[发明专利]一种预设性能自适应分数阶滑模控制方法及系统

权利要求书

1.一种预设性能自适应分数阶滑模控制方法，其特征在于，包括：

步骤一：在直流母线电压的控制环引入预设性能控制单元，所述预设性能控制单元包括定义预设性能函数，利用所述预设性能函数使得所述直流母线电压的跟踪误差始终被限制在所述预设性能函数的边界之内，同时构建Lyapunov函数V₁并根据V₁配置虚拟控制器和变换器，并求解所述变换器的跟踪误差；

步骤二：根据所述变换器的跟踪误差建立分数阶滑模控制单元，所述分数阶滑模控制单元包括定义分数阶滑模面；

步骤三：根据所述分数阶滑模面设计基于投影算子的参数自适应估计单元，所述参数自适应估计单元包括确定参数自适应律，利用所述参数自适应律对未知参数进行实时估计；

步骤一的方法包括：

选择所述直流母线电压U_dc作为被控对象，确定所述直流母线电压U_dc与额定参考电压的误差e₁，

在所述直流母线电压的控制环引入预设性能控制单元，所述预设性能控制单元包括定义预设性能函数φ(t)和引入转换误差概念，其中所述转换误差概念为：式中,ε表示转换误差，表示误差转换函数，e(t)表示t时刻的跟踪误差；

选择合适的预设性能函数φ(t)并满足-φ(0)＜e(0)＜φ(t)，以保证转化误差ε(t)的有界性，使得所述直流母线电压的跟踪误差始终被限制在预设性能函数组成的边界之内，其中φ(0)表示初始误差，e(0)表示初始跟踪误差，表示t时刻误差；

步骤一中求解所述变换器的跟踪误差的方法包括：

所述变换器的跟踪误差的计算公式如下：

式中，i_d，i_q，i_b表示dbq坐标系下的发电机输出的电流,i_sc表示超级电容的电流，e₂，e₃，e₄，e₅表示变换器的跟踪误差，表示蓄电池的电流输出指令，表示超级电容的电流指令，表示变换器的d轴电流指令，表示变换器的q轴电流指令；

步骤二中定义分数阶滑模面的方法包括：

根据变换器的跟踪误差定义分数阶滑模面如下：

式中，σ₁，σ₂，σ₃，σ₄表示滑模的增益，α₁，α₂，α₃，α₄表示分数阶的阶次，函数i＝1，2...4,S₁，S₂，S₃，S₄表示滑模面，e₂，e₃，e₄，e₅表示变换器的跟踪误差；

步骤三中确定参数自适应律的方法包括：

根据分数阶滑模面确定基于投影算子的参数自适应律如下：

式中，proj(.，.)表示投影算子，S₁，S₂，S₃，S₄表示滑模面，U_dc表示直流母线电压，E_d，i_b分别表示dbq坐标系下的发电机输出的电压与电流，t_d，t_q，t₁₂和t₃₄表示控制律，U_sc和i_sc表示超级电容的电压和电流,η_j＞0，j＝2，3...7表示自适应估计的增益，E_q，i_q分别表示dbq坐标系下的发电机输出的电压与电流,i_d表示dbq坐标系下的发电机输出的电流；

步骤三中在确定参数自适应律后，采用投影算子对参数自适应律进行实时修正,采用投影算子对参数自适应律进行实时修正的方法包括：

参数是由进行不断地积分而得到，在积分的过程中，投影算子通过实时调整自适应律Λ的值以保证参数的有界性，若估计值到达最大值处，且此时自适应律的函数值Λ＞0时，将自适应律Λ的函数值强制到零以保证不会超过上界，同样，若估计值到达最小值处，且此时自适应律的函数值Λ＜0，将自适应律Λ的函数值设置Λ＝0使得