dcdc變換器的滑模變結(jié)構(gòu)制及動(dòng)態(tài)品質(zhì)研究

1、dc-dc變換器的滑模變結(jié)構(gòu)變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制及動(dòng)態(tài)品質(zhì)研究控制及動(dòng)態(tài)品質(zhì)研究楊 蘋華南理工大學(xué)華南理工大學(xué) 電力學(xué)院電力學(xué)院摘摘 要要 本文以buck變換器為例論述了利用滑模變結(jié)構(gòu)理論分析、設(shè)計(jì)dc/dc變換器的方法，討論了以期望輸出電壓為依據(jù)的切換面s(x)設(shè)計(jì)問題和滑動(dòng)模態(tài)上動(dòng)態(tài)品質(zhì)分析，推導(dǎo)出了到達(dá)時(shí)間的計(jì)算公式,為dc/dc變換 器 的 控 制 器 設(shè) 計(jì) 提 供 理 論 依 據(jù) 。主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 研究背景研究背景 基于變結(jié)構(gòu)理論的基于變結(jié)構(gòu)理論的dc-dc變換器建模變換器建模 dc-dc變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制 性能分析性能分析 仿真仿真 結(jié)論結(jié)論研

2、研 究究 背背 景景 本文著重探討dc/dc變換器的切換面設(shè)計(jì)及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)分析 功率變換器在工作過程中受開關(guān)量u的控制，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在兩個(gè)子拓?fù)溟g不斷變化，具有變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。利用滑模變結(jié)構(gòu)控制理論對這類系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)具有重要意義。 當(dāng)控制量u等于1或0時(shí)，若dc-dc變換器工作在連續(xù)工作模式，則其模型為 在斷續(xù)工作模式中，dc-dc變換器有三個(gè)子拓?fù)?，不滿足假設(shè)條件，不能應(yīng)用滑模變結(jié)構(gòu)控制理論。 其中，u=1,0, , g為光滑矢量場。)()(xxxugf基于變結(jié)構(gòu)理論的基于變結(jié)構(gòu)理論的dc-dc變換器建模變換器建模dc-dc變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)

3、包括：(1)尋求切換函數(shù)，使它確定的滑動(dòng)模態(tài)漸進(jìn)穩(wěn)定且有良好的品質(zhì)；(2)尋求控制函數(shù)u+(x)和u-(x)，使切換面上布滿止點(diǎn)，形成滑動(dòng)模態(tài)區(qū) 在尋求控制函數(shù)u+(x)和u-(x)，希望趨近階段近可能短切換函數(shù)的選取切換函數(shù)的選取 切換函數(shù)的選取應(yīng)反映控制目的，對于buck變換器，控制目的是得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓vd，則選取切換函數(shù)為： 驗(yàn)算后可知，切換函數(shù)滿足橫截條件和滑模運(yùn)動(dòng)存在的充要條件rvdxs1)(x控制律的設(shè)計(jì)控制律的設(shè)計(jì) 由于變換器本身的特點(diǎn)，控制律u只能取0，1之一，不能利用指數(shù)趨近律的方法設(shè)計(jì)來提高趨近運(yùn)動(dòng)的品質(zhì)。對于 dc/dc變換器的兩個(gè)對應(yīng)的開關(guān)邏輯，可由切換函數(shù)s=

4、0和到達(dá)條件 確定為其中一種：s s 0) )(1(5 . 0ssignu性性 能能 分分 析析 到達(dá)時(shí)間的估算到達(dá)時(shí)間的估算 滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)分析：滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)分析：為保證buck變換器在趨近運(yùn)動(dòng)階段達(dá)到時(shí)間較短、滑動(dòng)模態(tài)階段超調(diào)量較小，從而具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，變換器參數(shù)應(yīng)滿足 ，并將 作為電路參數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。clr21clr21性性 能能 分分 析析 魯棒性：魯棒性：buck變換器在控制作用下，由初始狀態(tài)開始向著切換面s = 0運(yùn)動(dòng)，直到到達(dá)切換面，之后被約束在s(x) = 0的子空間中作滑模運(yùn)動(dòng)。趨近運(yùn)動(dòng)不具備魯棒性；在滑動(dòng)模態(tài)階段，滑動(dòng)模態(tài)的運(yùn)動(dòng)微分方程對攝動(dòng)和擾動(dòng)有完全的魯棒性仿

5、仿 真真 切換面參數(shù)切換面參數(shù)k k、電壓、電壓vd與到達(dá)時(shí)間與到達(dá)時(shí)間t tr r的關(guān)系的關(guān)系: :電阻一定，k值越大，對應(yīng)的到達(dá)時(shí)間越長；對于一定的期望電壓值vd，r值越小，對應(yīng)的到達(dá)時(shí)間越長 r r、l l、c c參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響：參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響：r = 10對應(yīng)最佳阻尼比，超調(diào)量較小、到達(dá)時(shí)間短，到達(dá)滑動(dòng)模時(shí)抖動(dòng)明顯。輸出電壓經(jīng)電容濾波后變的十分平穩(wěn)，達(dá)到了控制的目的；r 較大，超調(diào)量加大、抖動(dòng)加劇，調(diào)整時(shí)間較長；r較小，到達(dá)時(shí)間長，輸出電壓需要一定的調(diào)整時(shí)間達(dá)到穩(wěn)態(tài)，但波形不再平滑，有些微的抖震。切換面參數(shù)切換面參數(shù)k k、電壓、電壓vd與到達(dá)時(shí)間與到達(dá)時(shí)間

6、t tr r的關(guān)系的關(guān)系buck切換面參數(shù)k、電壓vd與tr的關(guān)系切換面參數(shù)切換面參數(shù)k k、電壓、電壓vd與到達(dá)時(shí)間與到達(dá)時(shí)間t tr r的關(guān)系的關(guān)系buck切換面參數(shù)k、電壓vd與tr的關(guān)系r r、l l、c c參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響r = 3r r、l l、c c參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響r = 10r r、l l、c c參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響參數(shù)對滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響r = 30結(jié) 論 本文以buck 變換器為例，討論以期望輸出電壓為依據(jù)的切換面s(x)及控制律的設(shè)計(jì)，并分析滑動(dòng)模態(tài)上動(dòng)態(tài)品質(zhì)，指出將最佳阻尼比作為電路參數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)時(shí)，可保證dc-dc變換器在趨近運(yùn)動(dòng)階段有較短的達(dá)到時(shí)間、滑動(dòng)模態(tài)的超調(diào)量較小，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析，所得結(jié)論對dc/dc變換器的變結(jié)構(gòu)控制具有實(shí)際意義。寶山壁畫 寶山壁畫是引人注目的昂貴文物。此壁畫發(fā)現(xiàn)于阿魯科爾沁旗東沙布鄉(xiāng)境內(nèi)。1994年列為“全國十大考古新發(fā)現(xiàn)”之一。寶山壁畫中最引人注目的是楊貴妃教鸚鵡圖。該畫高0.7米、寬2.3米，用于筆重彩繪制，最突出的表現(xiàn)了 晚唐風(fēng)格。唐代擅長繪貴婦仕女的大師周昉繪制了楊貴妃教鸚鵡圖，不僅享譽(yù)中原，而且還影響全國各地。發(fā)現(xiàn)于阿旗寶山古墓里的這幅畫，就是契丹人聘請中原畫家按照周