基于状态反馈精确线性化的Buck变换器非线性最优控制方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201810465740.0
申 请 日：20180516
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20181016
公 开 号：CN108667296A
代 理 人：
代理机构：
摘 要：本发明公开了一种基于状态反馈精确线性化的Buck变换器非线性最优控制方法,首先构建Buck变换器的仿射非线性系统模型,引入李导数理论分析方法进行状态反馈精确线性化的设计,基于无源性控制理论设计最优性能指标,设计了一种基于状态反馈精确线性化的Buck变换器非线性最优控制器。其优点是,在输入电压突变或者负载电阻突变的情况下,所设计的非线性控制器考虑了Buck变换器固有的非线性特征,保证变换器具有良好的稳态和动态特性,提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性。
主 权 项：1.一种基于状态反馈精确线性化的Buck变换器非线性最优控制方法,其特征在于,具体包括如下步骤：第一步：建立Buck变换器的仿射非线性系统模型；根据Buck变换器的工作机理,可以写出下列微分方程：其中Vin是Buck变换器的输入电压,uc是电容电压,iL是电感电流,L是储能电感,C是等效电容,R是负载电阻,u(t)是脉冲函数；选取电容电压uc和电感电流iL作为系统的状态变量,即x1＝iL,x2＝uc,由式(2)得到Buck变换器的仿射系统模型为：其中Vref是输出基准电压；第二步,构建Buck变换器非线性模型的精确线性化标准型；基于李导数理论可得：计算矩阵[g(x)#adfg(x)]的秩：该矩阵的秩等于2,满足非线性系统状态反馈精确线性化的条件,可以通过坐标变换构建精确线性化标准型如下：其中系统矩阵输入矩阵B＝[0#1]T,新的状态向量为：第三步,设计Buck变换器的非线性最优控制器；反馈控制率表达式如下：其中：β(X)＝LgLfh(X)式(8)中的线性控制律υ可以基于线性二次型最优控制理论求取,需要求解Riccati方程；Riccati方程的求解中加权矩阵的选取非常关键,本文基于无源性控制理论求取相应的加权矩阵,为此定义Buck型变换器系统的能量函数H为：其中ε表示误差矢量,是系统状态变量的偏差：对式(9)进行求解,得到加权矩阵如下：通过求解Riccati方程推导出系统的反馈增益矩阵,从而得到线性控制律：v＝#K*x####(11)综合式(8)和式(11),得到非线性控制器的控制律为：其中：a＝(L*C*(1/(R*C^2)#k2/C))b＝L*C*(k2/(R*C)#k1#(#1/(L*C)+1/((R*C)^2)))；进而可搭建出完整的非线性最优控制器。
关 键 词：
法律状态：
IPC专利分类号：H02M3/158