = 0.0;           // 输入的暂存变量
float y1 = 0.0, y2 = 0.0;           // 输出的暂存变量

// 二阶IIR滤波器函数
float iir_filter(float input) {
    float output;
    output = b0 * input + b1 * x1 + b2 * x2 - a1 * y1 - a2 * y2;
    x2 = x1;        // 更新输入暂存变量
    x1 = input;
    y2 = y1;        // 更新输出暂存变量
    y1 = output;
    return output;
}

int main() {
    float input_signal; // 假设这是你的输出电压反馈信号
    // 示例：处理一个信号
    input_signal = 1.23; // 示例输入值
    float filtered_output = iir_filter(input_signal);
    printf("Filtered Output: %.3f\n", filtered_output);
    return 0;
}

请注意，实际应用中，你需要根据电源控制的具体需求来调整滤波器的系数(b0, b1, b2, a1, a2)，以确保系统的响应速度和稳定性。这些系数通常由控制器的设计（如PID控制器的参数整定）和电源的电气特性决定。此外，数字滤波器的实现需考虑数值稳定性，特别是在嵌入式系统中，可能还需要采用定点运算和防止溢出的措施。