基于分段仿射模型的DC/DC变换器预测控制研究

基于混杂系统理论,分析了DC/DC功率变换器在连续工作模式下的动态特性,采用 步离散法得到一个占空比控制变量与连续变量直接相互作用的数学模型,即分段仿射(PWA)模型。结合预测控制方法,在建立的数学模型基础之上,设定系统的二次型性能指标,并引入预测误差对系统的输出进行反馈校正,通过性能指标的优化计算得到占空比控制信号,由此出设计预测控制器。以Buck功率变换器为研究对象,设计了一个开关频率为400 KHz的实验样机,仿真结果和实验结果验证了该方法的有效性。     

Buck变换器的自适应分数阶PI~λD~μ控制研究

为提高Buck变换器的控制性能,从变换器的数学模型出发,分析了分数阶PIλDμ控制器中比例参数kp和积分参数ki的可设计范围,并提出一种Buck变换器的自适应分数阶PIλDμ控制器设计方法.该方法在整数阶PID控制器基础上,按照控制性能目标函数最小准则对分数阶次参数λ和μ进行优化搜索,同时kp和ki参数按自适应律调整变化.仿真结果表明:相比传统的整数阶PID控制和分数阶PIλDμ控制,该自适应分数阶PIλDμ控制方法能使Buck变换器具有更优的电压输出性能和鲁棒性.     

利用参考电压注入的Buck变换器电感电容估计

电路的元件参数,尤其是电感和电容值,严重影响着Buck变换器的控制性能。提出了一种参考电压脉冲注入法用于电感和电容的在线估计。为了提高Buck变换器中电感和电容值的估计精度,利用原稳态和新稳态构建满秩状态方程,在线推导算法所需寄生参数和负载电阻。研究基于电感伏秒特性和电容电荷平衡特性的精确离散时间变换器模型,为元件参数估计奠定了基础。通过给参考电压注入短脉冲信号,并使用PID控制器对电路中的电感电流和输出电压进行调节,建立了用于参数估计的瞬态和新稳态。利用瞬态中采样的电压和电感电流估计电感和电容值,避免了稳态时的收敛问题。基于提出的平均电感电流估计算法,电流采样频率降低至开关频率。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明：即使在考虑实际噪声的情况下,电感和电容值的最大估计误差分别小于2%和4.2%;相较于其他参数估计算法,参考电压脉冲注入方法的引入有效提高了参数辨识的估计精度,有助于Buck变换器系统控制性能的提升。     

高压Buck变换器模糊PI混合控制策略的研究

针对Buck变换器这种非线性系统,传统PI控制在动态性方面并不理想。提出一种混合控制策略,通过模糊PI控制与PI控制分段对Buck变换器进行调节。以dsPIC33单片机为核心控制器件,搭建了一台2kW的Buck变换器实验平台。实验结果表明,当负载变动时,相较于独立的PI算法,采用混合控制策略系统输出电压波动更稳定、稳态误差有改善、动态性能更好,是一种较理想、可实现的控制算法。     

基于非奇异终端滑模技术的DC-DC Buck 变换器研究

针对DC-DC Buck变换器所需的稳定性及快速性,设计出一种恒频非奇异终端滑模控制器。对比平均电流技术,该控制器能避免设计系统补偿器,并能解决传统滑模技术控制中存在工作频率不固定、响应速度较慢的难题。通过设定S函数作为切换面,以双曲正切函数作为控制律进行仿真及实验验证,结果表明,在输入电压和负载电流发生变化时,运用非奇异终端滑模技术对DC-DC Buck变换器控制的输出电压超调量远小于运用平均电流技术的,且响应速度大大提高。     

降压型DC/DC(Buck)变换器性能的仿真研究

为了解决降压型DC/DC变换器的器件选择及参数的最优化设计问题,基于Buck变换器建立了一种数学模型,然后利用PSpice软件对其进行了仿真,并根据仿真结果研究了电路的暂、稳态过程及性能。结果表明:暂态阶段电流和功率较大,稳态输出电压的大小受到电路电感元件和负载阻抗等器件参数的控制。     

基于双闭环控制的降压型DC/DC转换器仿真

PWM开关电源系统普遍采用电流、电压双闭环控制,以Buck型变换器为对象,在建立PWM降压开关电源功率级模型的基础上,得出其小信号等效电路图与基于电流控制的Buck型开关电源的系统电路图,采用Matlab对实例进行频率分析,设计双闭环反馈补偿电路,通过仿真分析确定其参数选择的合理性。所建立的Buck型变换器模型可适用于Buck变换器及其衍生的全桥变换器。     

基于Simulink模型的Buck变换器设计与控制

为了设计一款具有高稳压、低纹波性能的Buck变换器,使用Simulink建立Buck变换器仿真模型,采用电压外环和电流内环电路设计双闭环控制器,利用IR2110搭建了驱动电路,并设计了光耦隔离电路对驱动电路进行电气隔离。实验结果表明,输出的稳定为24V,纹波电压为80mV,符合设计的要求。     

电压控制型Buck变换器的混沌控制

在某些电路参数条件下,电压控制型Buck变换器会出现混沌,其工作性能恶化。为了有效控制该变换器中的混沌,该文结合状态反馈和参数扰动提出了一种混合控制策略,该策略不依赖变换器的内部电路参数,仅通过调整一个外部可调参数,可将该变换器的混沌状态控制在周期1、2、4、8轨道。通过分析外部可调参数变化时输出电压的分岔图、周期状态的相图、周期状态的电感电流波形、周期状态的输出电压波形和周期状态的开关逻辑图,验证了该混合控制策略的有效性。     

基于SG3525实现PWM Buck三电平变换器的控制

分析了SG3525电压词节芯片实现PWM Buck三电平变换器控制的原理.基于SG3525电压调节芯片的控制方法用集成芯片代替分立元件,大大简化了电路,可以较好地解决电路的不均压问题.最后验证了采用上述控制方法来实现对输入电压为120V(90～180 V),输出为48 V/4A,开关频率50kHz的PWM Buck三电平变换器的控制是行之有效的.     

Sequential Time-of-Flight: Localization of Mobile Robots with Single Receiver

In order to reduce the cost of indoor localization system for autonomous mobile robots( AMRs) and to enhance the localization efficiency,this paper presents a localization approach using sequential time of flight( STOF) measurements from a single receiver to localize AMRs in indoor environments. The STOF is a series of TOF measurements that are acquired by the mobile source in sequence. Combined with the pose estimation obtained from the Dead Reckoning( DR) method,the STOF measurements from a single receiver can be adapted and applied to the trilateration localization model to determine the indoor position of the AMRs. Based on the error analysis of the STOF localization,a double-layer Kalman filter( DLKF) is proposed to fuse multiple STOF localization results and further improve the localization accuracy. In the computer simulation experiments,an average ±20 mm positioning accuracy is attained with the presence of simulated noise that is similar to the realistic sensor noise in magnitude. The simulation results indicate the effectiveness and the potential value of the proposed localization scheme in the practical indoor localization application.     

基于Buck电路的矩阵变换器风机直接转矩控制

针对恒速恒频风力发电机控制困难和易受电网谐波影响的问题,提出了一种基于Buck电路的矩阵变换器的风机直接转矩控制方法.利用Buck电路简化传统的三相-三相矩阵变换器控制策略来构造三相-单相矩阵变换器,将该矩阵变换器应用到永磁直驱风力发电机的直接转矩控制系统中,并使用反馈线性化法来简化系统的控制策略.利用Matlab软件的仿真测试结果表明,所设计的矩阵式变换器能显著提高系统的动态响应性能,且提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性.     

负载电阻下变论域模糊PI控制对 Buck -Boost 变换器的影响

为提高Buck-Boost变换器的控制精度,提出一种变论域模糊PI控制器方法.该方法利用模糊PI控制器来实时调整系统的参数,并通过引入变论域解决输入量过大或过小时控制器的参数无法自适应的问题.Matlab/Simulink仿真实验结果表明,本文提出的变论域模糊PI控制方法在控制精度和响应速度方面均优于传统PI控制和模糊PI控制方法,因此本文方法对提高Buck -Boost变换器系统的稳定性具有很好的参考价值.     

多路Buck变换器并联均流技术的特性分析

为提高并联DC/DC变换器的稳定性,研究了多路Buck变换器并联均流的动态响应.首先,搭建了一个单个Buck变换器的双闭环控制系统,并通过负载扰动验证了该系统具有抗干扰性能.其次,利用状态空间平均法推导出了主从均流控制下的并联Buck变换器模型,并通过Simulink仿真验证了两路、三路并联Buck变换器系统均流效果的稳定性.最后,利用仿真实验显示基于主从均流法的多路Buck变换器不仅可以实现低压大电流的供电,而且还可以实现电流在各模块中自动均衡.因此,本文研究验证了主从均流控制对多路并联Buck变换器的可行性.     

新型无刷直流电机速度闭环控制技术

针对无刷直流电机采用三相位置信号作为速度反馈造成控制精度较低的问题，提出了一种新的速度闭环控制方法.采用Buck全桥电路结构，通过控制Buck电路的输出电压，结合电机相电流正反馈补偿，实现了电机速度的闭环控制.分析了Buck电路输出电压换相脉动的原因，引入电流预测控制来预测电机换相时所需的电流，以此调整相应的给定电流来减少电压脉动.实验结果表明，采用该电压负反馈、电流正反馈方法能够有效实现电机的速度闭环控制，通过相电流预测法可以很好地消除换相期间输出电压的脉动.     

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.     

一种Buck变换器的电压控制策略研究

Buck 变换器是一种结构比较简单,应用十分广泛的 DC/DC 降压变换器。由 Buck 电路的平均线性化模型,得到其电压控制下的动态小扰动模型,给出了应用 PI 控制器实现其精确控制的方法。仿真实验结果表明在系统参数和负载都发生较大幅度变化时依然能获得 Buck 电路良好的输出,系统具有很强的鲁棒性     

用H∞控制器抑制Buck变换器中的参数扰动

以Buck直流变换器为研究对象,设计了非线性鲁棒控制器以达到减小干扰影响的目的。首先在Buck变换器非线性模型的基础上,建立具有扰动的系统误差模型。然后根据无源性控制理论,得到H∞控制器及其参数约束条件,并理论分析了闭环控制系统的稳定性。最后对Buck变换器元件参数扰动的情况进行了数值模拟和电路仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性。