[发明专利]一种功率变换器的复合非奇异终端滑模控制方法

摘要

一种功率变换器的复合非奇异终端滑模控制方法，涉及一种降压变换器的滑模控制方法与扰动观测技术结合的控制方案。本发明基于降压变换器的平均状态模型，将一阶非奇异终端滑模控制与非线性扰动观测技术相结合，通过采用定频PWM方式，改变开关器件的占空比来控制其导通或关断，进而实现降压变换器的目标电压输出。本发明提出了一种基于非奇异终端滑模与扰动观测技术相结合的功率变换器控制方法，以解决传统滑模/PID控制响应速度慢、电压输出品质不高、抗扰动性差等问题。所述控制方法中非奇异终端滑模具有全局快速收敛，精度高的优点，扰动观测技术可对干扰进行等效补偿，很大程度上消除了高频抖振对输出电压的影响，从而提高了功率变换器控制系统的抗干扰性能。

主权项

1.一种功率变换器的复合非奇异终端滑模控制方法，其特征在于：基于降压变换器的平均状态模型，利用非奇异终端滑模与扰动观测技术结合的控制技术，设计降压变换器的控制器，采用定频PWM方式，通过改变开关器件的占空比来控制其导通或关断，进而实现降压变换器的目标电压输出，包括以下步骤：步骤一、降压变换器的平均状态模型建立；步骤二、非奇异终端滑模控制器设计；步骤三、基于非奇异终端滑模和扰动观测的复合控制设计；步骤一中的降压变换器的状态空间平均模型为：其中，i_L是电感电流，u_C是输出电压，V_g是直流电压源，L是电感，R是负载，C是电容，△V_g、△L、△R、△C分别表示对应的扰动不确定因素，可将上述表达式写为：其中d是开关量，其值取0或1，非匹配干扰d₁(t)和匹配干扰d₂(t)的具体的表达式如下：步骤二中，取为滑模面方程，其中e₁＝u_C‑V_ref为输出电压实际值与参考值误差，为e₁的微分信号，V_ref为输出直流电压参考值，β、p、q为控制器参数，且满足：β>0，p，>q>01<p/q<2，p、q为正奇数；非奇异终端滑模控制器的设计为其中为包含了d₁(t)和d₂(t)的扰动值，K>0，为了更好地减少抖振对系统的影响，这里用设计的饱和函数sat(s)替代符号函数sign(s)，并定义饱和函数如下：其中ε为边界层，0<α<1，这里用边界层代替滑模结构；步骤三中的扰动观测器设计为：且加入扰动补偿的复合控制器为：u为非奇异终端滑模控制器函数，P为非线性扰动观测器内部的一个状态，L′为观测器参数,为前馈，U为系统输入。