北京信息科技大学学报(自然科学版)

2026, v.41;No.169(01) 109-119+130

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基于改进遗传算法的Buck变换器高性能MPC控制策略
High-performance MPC control strategy for the Buck converter based on an improved genetic algorithm

巩昊辰,马彬

摘要(Abstract):

针对DC/DC变换器在动态负载与参数摄动下难以兼顾瞬态响应与稳态精度,且传统模型预测控制(model predictive control, MPC)权重整定严重依赖经验的问题,提出一种基于精英保留(elite retention)与高斯变异(Gaussian mutation)改进遗传算法(genetic algorithm, GA)优化的MPC策略EGM-GA-MPC。首先,建立Buck变换器离散增广状态空间模型,以控制增量为输入,旨在从机理上消除稳态误差。其次,设计包含时间乘绝对误差积分(integral of time-multiplied absolute error, ITAE)指标与超调惩罚项的复合适应度函数,构建参数寻优框架。最后,引入精英保留策略抑制种群波动,利用高斯变异算子增强最优解邻域内的精细搜索能力,实现权重矩阵的高精度整定。MATLAB与STM32硬件在环实验表明,该策略显著优于传统MPC及标准GA-MPC,在最具代表性的48 V降压至24 V工况下,最大超调量抑制至0.90%,与对照组标准GA-MPC相比,调整时间缩短19.8%。结果证实了该策略在提升控制精度与鲁棒性方面的优势,尤其适用于对电压纹波要求严苛的场景。

关键词(KeyWords): Buck变换器;模型预测控制;改进遗传算法;精英保留;高斯变异

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation):

作者(Author): 巩昊辰,马彬

DOI: 10.16508/j.cnki.11-5866/n.2026.01.012

参考文献(References):

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