基于有限時(shí)間控制技術(shù)的Buck型DC-DC變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、Buck型DC-DC功率變換器（簡(jiǎn)稱(chēng)Buck變換器）是一種完成直流電壓轉(zhuǎn)換的電力電子裝置，廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、醫(yī)療電子、通訊設(shè)備等領(lǐng)域。Buck變換器是一種典型的開(kāi)關(guān)切換系統(tǒng)。實(shí)際工程中，電感的磁特性往往是不確定且非線性時(shí)變的。負(fù)載變化也會(huì)影響閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因?yàn)锽uck變換器具有以上這些特性，所以其控制問(wèn)題具有挑戰(zhàn)性和現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的線性控制器很難實(shí)現(xiàn)較好的控制性能，因此非線性控制器受到越來(lái)越多的人關(guān)注。大多數(shù)非線性

2、控制方面文獻(xiàn)都只能保證閉環(huán)系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的。對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果能保證系統(tǒng)狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)收斂到平衡點(diǎn)，即有限時(shí)間穩(wěn)定，則可以明顯提高系統(tǒng)的收斂性能。本文主要基于有限時(shí)間控制理論，來(lái)設(shè)計(jì)Buck型變換器的控制系統(tǒng)，主要工作如下:
　　(1)分析了Buck變換器的工作原理?；谄骄鶢顟B(tài)空間法，建立Buck變換器系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程?；赑SIM仿真軟件，建立了Buck變換器控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)，基于TMSF28335系列DSP以及Buc

3、k變換器，搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　(2)設(shè)計(jì)了Buck變換器的一種新的自適應(yīng)有限時(shí)間控制算法。首先基于時(shí)間尺度變換，對(duì)Buck變換器模型進(jìn)行了坐標(biāo)變換。然后基于狀態(tài)反饋，設(shè)計(jì)了一類(lèi)有限時(shí)間反饋控制器，可以保證輸出電壓在有限時(shí)間內(nèi)跟蹤上參考電壓。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，基于有限時(shí)間狀態(tài)觀測(cè)器技術(shù)，設(shè)計(jì)了負(fù)載估計(jì)器，可以在有限時(shí)間內(nèi)辨識(shí)出系統(tǒng)參數(shù)。嚴(yán)格的理論證明和仿真結(jié)果都充分證明了所設(shè)計(jì)控制算法的有效性。
　　(3)設(shè)計(jì)了

4、Buck變換器的有限時(shí)間輸出反饋控制算法。首先針對(duì)Buck變換器的空間狀態(tài)模型，基于有限時(shí)間狀態(tài)觀測(cè)器技術(shù)，設(shè)計(jì)了電感電流觀測(cè)器，以在有限時(shí)間內(nèi)觀測(cè)出電流狀態(tài)。然后基于電感電流觀測(cè)器的輸出，給出有限時(shí)間輸出反饋控制算法。最后給出嚴(yán)格的理論證明和仿真結(jié)果。
　　(4)基于Buck變換器控制算法硬件驗(yàn)證平臺(tái)，對(duì)本文提出的自適應(yīng)有限時(shí)間控制算法和有限時(shí)間輸出反饋控制算法進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制算法的有效性。