基于Buck变换器的新型滑模控制策略

为获得比较理想的直流输出电压,优化变换器的动态性能,基于Buck变换器采用新型滑模变结构控制策略,阐述其工作原理,并结合状态方程,推导出滑模面的存在条件和到达条件,然后对电路参数及控制系数进行设计.仿真结果表明采用这种新型滑模控制策略的Buck变换器对系统扰动和负载变化具有很强的鲁棒性,系统具有良好的动态响应.     

一种BUCK电路自适应的滑模控制算法

针对常见的BUCK电路滑模控制方案中存在的负载突变产生的干扰问题,设计一种新的自适应滑模控制器.通过观测BUCK电路中负载电阻的变化,自适应的修改控制参数以获得良好的动态性能和稳定性.通过实验仿真证明该方法在负载电阻变化时,能有效减小系统状态误差和提高系统稳定性.     

基于RBF网络自适应的Buck变换器终端滑模控制

对于Buck变换器系统,考虑到实际应用中负载变动引起系统参数的不确定性,且不确定性上界无法测量的情况,本文拟采用RBF神经网络对不确定性上界进行自适应学习。针对Buck变换器输出电压的控制问题,为了避免普通滑模控制跟踪误差渐进收敛的问题,改善其动态响应速度和稳态性能,本文拟设计一种基于RBF神经网络的上界自适应的终端滑模控制器,并通过Simulink仿真验证这种方法的可行性。     

Sliding mode control of boost and buck‐boost power converters using the dynamic sliding manifold

Non‐minimum phase tracking control is studied for boost and buck‐boost power converters. A sliding mode control algorithm is developed to track directly a causal voltage tracking profile given by an exogenous system. The approximate causal output non‐minimum phase asymptotic tracking in non‐linear boost and buck‐boost power converters is addressed via sliding mode control using a dynamic sliding manifold (DSM). Use of DSM allows the stabilization of the internal dynamics when the output tracking error tends asymptotically to zero in the sliding mode. The sliding mode controller with DSM links features of conventional sliding mode control (insensitivity to matched non‐linearities and disturbances) and a conventional dynamic compensator (accommodation to unmatched disturbances). Numerical examples demonstrate the effectiveness of the sliding mode controller even for a known time‐varying load. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Buck变换器的鲁棒终端滑模控制

针对Buck变换器中负载的不确定性,研究了Buck电路的鲁捧控制问题。针对Buck电路中的误差系统利用终端滑供控制的方法,可使Buck电路的输出电压快速达到期望值。最后用仿真结果验证了本文所提方法的可行性。     

基于Buck变换器的全局时变滑模控制器设计

为克服普通滑模变结构控制系统中系统到达滑模面之前鲁棒性差的特点,针对Buck变换器输入电压纹波干扰问题设计了一种全局时变滑模面。消除了滑模控制的趋近阶段,能够保证系统从初始时刻到终止时刻对参数摄动和干扰具有鲁棒不变性,并用仿真结果验证所用方法的有效性。     

Non-singular terminal sliding-mode control of DC–DC buck converters

This paper presents a non-singular terminal sliding mode control (NTSMC) method for DC–DC buck converters. The NTSMC method eliminates the singularity problem which arises in the terminal sliding mode due to the fractional power and assures the finite time convergence of the output voltage error to the equilibrium point during the load changes. It is shown that the NTSMC method has the same finite time convergence as that of the terminal sliding mode control (TSMC) method. The influence of the fractional power on the state trajectory of the converter is investigated. It is observed that the slope of the sliding line becomes larger with decreasing value of the fractional power which leads to a faster transient response of the output voltage during the load changes. The theoretical considerations have been verified both by numerical simulations and experimental measurements from a laboratory prototype.     

采用ESO的Boost变换器改进滑模控制

本文针对Boost变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制算法.首先,设计扩张状态观测器对系统状态、负载电阻和输入电压值进行估计,然后基于得到的估计值采用改进滑模控制算法设计系统控制器.通过理论分析,证明了Boost变换器闭环控制系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与传统的滑模控制算法相比,本文所提出的控制算法更好地改善了系统的跟踪性能,提升了系统的鲁棒性.     

基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制

对于Buck/Boost变换器,传统的控制器如PID控制器、Ⅲ型误差放大器等存在超调量过大、响应时间过长、鲁棒性不强等问题,为克服这些缺点,提出基于离散指数趋近律的开关电源模糊滑模控制方案.首先,针对工作在电感电流连续模式(CCM)的Buck/Boost变换器采用状态空间平均法建立平均线性模型;然后设计离散指数趋近律的滑模控制器,并分析了切换参数对系统的影响;最后,为改善控制效果,设计了模糊控制器.仿真结果表明,相对于传统的控制器,指数趋近律的模糊滑模控制器有效地降低了超调量,提高了系统的响应时间,并且对外部干扰的鲁棒性较好.利用所设计的控制算法实现了对50 W高频开关电源样机的良好控制,进一步证明了所提方法的有效性.     

直流降压变换器的降阶扩张状态观测器与滑模控制设计与实现

本文针对直流降压变换器的负载电阻扰动和输入电压变化等系统不确定因素对输出电压的影响,提出了基于降阶扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+RESO).首先设计降阶扩张状态观测器对系统状态,负载电阻扰动和输入电压变化进行估计,然后基于估计值利用滑模控制技术设计控制器,实现对直流降压变换器系统给定电压跟踪的快速性和准确性.值得注意的是,不同于文[1]所提出的基于扩张状态观测器的滑模控制方法(SMC+ESO),本文所提出的方法采用降阶扩张状态观测器,实现简单,且无需电流传感器,减小了实际应用的成本.利用Lyapunov稳定性定理从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的稳定性.仿真和实验结果表明,与已有的基于扩张状态观测器的滑模控制方法相比,所提出的控制方法更好地改善了系统的跟踪性能和对干扰和不确定性的鲁棒性能,且减少了成本,但是牺牲了系统稳态性能.     

未建模动态对Buck变换器滑模控制系统的影响分析

研究传感器未建模动态对Buck变换器滑模控制系统的性能影响, 提出一种基于奇异摄动理论的稳定性和输出电压谐波分析的新方法.给出滑模控制器的参数整定方法, 选取传感器的上升时间作为摄动时间, 建立其未建模动态的奇异摄动模型, 在多时间尺度框架下, 揭示传感器稳定输出与摄动时间的影响关系.在此基础上, 构造一个类Lyapunov函数分析未建模动态对整个闭环控制系统的稳定性影响, 证明未建模动态诱发谐波的必然性.针对输出电压的谐波, 在频域内利用描述函数法推导出未建模动态摄动时间与其谐波幅值和频率的数学影响关系.仿真结果验证所提方法的正确性和有效性.     

Continuous Finite‐Time Sliding Mode Control for Uncertain Nonlinear Systems with Applications to DC‐DC Buck Converters

This paper investigates the continuous finite‐time control problem of high‐order uncertain nonlinear systems with mismatched disturbances through the terminal sliding mode control method. By constructing a novel dynamic terminal sliding manifold based on the disturbance estimations of high‐order sliding mode observers, a continuous finite‐time terminal sliding mode control method is developed to counteract mismatched disturbances. To avoid discontinuous control action, the switching terms of a dynamic terminal sliding manifold are designed to appear only in the derivative term of the control variable. To validate its effectiveness, the proposed control method is applied to a DC‐DC buck converter system. The experimental results show the proposed method exhibits better control performance than a chattering free controller, such as mismatched disturbances rejection and smaller steady‐state fluctuations.     

交流调速系统含负载扰动变化率的滑模控制

针对一类滑差频率型矢量控制交流调速系统，提出一种含负载扰动变化率的滑模控制方案，并给出观测负载扰动变化率的方法。仿真结果表明该方案能使系统获得优良的动静态性能，特别是系统对负载扰动具有很强的抑制能力。     

Output Feedback Terminal Sliding Mode Control for a Class of Second Order Nonlinear Systems

In this study, a novel output feedback terminal sliding mode control (TSMC) approach is proposed for a class of second order nonlinear systems in light of the equivalent output injection sliding mode observer (SMO) method and TSMC principle. The SMO method is applied to reconstruct full states in finite time and the non‐singular TSMC algorithm is designed to stabilize system states to equilibrium points in finite time. The corresponding stability analysis is presented. An indispensable illustrative example is bench tested to validate the effectiveness of the proposed approach.     

基于滑模控制的独立光伏发电系统控制策略

针对独立运行的光伏发电系统,提出了基于滑模控制的最大功率跟踪(MPPT)策略;针对光伏微源输出功率随机性引起的逆变器输入侧直流母线电压波动,通过储能控制实现电压稳定;针对负载变化引起的系统输出电压波动,设计了系统输出电压电流双闭环控制器。通过MatLab/Simulink对提出控制策略进行了仿真验证。分析结果表明,所提出滑模控制策略可实现光伏电池的MPPT;储能控制策略可有效抑制光伏微源输出功率波动引起的直流母线电压波动;输出电压控制策略能稳定系统电压,确保安全可靠运行。     

基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统设计

目前设计的自适应Super-Twisting控制系统由于不具备抖振情况感知能力,导致响应时间过长,控制精度较低。为了解决上述问题,基于高阶滑模设计了一种新的自适应Super-Twisting控制系统。系统硬件由采集模块、存储模块、控制模块、电路模块组成。采集模块利用AD8036采集器,主要负责采集Super-Twisting的控制参数,并对控制信号进行调理,存储模块选择TDB7659存储器,主要负责存储由采集模块采集的控制参数数据,控制模块是控制系统的核心,主要由微控制器、D/A转换器单元、信号输入通道、输出通道、电源单元组成,控制系统的电路主要负责为各个模块提供所需的电压。引入高阶滑模理论,通过主程序完成系统初始化、设计Super-Twisting 控制器、实现自适应Super-Twisting控制。实验结果表明,设计的基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统能够精准地感知抖振情况,缩短响应时间,提高控制精度。     

滑模多电平变换器驱动异步电动机系统的研究与设计

论述了滑模变结构多电平变换器系统的基本控制原理,深入分析了滑模变结构控制方法的原理和实现方法,设计了滑模多电平变换器驱动异步电动机系统.在MATLAB/simulink平台上对其进行仿真,仿真结果表明滑模变结构多电平变换器有优良的输出特性,这将为多电平变换器在高性能的交流调速闭环控制系统中的具体实用打下基础.     

Output feedback relay control in the second‐order sliding mode context with application to an electropneumatic system

In this paper, a new second‐order sliding mode output feedback control law is proposed. It amounts to approach the dynamic performance of the twisting algorithm, but the main advantage of this new control method is that it requires only the information of the sliding variable, and not its derivative. A gain adaptation law is also developed for this new control law. Then this control strategy is applied to the position control of an electropneumatic system, and its performance is compared with other two very recent adaptive second‐order sliding mode control laws. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于扩张状态观测器的UCAV自适应滑模控制

针对固定翼UCAV（Unmanned Combat Aerial Vehicle）系统中存在的不确定性和外部扰动，设计了一种基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器用来抑制系统扰动，从而提高对于UCAV的控制性能。建立固定翼UCAV的六自由度非线性模型，针对姿态控制和速度控制分别设计扩张状态观测器对模型中难以精确测量的状态量和外部扰动进行估计，依据奇异摄动原理分别对姿态和速度设计自适应超扭曲滑模控制器，实现对UCAV的姿态和速度的跟踪控制。采用某型固定翼UCAV非线性模型对所设计的控制器进行仿真验证，并且与传统的自抗扰滑模控制方法进行了对比，仿真结果表明，基于扩张状态观测器的自适应超扭曲滑模控制器具有更小的超调量和稳态误差。     

非匹配不确定系统的自适应反演准滑模控制

对于一类n阶非线性系统,提出一种自适应反演准滑模控制方法,控制的前n-1步采用自适应反演算法消除非匹配不确定性的影响,在最后一步,为改进跟踪效果,结合了可变边界层的思想,设计了准滑模控制方法,达到系统的n个状态快速收敛的目的.最终系统中不满足匹配条件的部分也具有较好的鲁棒性.与自适应反演线性滑模方法相比具有更好的跟踪性,理论分析证明了控制系统在削弱抖振的同时也能保证稳态精度,仿真实验证明了该方法的可行性.