[發明專利]DC-DC buck變換器高階滑模控制方法

有效

• 申請號: 201310316413.6
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103378724A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 凌睿;董燕;武美蓉;趙靖;喻業琴;廖化容;羅成渝;劉偉;遲同信;柳楊;趙國言;胡銀超
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

1.一種DC-DC?buck變換器高階滑模控制方法，其特征在于，包括：

步驟1，對buck變換器建立有限狀態機二階滑模控制器，定義滑模變量，建立滑模面，設定有效狀態和初始狀態，使有效狀態對應所述控制器輸出量；

步驟2，使用buck變換器的輸出量和設定值定義滑模量，建立和分析滑模動態方程，在無輸出超調量的情況下，獲得有限狀態機二階滑模控制器收斂條件；

步驟3，根據所述有限狀態機二階滑模控制器，建立增加時滯值的有限狀態機二階滑模控制器，在有限頻率情況下，使滑模變量收斂到平衡點，即buck變換器的輸出無偏差的跟蹤上給定值。

2.根據權利要求1所述的DC-DC?buck變換器高階滑模控制方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1-1，建立有限狀態機二階滑模控制器，定義滑模變量s，在所述控制器參數不確定和負載擾動情況下，將在有限時間內控制器軌跡到達二階滑模面包含了4個有效狀態和1個初始狀態，有效狀態和對應了滑模量s≥0,而有效狀態和對應了滑模量s＜0，有效狀態和對應了滑模量一階導數減小的系統運動軌跡，而有效狀態和對應了滑模量一階導數增加的系統運動軌跡，在所述每個有效狀態中U⁺或U^-為所述控制器的輸出量；

步驟1-2，所述控制器采用兩個變量s_m和s_M，s_m保存滑模變量s在有效狀態和中的最小值，而s_M保存s在狀態和的最大值，所述控制器的切換條件由變量s_m和s_M決定，所述變量s_m和s_M會隨著所述控制器中狀態的切換而交替的改變；

步驟1-3，當狀態軌跡從有效狀態出發后，變量s_m將保存s的最小值，當觸發條件βs_m滿足后，其中0＜β＜1，有效狀態將被激活；由于0＜β＜1，所以坐標點βs_m比s_m更接近原點，在有效狀態中，系統運動軌跡逐漸靠近橫軸，變量s_M將被連續更新，直到軌跡到達橫軸，穿越橫軸后，軌跡將遠離橫軸，直到滿足條件s-s_m＞δ，其中δ為確定的時滯值，用于限制控制器輸出量的切換頻率，接下來，狀態將再次被激活，在狀態中，當系統軌跡穿越橫軸時，變量s_m將被滑模變量s的最小值替換，然后，按照同樣的收斂過程，如果δ足夠小，控制器將軌跡到達相平面的原點附近，當控制器軌跡從相平面的右邊出發時，將有類似的收斂軌跡。

3.根據權利要求1所述的DC-DC?buck變換器高階滑模控制方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟3-1，采用步驟1的有限狀態機二階滑模控制器，如果時滯值δ趨于零時，在buck變換器接近平衡點過程中，所述控制器輸出的切換頻率將趨于無窮大；如果直接采用固定時滯值δ、β_N和β_P，當時，所述控制器軌跡將不會穿越相平面的縱軸，而不能到達平衡點，其中V_ref為期望電壓；

步驟3-2，根據所述有限狀態機二階滑模控制器建立增加時滯值的有限狀態機二階滑模控制器，將時滯值β_N和β_P進行自動調整，結合建立的有限狀態機二階滑模控制器，實現穩態時的零誤差。