基于有限時間控制技術的Buck型DC-DC變換器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、Buck型DC-DC功率變換器（簡稱Buck變換器）是一種完成直流電壓轉換的電力電子裝置，廣泛應用于直流電機驅動、計算機系統(tǒng)、醫(yī)療電子、通訊設備等領域。Buck變換器是一種典型的開關切換系統(tǒng)。實際工程中，電感的磁特性往往是不確定且非線性時變的。負載變化也會影響閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因為Buck變換器具有以上這些特性，所以其控制問題具有挑戰(zhàn)性和現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的線性控制器很難實現(xiàn)較好的控制性能，因此非線性控制器受到越來越多的人關注。大多數(shù)非線性

2、控制方面文獻都只能保證閉環(huán)系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的。對于控制系統(tǒng)來說，如果能保證系統(tǒng)狀態(tài)在有限時間內收斂到平衡點，即有限時間穩(wěn)定，則可以明顯提高系統(tǒng)的收斂性能。本文主要基于有限時間控制理論，來設計Buck型變換器的控制系統(tǒng)，主要工作如下:
　　(1)分析了Buck變換器的工作原理?；谄骄鶢顟B(tài)空間法，建立Buck變換器系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程?；赑SIM仿真軟件，建立了Buck變換器控制系統(tǒng)仿真平臺，基于TMSF28335系列DSP以及Buc

3、k變換器，搭建了硬件實驗平臺。
　　(2)設計了Buck變換器的一種新的自適應有限時間控制算法。首先基于時間尺度變換，對Buck變換器模型進行了坐標變換。然后基于狀態(tài)反饋，設計了一類有限時間反饋控制器，可以保證輸出電壓在有限時間內跟蹤上參考電壓。為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力，基于有限時間狀態(tài)觀測器技術，設計了負載估計器，可以在有限時間內辨識出系統(tǒng)參數(shù)。嚴格的理論證明和仿真結果都充分證明了所設計控制算法的有效性。
　　(3)設計了

4、Buck變換器的有限時間輸出反饋控制算法。首先針對Buck變換器的空間狀態(tài)模型，基于有限時間狀態(tài)觀測器技術，設計了電感電流觀測器，以在有限時間內觀測出電流狀態(tài)。然后基于電感電流觀測器的輸出，給出有限時間輸出反饋控制算法。最后給出嚴格的理論證明和仿真結果。
　　(4)基于Buck變換器控制算法硬件驗證平臺，對本文提出的自適應有限時間控制算法和有限時間輸出反饋控制算法進行了一系列實驗驗證。所得實驗結果都可以驗證所設計控制算法的有效性。