dc-dc变换器非线性与切换控制方法的研究

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1、分类号UDC密级学位论文DC—DC变换器的非线性与切换控制方法的研究作者姓名：衣丽葵指导教师：赵军教授东北大学控制理论与导航技术研究所申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：控制理论与控制工程论文提交日期：2011年儿月论文答辩日期：2012年4月学位授予日期：答辩委员会主席：相芄组评阅人：栖光红、高壶群东北大学2011年11月ADissertatloninCOntrOITheoryandControlEngineer．ngStudyonN0nIinearandSwitchingControIMethOdsf6rDC．DCConverterSbyYiL．kuiSu

2、perVisor：Prof色ssorZhaoJunNonheaStemUnjVersityNovember2011独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导F完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：痕v硒囊日期：加f2-舡，I)学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

3、盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交半年口一年口学位论文作者签名：表同藜签字日期：劬72．识，D者获得学位后：两年口导师签名：签字日期：刃佐．班力东北大学博士学位论文摘要Dc．Dc变换器的非线性与切换控制方法的研究摘要Dc—Dc变换器是典型的变结构系统。随着电力电子技术的飞速发展，DC．DC变换器作为电力电子设备的关键技术，对其动态性能和稳态性能要求越来越高，特别是Dc—Dc变换器的输出跟踪的准确性也提出了更高要求。因此，采用先进的控制理论，保证Dc．Dc变换器准确的跟踪、稳定的输出以

4、及较好的动态性能是人们关注的重点，也成为一项重要的研究课题。本文基于Dc—Dc变换器的数学模型，采用自适应控制、反步控制、滑模控制、切换控制等方法，对Dc—Dc变换器的输出跟踪、动态性能、稳态性能、保成本性能等问题进行了研究，具体工作归纳如下：第一章，简要地介绍了Dc—Dc变换器的定义、应用、工作原理、分类等基本问题。概述了Dc．Dc变换器常用的控制方法，以及切换控制在Dc—Dc变换器中应用的现状。第二章，研究了具有未知常参数不确定性的Buck变换器的输出跟踪问题。在自适应反步控制设计的最后一步加入滑模面的概念设计控制器，所设计的控制器是连续的，同时又能获得很好的跟踪性

5、能，并保证系统是渐近稳定的。第三章，研究当Buck变换器的负载R为具有已知界的时变不确定性时，提出了采用自适应平滑模反步控制设计方法。该方法设计的控制器不仅是连续的，而且对系统中存在的不确定性具有很好的鲁棒性。自适应平滑模反步控制属于有界跟踪，但这个界可以设计得任意小，完全能够满足工程要求。第四章，针对传统的反步方法在控制器的递推设计过程中，需要对虚拟控制进行反复求导而带来的系统设计过程中方程项数的膨胀问题，以及对于符合反步设计的系统中存在具有未知界的时变不确定性时，提出了基于傅里叶级数逼近法的自适应动态面控制方法，并将该方法应用到Buck变换器的控制器设计中，被控系统

6、实现了有界稳定，而且输出以任意小的界跟踪期望值。第五章，研究了带有仿射向量的一类切换系统的保成本控制问题。利用每个子系统的辅助函数来构造整个切换系统的多Lyapullov函数，其中辅助函数具有二东北大学博士学位论文摘要次项和‘次项函数结构。利用这样的多Lyapunov函数设计切换律，使得切换系统的状态收敛到一个期望的切换平衡点，并且满足保成本指标。此外，研究了具有多胞型切换系统的保成本控制问题，并将所得到的结果应用到Boost和Buck变换器系统中。第六章，针对Buck变换器的特性，考虑电路元件寄生电阻的存在，以及电感工作在连续导通模式下，建立了Buck变换器的精确数学

7、模型。针对此模型，基于切换控制器的方法，研究其输出跟踪问题。首先利用Backstepping技术，设计了两类控制器：第一类保证调节时间不大于任意给定的时间；第二类实现无超调跟踪。然后，基于这两类控制器，我们给出了切换信号的设计方法。最后，通过切换控制器实现了调节时间任意小的无超调跟踪。第七章，对全文所做的工作进行了总结，并指出了下一步研究的问题。关键词：切换系统；Dc．Dc变换器；自适应控制；反步控制；滑模控制；动态面控制；参数不确定性：切换控制器；多“apunov函数方法；保成本控制东北大学博士学位论文Abs仃actStudyonNon