直流变流器的输出反馈动态面控制
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一
个 状态变量的测量。考虑输人受限问题 , 引入一个辅助控制 变量 , 保证系wk.baidu.com输 入在指定范 围内。由李亚普诺 夫稳定理 论
证明该 闭环系统是一致最终有界 的, 跟踪误差收敛在原点 附近 的较小邻域 内, 仿真结果验证了控制器的有 效性 。
关键词 : 直流变换器 ; 动态面控制 ; 输 出反馈 ; 输人受 限
( S c h o o l o f Ma r i n e E n g i n e e r i n g , D a l i a n Ma r i t i me U n i v e r s i t y , D a l i a n L i a o n i n g 1 1 6 0 2 6 ,C h i n a )
中图分类号 : T P 3 0 1 . 6 文献 标 识码 : B
Ou t p u t F e e d b a c k Dy n a mi c S u r f a c e Co n t r o l 0 f DC Co n v e r t e r
L I U Lu. W ANG Da n. PENG Zh o u —h u a
第3 O 卷 第9 期
文 章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 3) 0 9 - 0 2 2 5 — 0 5
计
算
机
仿
真
2 0 1 3 年9 月
直流 变 流 器 的输 出反 馈 动态 面 控 制
刘 陆 , 王 丹, 彭周 华
( 大连海 事大学轮机工程学院 , 辽宁 大连 1 1 6 0 2 6 ) 摘要 : 在直流变流器控制性能优化问题 的研究 中, 针对 负载不 确定的 B u c k型直 流变换器模 型, 采用 自适应动 态面方法设 计 控制 器 , 使 其输出电压能准确地跟踪参考 电压 , 解决不确定负载对系统稳定性的影响和输入受限问题 , 另外本设计 中的控 制 器无 需测量电感电流 , 达到节约成本减少误差 的 目的。运用动态 面法将一 阶滤 波器引入到反步法 的设计 中, 克服传统反 步 法中方程项数的膨胀和复杂的求导问题 , 对系统不确定 因素有 良好的 自适应 性。设 计状态观测 器实现输 出反 馈控制 , 减 少
ABS T RACT: An a d a p t i v e o u t p u t f e e d b a c k d y n a mi c s u r f a c e c o n t r o l wa s p r o p o s e d f o r t h e u n c e r t a i n DC- DC b u c k c o n — v e r t e r ,i t ra t c k s t h e r e f e r e n c e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a t e l y ,r e s o l v e s t h e e f f e c t o f p a r a me t e r u n c e r t a i n t y a n d i n p u t s a t u r a - t i o n p r o b l e m.I n a d d i t i o n,t h e c o n t r o l l e r i n t h i s p a p e r c a n a v o i d t h e me a s u r e me n t o f i n d u c t o r c u r r e n t ,t h u s c a n s a v e t h e c o s t s a n d r e d u c e t h e e r r o r s .B y i n t r o d u c i n g t h e i f r s t - o r d e r i f l t e r s ,a d y n a mi c s u f r a c e c o n t r o l me t h o d w a s p r o p o s e d t o c o p e wi t h t h e‘ e x p l o s i o n’p r o b l e m c a u s e d b y t h e b a c k s t e p p i n g — b a s e d d e s i g n,a n d i t h a s g o o d a d a p t a b i l i t y f o r t h e p a r a me t e r u n c e ta r i n t y .An o b s e r v e r w a s p r e s e n t e d t o e s t i ma t e t h e u n me a s u r a b l e s t a t e ,S O t h e r e i s n o n e e d t o me a s u r e t h e i n d u c t o r c u r r e n t .B y i n t r o d u c i n g n a a u x i l i a r y c o n t r o l v a ia r b l e t o e n s u r e c o n t r o l l e r o u t p u t wi t h i n t h e s p e c i i f e d r a n g e,a n e f e c t i v e c o n t r o l l e r d e s i g n me t h o d wa s d e v e l o p e d .T h e p r o p o s e d c o n t r o l l a w c a n g u a r a n t e e t h e u n i f o r m u l t i - ma t e b o u n d e d n e s s o f a l l s i na g ls i n t h e c l o s e d - l o o p s y s t e m v i a L y a p u n o v s y n t h e s i s .S i mu l a t i o n r e s u l t s d e mo n s t r a t e t h e
个 状态变量的测量。考虑输人受限问题 , 引入一个辅助控制 变量 , 保证系wk.baidu.com输 入在指定范 围内。由李亚普诺 夫稳定理 论
证明该 闭环系统是一致最终有界 的, 跟踪误差收敛在原点 附近 的较小邻域 内, 仿真结果验证了控制器的有 效性 。
关键词 : 直流变换器 ; 动态面控制 ; 输 出反馈 ; 输人受 限
( S c h o o l o f Ma r i n e E n g i n e e r i n g , D a l i a n Ma r i t i me U n i v e r s i t y , D a l i a n L i a o n i n g 1 1 6 0 2 6 ,C h i n a )
中图分类号 : T P 3 0 1 . 6 文献 标 识码 : B
Ou t p u t F e e d b a c k Dy n a mi c S u r f a c e Co n t r o l 0 f DC Co n v e r t e r
L I U Lu. W ANG Da n. PENG Zh o u —h u a
第3 O 卷 第9 期
文 章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 3) 0 9 - 0 2 2 5 — 0 5
计
算
机
仿
真
2 0 1 3 年9 月
直流 变 流 器 的输 出反 馈 动态 面 控 制
刘 陆 , 王 丹, 彭周 华
( 大连海 事大学轮机工程学院 , 辽宁 大连 1 1 6 0 2 6 ) 摘要 : 在直流变流器控制性能优化问题 的研究 中, 针对 负载不 确定的 B u c k型直 流变换器模 型, 采用 自适应动 态面方法设 计 控制 器 , 使 其输出电压能准确地跟踪参考 电压 , 解决不确定负载对系统稳定性的影响和输入受限问题 , 另外本设计 中的控 制 器无 需测量电感电流 , 达到节约成本减少误差 的 目的。运用动态 面法将一 阶滤 波器引入到反步法 的设计 中, 克服传统反 步 法中方程项数的膨胀和复杂的求导问题 , 对系统不确定 因素有 良好的 自适应 性。设 计状态观测 器实现输 出反 馈控制 , 减 少
ABS T RACT: An a d a p t i v e o u t p u t f e e d b a c k d y n a mi c s u r f a c e c o n t r o l wa s p r o p o s e d f o r t h e u n c e r t a i n DC- DC b u c k c o n — v e r t e r ,i t ra t c k s t h e r e f e r e n c e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a t e l y ,r e s o l v e s t h e e f f e c t o f p a r a me t e r u n c e r t a i n t y a n d i n p u t s a t u r a - t i o n p r o b l e m.I n a d d i t i o n,t h e c o n t r o l l e r i n t h i s p a p e r c a n a v o i d t h e me a s u r e me n t o f i n d u c t o r c u r r e n t ,t h u s c a n s a v e t h e c o s t s a n d r e d u c e t h e e r r o r s .B y i n t r o d u c i n g t h e i f r s t - o r d e r i f l t e r s ,a d y n a mi c s u f r a c e c o n t r o l me t h o d w a s p r o p o s e d t o c o p e wi t h t h e‘ e x p l o s i o n’p r o b l e m c a u s e d b y t h e b a c k s t e p p i n g — b a s e d d e s i g n,a n d i t h a s g o o d a d a p t a b i l i t y f o r t h e p a r a me t e r u n c e ta r i n t y .An o b s e r v e r w a s p r e s e n t e d t o e s t i ma t e t h e u n me a s u r a b l e s t a t e ,S O t h e r e i s n o n e e d t o me a s u r e t h e i n d u c t o r c u r r e n t .B y i n t r o d u c i n g n a a u x i l i a r y c o n t r o l v a ia r b l e t o e n s u r e c o n t r o l l e r o u t p u t wi t h i n t h e s p e c i i f e d r a n g e,a n e f e c t i v e c o n t r o l l e r d e s i g n me t h o d wa s d e v e l o p e d .T h e p r o p o s e d c o n t r o l l a w c a n g u a r a n t e e t h e u n i f o r m u l t i - ma t e b o u n d e d n e s s o f a l l s i na g ls i n t h e c l o s e d - l o o p s y s t e m v i a L y a p u n o v s y n t h e s i s .S i mu l a t i o n r e s u l t s d e mo n s t r a t e t h e