張璐dcdc變換器系統(tǒng)滑?？刂品椒ㄑ芯慨厴I(yè)設(shè)計(jì)中期報(bào)告

1、河北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告河北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告1河北工業(yè)大學(xué)河北工業(yè)大學(xué)20152015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：DCDC變換器系統(tǒng)滑模控制方法研究專業(yè)（方向）：專業(yè)（方向）：自動(dòng)化學(xué)生信息：學(xué)生信息：學(xué)號(hào)：112956姓名：張璐班級(jí)：自動(dòng)化111指導(dǎo)教師信息：指導(dǎo)教師信息：教師號(hào)：99012姓名：張燕職稱：教授報(bào)告提交日期：

2、報(bào)告提交日期：2015年4月17日內(nèi)容要求：內(nèi)容要求：一、緒論一、緒論電力電子裝置已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)中，DCDC變換器的應(yīng)用隨處可見。眾所周知，DCDC變換器是時(shí)變的離散的非線性系統(tǒng)，其控制也是不連續(xù)和非線性的，然而一般的控制方法（如PID控制）對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化比較敏感，當(dāng)負(fù)載大范圍變化，特別是帶非線性負(fù)載時(shí)，DCDC變換器有動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、輸出波形有畸變等缺點(diǎn)，再加上現(xiàn)代工業(yè)對(duì)傳遞電能的快速性、高效性、高精確性以及裝置低成本性等

3、要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的線性控制策略已經(jīng)不能滿足所要求的性能指標(biāo)，需要采用非線性控制技術(shù)來(lái)克服線性控制技術(shù)的不足。滑?？刂评碚撌且环N先進(jìn)的非線性控制理論，滑?？刂葡到y(tǒng)具有很好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性，特別適合于具有變結(jié)構(gòu)特性的開關(guān)變換器的控制。DCDC變換器采用滑模控制技術(shù)控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且系統(tǒng)對(duì)外界干擾和系統(tǒng)參數(shù)的攝動(dòng)具有很好的魯棒性。本階段在理解滑模變結(jié)構(gòu)控制原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了DCDC變換器的滑?？刂品椒?，考慮到DCDC變換器存在負(fù)載擾動(dòng)、

4、輸入電壓變化等非匹配擾動(dòng)，在傳統(tǒng)滑?？刂破鞯幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器（ESO）的滑?？刂破?，仿真結(jié)果表明SMCESO設(shè)計(jì)方法具有更好的控制效果。二、研究過程及階段成果二、研究過程及階段成果1DCDCDCDC變換器系統(tǒng)建模與仿真變換器系統(tǒng)建模與仿真1.11.1系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模[6][6]典型的基于PWM的DCDC變換器的結(jié)構(gòu)如圖（1）所示。為電感電流，為電容電壓，為參考輸出電壓，LLisvrv為電感，C為電容，R為負(fù)載電阻，E為外部

5、電源電壓，為PWM控制信號(hào)的占空比。]10[??圖1DCDC變換器電路圖河北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告河北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告3圖2輸出電壓波形圖3電感電流波形由仿真結(jié)果可以看出，在不加控制器的情況下，系統(tǒng)有非常大的超調(diào)并且調(diào)節(jié)時(shí)間也比較長(zhǎng)，不利于電能的傳輸與轉(zhuǎn)換，考慮DCDC變換器的先進(jìn)控制策略尤為必要。2滑模變結(jié)構(gòu)控制方法研究滑模變結(jié)構(gòu)控制方法研究2.12.1滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本概念滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本概念

6、[3[3，4]4]變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性控制方法，此方法一般應(yīng)用于變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括非線性系統(tǒng)、隨機(jī)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、多輸入多輸出系統(tǒng)等。變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的定義可闡述如下，設(shè)非線性控制系統(tǒng):（8）RtRuRxtuxfxmn?????)(變結(jié)構(gòu)控制的目的就是要確定切換函數(shù)向量s(x)(其維數(shù)一般和控制量u的維數(shù)相等)mRxs?)(并尋求控制律:（9）????????0)()(0)()()(xsxuxsxuxuiii其中使得系統(tǒng)的相軌跡從任意初始狀態(tài)

7、出發(fā)都能在有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到切換面s(x)，之后就被約???iiuu束在s(x)=0的子空間內(nèi)作小幅度、高頻率的上下運(yùn)動(dòng)(滑模運(yùn)動(dòng))直至到達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)[89]。根據(jù)以上定義可知，滑模變結(jié)構(gòu)控制有兩個(gè)設(shè)計(jì)步驟:選擇切換面函數(shù)s(x)以及求取控制律u(x)，兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)為:（Ⅰ）滿足到達(dá)條件。系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡必須趨向于切換面s(x)=O并且在有限時(shí)間內(nèi)到達(dá)切換面，到達(dá)條件可以簡(jiǎn)單表示為:（10）0??ss（Ⅱ）切換面上存在滑動(dòng)模態(tài)，且滑動(dòng)模