[发明专利]基于指数幂次趋近律的降压型直流变换器的滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于指数幂次趋近律的降压型直流变换器的滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立在时变扰动作用下的降压型直流变换器系统模型，初始化系统状态及控制参数；

(2)设计未知输入观测器来估计降压型直流变换器系统中存在的时变扰动；

(3)基于未知输入观测器和改进的指数幂次趋近律设计滑模控制器，控制降压型直流变换器系统输出稳定的电源电压；

所述时变扰动作用下的降压型直流变换器系统模型为：

其中，V_o是输出电压，i_L是电感电流，是输入电压V_in额定值，L₀、C₀、r₀分别是电感L、电容C和负载电阻r的标称值，u是控制输入，时变扰动的复合表达形式

定义状态变量x₁＝V₀-V_ref，所述时变扰动作用下降压型直流变换器的误差动态方程表示为：

其中，V_ref为参考输出电压，为正常值；

所述设计未知输入观测器的过程包括：

(2-1)定义滤波变量x_1f，x_2f，有如下关系：

其中k＞0为滤波时间常数；

考虑式(2)的系统误差状态方程与式(7)的滤波变量定义方程，定义辅助变量所述辅助变量是一个不变流形，表示为：

其中，辅助变量是有界的，且满足：

(2-2)定义滤波变量u_f再结合式(7)有如下关系：

其中k＞0为滤波时间常数；

考虑式(2)的系统误差状态方程与式(10)的滤波变量定义方程，定义辅助变量γ，所述辅助变量γ是一个不变流形，表示为：

其中，辅助变量是有界的，且满足：

(2-3)从滤波变量(x_1f,x_2f)，(x_1f,x_2f,u_f)映射到未知量w₁(t)，w₂(t)，设计未知输入观测器为：

其中为时变扰动的复合表达形式w₁(t)、w₂(t)的估计值；

所述未知输入观测器对集中扰动w₁的估计误差是有界的，其上界为：

所述未知输入观测器对集中扰动w₂的估计误差是有界的，其上界为：

其中，k→0，为李雅普诺夫函数为李雅普诺夫函数

在步骤(3)中，所述滑模控制器的设计方法包括：

(3-1)设计普通滑模面用作参考，表达式如下：

其中S是滑模面，a是滑模面参数；

(3-2)设计改进的指数幂次趋近律，表达式如下：

其中K＞0、Λ＞0为趋近律系数；0＜p≤1，α＞0为趋近速率调节项D(S)的系数；0＜γ_x＜1是趋近律幂次项系数，Θ表示大于的常数；

(3-3)根据(2)和式(3)，设计滑模控制器的滑模面：

其中为未知输入观测器对w₁(t)的估计值；

(3-4)基于滑模面设计的滑模控制器为：

其中，η＞0为控制器参数，sign为符号函数；

所述滑模观测器中的控制器参数η通过李雅普诺夫函数确定，所述η满足：

η＞l

其中sup表示参数的上界确定值。