最新滑模控制在DC-DC变换器中的应用-滑模建模精品课件知识分享

1、滑模控制在DC-DC变换器中的应用-滑模建模1.滑模变结构控制基本概念2.滑膜变结构控制发展历史3.DC-DC变换器4.Buck直流变换器的滑模变结构控制DC-DC变换器建模方法 针对不同的拓扑结构和控制算法，需要建立合适类型的建模方法。在直流开关变换器的各种建模方法中，比较常用的有以下几种：小信号建模：着重于求解分析低频交流小信号在幵关变换器中的工作 状态，可以用于分析设计变换器的数学特性。大信号建模：包括相平面分析法、解析分析法、大信号等效模型分析 法、幵关信号流分析法、次谐波模型分析法、通用平均 分析法、KBM分析法，主要运用于开关变换器的仿真以 及小信号模型不适合的、其他的特性系统。电

2、路平均法：以时间平均等效电路法、三端开关电路器件模型法以及 能量守恒法则为代表，主要用于PWM波控制的直流开关 变换器的连续工作模式。DC-DC变换器控制策略： 常用的控制策略主要可以分为线性控制策略和非线性控制策略。一、线性控制策略 单闭环电压控制单闭环电压控制：引入输出电压的误差信号改变占空比，控制结构简单，电路的动态响应超调较大，而且受环路增益带宽大小的限制使系统的动态时间较长。 双闭环控制双闭环控制：内环为电流反馈，外环采用电压反馈方式。可以控制系统可以从电路获取更多的反馈信息，综合电压、电流两方面的变化趋势计算出控制率。双闭环反馈控制比单闭环电压控制可以获得更好地控制效果，但同时双闭

3、环控制系统的控制器设计更为复杂。 前馈控制方法前馈控制方法：把输入电压作为控制参数的一部分引入控制器的设计。可以在输入扰动对系统产生影响之前就对控制变量做出相应的调整，有效地对系统的输入扰动做出补偿。缺点如不能补偿负载变化所引起的扰动等。 结论：线性扰动具有结构简单，操作方便等优点，在工程上有广泛的应用。但是工程上实际控制的系统又有很强的非线性特性。二、非线性控制策略 滑模控制滑模控制：它所控制的系统具有结构不固定的特点，控制策咯也会随着系统结构的改变发生变化。而对于开关变换器在开关导通和断开的两种情况下，开关变换器的系统结构不同，所以滑模控制的控制策略很适合开关变换器的自身特点。滑模控制以其

4、良好的鲁棒性成为开关变换器有效的控制方法。 自适应控制方法自适应控制方法：实时的更新控制器参数，满足了系统的稳定性和精确性的要求，具有较强的抗干扰能力，但是由于开关变换器的开关频率较高，控制率更新的实时性是自适应控制方法的一个难点。 模糊控制模糊控制：不需要建立被控系统的数学模型，直接运用语言的形式表达控制器设计者的直觉和经验。模糊控制的主要过程分三部分：模糊化，模糊规则推理，去模糊化。模糊控制的优势在于不需要系统的准确数学模型，而是主要依靠控制器设计者的经验，所以很适合于直流开关变换器这种非线性的系统。同时模糊控制存在一些缺点，比如，控制器函数选择没有具体依据，从而没有设计和分析控制器的系统

5、方法，不能保证规则库的完整性。 结论：在控制算法方面，PID控制，滑模控制，模糊控制等都己广泛应用于变换器的研究中，对于反步法，自适应控制，单周控制，神经网络控制，模糊控制等的研究尚在进一步进行之中。1.滑模变结构控制基本概念2.滑膜变结构控制发展历史3.DC-DC变换器4.Buck直流变换器的滑模变结构控制开关导通开关关断Buck直流变换器直流变换器开关导通开关关断ccLLci nd vviCd tRd iLvvud t微分方程0, 1u开关关断，开关导通列写微分方程列写微分方程取状态变量121 refccxvvxxv 1122000111refinxxuvvxxLCRCLCLC状态空间方程

6、确定状态空间方程确定状态空间方程以状态偏差的线性组合建立滑模面函数 12S xkxx121 refccxvvxxv 根据滑动模态的存在性和可达性条件 0, 00, 0S xif S xS xif S x建立滑模面函数建立滑模面函数1211(x)()refinvvSxkxuLCRCLCLC 选择开关函数0, (x)01, (x)0SuS11221211:()11:()0refinrefvvkxkxLCRCLCLCvkxkxLCRCLC滑模运动区在两条直线之间222040RLCkLkRLR LC 为使选择的线性滑模面函数全部在滑模区， 应与 平行12=0kxx12kk和11LCkkRC24LR C化简需满足1211()refeqinvLCuxkxvLC