基于MIT MRAC的Buck变换器电压控制仿真研究

为改善Buck变换器的控制性能,对基于模型参考自适应控制的Buck变换器电压控制方案进行了研究．首先基于小信号扰动法建立了Buck变换器的小信号解析模型;然后分析给出了自适应参考模型的设计依据,总结了设计步骤,并对自适应控制器的设计方法、关键参数的取值和影响进行了归纳;最后在Matlab/Simulink平台下搭建了频域和时域仿真模型,对文中重要结论进行了验证,证实了MIT MRAC用于Buck变换器控制的可行性和有效性．     

混沌范德玻—杜芬系统的T—S模糊控制

针对混沌ADVP（范德玻—杜芬）系统,进行了T-S模糊建模和模糊控制器设计,实现了系统的稳定。在用T-S模糊模型精确重构系统结构的基础上,利用反馈同步思想和极点配置方法,基于并行分布补偿（PDC）技术,进行了控制器设计。整个设计过程只需在模糊模型基础上作极点配置,简化了计算,得到了简单且易实现的控制器。仿真表明,受控系统能够快速达到收敛,验证了方法的有效性。     

基于事件触发的Buck型DC-DC变换器有限时间控制

针对Buck型DC-DC变换器输出电压跟踪控制问题,提出了一种基于事件触发机制的有限时间控制方案。首先,将Buck变换器建模成一类反馈型非线性系统。然后,为能有效地避免通信资源的浪费,通过构造一种状态变换设计了一种事件触发机制;同时,利用反步法,设计了系统的状态反馈控制器,该控制器在事件触发时刻更新;然后,基于所设计的事件触发控制器,利用有限时间Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性,并证明了所设计的控制方案不会发生Zeno现象;最后,通过Buck变换器仿真实例验证了所提出的事件触发控制方案的有效性,仿真结果表明了在所设计的控制方案下,Buck型DC-DC变换器的输出在有限时间内可以达到期望值,同时还能减少通信资源的浪费。     

DC/DC变换器的PWA模型及预测控制

利用υ步离散法,得到变换器输入控制变量与状态变量之间的直接映射关系,基于混杂系统理论分析系统的动态方程,建立其分段仿射模型。在此模型的基础上,结合非线性预测控制算法,通过模型预测系统的输出,利用反馈校正误差,给出二次型性能指标的优化计算方法,并由此设计预测控制器。最后,以Buck功率变换器为研究对象,通过与峰值电流控制算法的仿真结果进行比较,验证模型的正确性以及控制器设计的有效性。     

DC/DC变换器的动态建模及负载扰动抑制研究

本文针对Buck DC/DC变换器的强非线性和负载变化的特点,建立了近似线性化模型,基于H ∞控制理论设计了扰动抑制鲁棒控制器.给出了求解Buck变换器反馈系统广义被控对象的方法,并利用Matlab鲁棒控制工具箱给出了求解控制器的一般步骤,最后的数字仿真验证了所提方法的有效性和正确性,H∞控制器能大大改善电力电子装置的抗干扰能力.     

基于SG的Buck变换器自适应反步法控制

针对Buck变换器的非线性特性,考虑在电感电流连续导通模式下的数学模型,采用自适应反步法设计其闭环控制器,同时基于System Generator提出了数字控制器的实现方法,并分析了其负载扰动和电源扰动特性,将仿真结果与PI控制方式相比较,结果表明自适应反步控制的优越性和System Generator设计开发的有效性,为FPGA实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程,也为进一步研究其他DC-DC变换器的非线性控制提供了新思路.     

基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法研究

针对一类非线性系统在持续扰动下的控制问题,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法。首先,引入U模型方法进行被控对象建模,提高处理非线性系统的能力,结合自抗扰控制方法,设计基于U模型的改进自抗扰控制器。在非线性反馈环节引入模糊免疫方法实现非线性智能反馈,设计基于U模型的模糊免疫自抗扰控制系统。最后仿真实验表明：基于U模型的模糊免疫自抗扰控制方法在保持了基于U模型的自抗扰控制的简洁性和良好抗扰性能的基础上,简化了控制器参数调节过程,在持续未知扰动下的跟踪速度、精度都更优。     

基于SG的Boost变换器T-S模糊建模与控制

针对Boost变换器的非线性特性,基于分段线性电子电路仿真(PLECS)软件建立了电感电流连续状态下Boost变换器的仿真模型,采用T-S模糊控制方法设计了控制器,提出了一种用SG对Boost变换器控制器实现的新方法,并分析了负载及电源电压变动下的控制性能.仿真结果表明PLECS建模的正确性和T-S模糊控制器优越性,且验证System Generator设计开发的有效性.     

电压型Buck电路控制器的复频域设计及仿真研究

通过分析电压型Buck电路控制器,在复频域下用模拟和数字两种方法对Buck变换器的补偿网络进行了设计.应用PSpice软件建立了系统的模拟电路模型,对系统的频率特性进行了仿真,并用Mathcad仿真软件对复频域下系统连续模型的频率特性进行了验证.然后运用根轨迹理论讨论了一种基于根轨迹和零极点配置的数字控制器设计方法,根据系统性能指标设计了补偿网络,并用Matlab仿真软件对控制系统离散数学模型进行了特性仿真.仿真结果表明用该方法所设计的控制器性能与模拟电路建立的控制器性能完全相同.经过离散化的控制器数学模型可以方便地在DSP等数字信号处理器上实现,为开关变换器的数字化控制提供了简便的实现方法.     

非线性系统的输入多采样率模糊优化控制

基于多采样率数字控制理论,讨论了非线性连续被控对象和输入多采样率模糊控制器的设计问题.提出用线性矩阵不等式凸优化技术构建非线性系统的输入多采样率T-S模糊模型,并相应地研究了基于优化区域极点配置的PDC状态反馈控制.通过解代数Riccati方程得到控制器的参数,给出了优化数字控制器的设计算法和闭环系统的稳定性条件.计算机仿真表明了所提出方法的有效性.     

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.     

HB-LED驱动用恒流Buck变流器控制方法研究

提出了一种适用于浮地输出Buck型HB-LED驱动器的恒流控制方法,详细分析了这种新型控制方法恒流Buck变流器的工作原理,通过控制电感峰值电流和电感电流纹波量恒定来达到输出电流平均值恒定的目的。以UC3843控制的75W Buck恒流变流器为例进行了实验研究,该变流器能够获得宽输出电压范围内约±3%的恒流精度,满足HB-LED驱动的性能要求。     

Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究

针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统, 基于有限时间控制技术和自适应控制技术, 提出了一种新的快速降压控制算法.首先, 基于时间尺度变换, 对系统的平均状态空间方程进行变换; 然后, 利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法, 以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件, 使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况, 设计了有限时间观测器以估计未知负载, 最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比, 验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能, 又具有较强的抗负载变化性能.     

基于电流模式的Buck变换器的模糊控制

针对Buck变换器采用比常用的小信号建模方法更为精确的大信号建模方法对系统进行分析,进而提出一种基于电流模式的模糊控制方法.该方法将模糊控制方法与电流控制方法相结合来构造双闭环控制系统,并对所采用的模糊控制器进行非线性小信号分析.在系统中将电感电流引入电流环,同时将模糊器与积分器的并联作为电压环.该方法与传统控制方法进行仿真比较,仿真结果表明,所提出的方法十分有效,能极大的提高系统的动、静态性能.     

Buck变换器的改进型互补滑模控制

针对Buck变换器系统中存在匹配和不匹配干扰的问题, 本文提出了一种基于干扰观测器(DOB)的改进型互补滑模控制(CSMC)策略. 首先, 建立存在多重干扰的Buck变换器数学模型, 将模型改写为标准二阶积分型控制对象, 将式中干扰统一为匹配干扰和不匹配干扰. 其次, 设计2个DOB分别估计匹配干扰和不匹配干扰, 实现有限时间内跟踪干扰信号, 以抵消各种不确定性对系统的影响. 然后, 设计互补滑模面, 提出基于等效控制的改进型互补滑模控制律, 保留边界层内鲁棒性的同时, 提升控制器的动态性能, 减小静态误差, 拓宽边界层参数选择范围. 最后, 基于李雅普诺夫理论证明所提出控制器的稳定性. 数字仿真表明, 提出的改进型CSMC控制器结合DOB的总体控制方案能够有效抑制系统匹配和不匹配干扰, 同时获得更快的收敛速度以及更高的跟踪精度.     

Buck三电平变换器的PWM滑模控制

针对Buck三电平变换器飞跨电容电压闭环与输出电压闭环相互耦合的问题,利用解耦控制技术分别独立地设计控制器对两个闭环进行控制。其中,为了降低对参数变化和负载扰动的敏感性,设计基于PWM的滑模变结构控制器对输出电压进行控制。仿真试验结果表明,与传统PWM控制器相比,该方法在保持对飞跨电容电压进行有效控制的同时能减小输出电压的超调量,缩短调节时间。