一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法技术方案

一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法，适用于对直流降压变换器系统的高精度控制，该方法采取电压跟踪方式，首先对电压变化和电阻负载扰动通过设计一个扩张状态观测器来观测扰动，在此基础上设计滑模控制器从而得到复合控制器来控制直流降压变换器系统在有输入电压变化和负载电阻扰动情况下能够快速的高精度跟踪目标电压，该方法实现简单，参数调节较少，不但可以提高直流降压变换器系统快速跟踪参考信号的目的，而且可以有效地减小电力电子直流降压变换器稳态波动，满足高性能电力电子降压变换器系统的应用。

A control method of DC buck converter system based on extended state observer and sliding mode control technology

A control method of DC buck converter system based on extended state observer and sliding mode control technology is proposed. It is suitable for high precision control of DC buck converter system. The method adopts voltage tracking mode. First, the voltage variation and resistance load disturbance are observed by designing an extended state observer. Based on this, a sliding mode controller is designed to control the DC buck converter system to track the target voltage quickly and accurately under the condition of input voltage variation and load resistance disturbance. This method is simple to implement and has less parameter adjustment. It can not only improve the fast tracking of DC buck converter system. The purpose of reference signal is to reduce the steady-state fluctuation of power electronic DC buck converter effectively and meet the application of high-performance power electronic buck converter system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法
本专利技术涉及电力电子直流降压变换器系统，尤其涉及一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法。
技术介绍
随着现代科学技术的飞速发展，特别是电力电子技术、微电子技术、数字控制技术和现代控制理论的巨大进步，为电力电子直流开关电源系统的发展创造了有利条件，特别是在机器人、精密雷达、军用武器、新能源光伏系统等对直流开关电源控制性能要求越来越高的领域，直流变换器系统受到越来越多的关注。目前，直流降压电力电子变换器系统多采用双闭环的控制结构，即内环为电流控制环，外环为电压控制环。控制器多采用PI调节器。其中电流环的作用是提高系统的快速性，及时抑制电流内部的干扰；电压环的作用是提高系统抗负载扰动的能力，抑制电压稳态波动。在实际直流供电设备中，由于直流变换器系统的工作场合大多要求输出电压精度相当高，而且要求能够快速适应各种不同的工况，但是由于目前采用的PI控制器当系统工作在不同的工况下，例如在有扰动的情况下主要是利用积分来消除扰动对输出电压带来的影响，是一种被动且速度较慢的控制方式，特别是在系统遇到快速时变或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤一：基于直流降压变换器的拓扑结构，考虑其强非线性的开关特性，采用连续建模法中的状态空间平均法将状态变量加权平均，将非线性、时变的开关电路转换为等效的线性、时不变的连续电路；以系统的电感电流、电容电压为状态变量，依靠时间平均技术，建立系统的状态空间平均模型；步骤二：考虑到直流变换器的输入电压波动和负载电阻变化，对其设计扩张状态控制器，对负载电阻变化和输入电压波动进行估计，在DC‑DC变换器统一模型的基础上，将负载电阻变化和输入电压波动的扰动估计为d1(t),根据扩张状态观测器技术设计观...

【技术特征摘要】
1.一种基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤一：基于直流降压变换器的拓扑结构，考虑其强非线性的开关特性，采用连续建模法中的状态空间平均法将状态变量加权平均，将非线性、时变的开关电路转换为等效的线性、时不变的连续电路；以系统的电感电流、电容电压为状态变量，依靠时间平均技术，建立系统的状态空间平均模型；步骤二：考虑到直流变换器的输入电压波动和负载电阻变化，对其设计扩张状态控制器，对负载电阻变化和输入电压波动进行估计，在DC-DC变换器统一模型的基础上，将负载电阻变化和输入电压波动的扰动估计为d1(t),根据扩张状态观测器技术设计观测器对扰动进行估计；步骤三：在以扩张状态观测器对扰动进行估计的基础上，在考虑负载电阻变化和输入电压波动的情况下设计滑模控制器，复合控制器保证在系统存在扰动时输出电压vc仍然能够较快的跟踪给定参考电压vr。2.如权利要求1所述的基于扩张状态观测器和滑模控制技术的直流降压变换器系统控制方法，其特征在于，所述步骤一中，以系统的电感电流、负载电压为状态变量，依靠时间平均技术，将时变、非线性的开关电路转换为等效的时不变、线性的连续电路，由此可对开关变换器进行大信号瞬态分析，建立系统的状态空间平均模型。以开关管的两种状态μ＝0或1，建立降压变换器的模型：开关管Q关断时，控制量输入为0即μ＝0，电感电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军晓，戎佳艺，周骞，吴宇轩，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33