一种电压调节的非线性控制方法技术

本发明专利技术提供一种电压调节的非线性控制方法，输出电压可以实现无超调控制；求解切换系数的过程中把电流参数消除了，最终不会用到电流参数不用检测系统的电流，减少了成本很大的电流检测环节；切换系数是与电感、电容和电阻这些参数无关的，这就保证了控制方法对系统变化参数和负载扰动的鲁棒性。化参数和负载扰动的鲁棒性。化参数和负载扰动的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种电压调节的非线性控制方法


[0001]本专利技术涉及一种电压控制领域，特别是涉及一种电压调节的非线性控制方法。

技术介绍

[0002]目前DC/DC电路广泛应用于手机、数码相机、媒体播放器等各种家用及消费类电子产品中，在DC/DC电路中会普遍的涉及到电压控制问题。以BUCK电路为例，现有的电路方案中使用类似PWM或者PID的电压控制方法，会使输出电压在首次上升的过程中产生超调，并且严重依赖电感L和电容C这些电路中的参数，在建立数学模型的时候，输出电压的一阶导数中存在电感上的电流i
L
，这就避免不了要检测系统的电流，而电流的检测往往是不精确的并且成本巨大；所以现有技术中往往存在电压超调以及需要检测电流大小等原因，而导致控制不精确、不快速或是成本过大等问题，在对电压精度或是调节速度又或者是成本控制有严格要求的精密仪器中往往不能满足需要。因此如何提出一种成本低，速度快，控制精度高的电压调节方法已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电压调节的非线性控制方法，用于解决现有技术中电压控制过程中成本高，速度慢，精度低的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电压调节的非线性控制方法
[0005]至少包括以下步骤：
[0006]当初始的变量小于0时，将电路状态切换至第一状态，并将最小变量赋值为初始的变量值，然后依次循环执行步骤S1)、S2)、S3)、S4)，在循环过程中第一预设值和第二预设值逐渐增大；直至电路处于第二状态且所述变量大于等于0，依次循环执行步骤S2)、S5)、S4)、S1)，在循环过程中所述第一预设值及所述第二预设值逐渐增大，所述第三预设值逐渐减小，并最终稳定在固定值；
[0007]当初始的所述变量大于等于0时，将电路状态切换至第二状态，并将最大变量赋值为初始的变量值，然后依次循环执行步骤S5)、S4)、S6)、S2)，在循环过程中所述第三预设值和第四预设值逐渐减小；直至电路处于第一状态且所述变量小于0，依次循环执行步骤S4)、S1)、S2)、S5)；在循环过程中所述第一预设值逐渐增大，所述第三预设值及所述第四预设值逐渐减小，并最终稳定在固定值；
[0008]S1)比较所述变量与第一预设值，若所述变量大于等于第一预设值，则将电路状态切换至第二状态；
[0009]S2)当所述变量的一阶导数为0时，将最大变量赋值为当前的变量值；
[0010]S3)比较所述变量与第二预设值，若所述变量小于等于第二预设值则将电路状态切换至第一状态；
[0011]S4)当所述变量的一阶导数为0时，将最小变量赋值为当前的变量值，
[0012]S5)比较所述变量与第三预设值，若所述变量小于等于所述第三预设值则将电路状态切换至第一状态；
[0013]S6)比较所述变量与第四预设值，若所述变量大于等于所述第四预设值，则将电路状态切换至第二状态；
[0014]其中，所述变量为当前输出电压与预设电压的差值；当电路处于所述第一状态时，电路中的电感电流增加，电感处于储能状态；当电路处于所述第二状态时，电路中的电感电流减小，电感处于释能状态。
[0015]可选地，所述第一预设值是与切换系数和最小变量有关的函数。
[0016]可选地，所述第一预设值S1＝βS
m
，其中，β为切换系数，S
m
为最小变量。
[0017]可选地，所述第三预设值是与切换系数和最大变量有关的函数。
[0018]可选地，所述第三预设值S3＝βS
M
，其中，β为切换系数，S
M
为最大变量。
[0019]可选地，所述切换系数与电路的电感、电容及电阻的参数无关。
[0020]可选地，当变量S＜0时，切换系数当变量S≥0时，切换系数其中V
ref
为预设电压，S
M
为最大变量，S
m
为最小变量，Vg为输入电源的电压。
[0021]可选地，所述第二预设值是与最大变量和迟滞参数有关的函数。
[0022]可选地，所述第二预设值S2＝S
M
‑
δ，其中，δ为迟滞参数，S
M
为最大变量。
[0023]可选地，所述第四预设值是与最小变量和迟滞参数有关的函数。
[0024]可选地，所述第四预设值S4＝S
m
+δ，其中，δ为迟滞参数，S
m
为最小变量。
[0025]可选地，所述迟滞参数与电路的电感、电容及电阻的参数无关。
[0026]本实施例还公开一种BUCK电路，基于上面所述的电压调节的非线性控制方法来实现对输出电压的调节，所述BUCK电路包括：输入电源，第一晶体管，第二晶体管，电感，电容和电阻；
[0027]第一晶体管和所述第二晶体管串联后并联于输入电源的两端；
[0028]所述电感与所述电容串联后并联于所述第二晶体管的两端；
[0029]所述电阻与所述电容并联，所述电阻两端的电压作为输出电压输出；
[0030]所述第一晶体管和所述第二晶体管的状态不同，当所述第一晶体管导通，所述第二晶体管截止时，对应电路的状态为第一状态；当所述第一晶体管截止，所述第二晶体管导通时，对应电路的状态为第二状态。
[0031]如上所述，本专利技术的一种电压调节的非线性控制方法，具有以下有益效果：
[0032]1输出电压可以实现无超调控制；
[0033]2不用检测系统的电流，减少了成本很大的电流检测环节；
[0034]3对电路参数和负载扰动具有很强的鲁棒性。
附图说明
[0035]图1显示为本专利技术的电路状态转换示意图；
[0036]图2显示为本专利技术的BUCK电路示意图；
[0037]图3显示为图2的等效电路图的示意图；
[0038]图4显示为变量S＜0时，状态切换示意图；
[0039]图5显示为变量S≥0时，状态切换示意图；
[0040]图6显示为本专利技术的实施例一对应的电压平衡过程的一种相轨迹图示意图；
[0041]图7显示为本专利技术的实施例二对应的电压平衡过程的另一种相轨迹图示意图；
[0042]图8显示为本专利技术的电压稳态时的极限环的示意图；
[0043]图9显示为本专利技术的电压平衡过程的相轨迹仿真图；
[0044]图10显示为本专利技术的电压平衡过程的电压幅值仿真图。
[0045]元件标号说明
[0046]S11～S16；S21～S26
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步骤
具体实施方式
[0047]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压调节的非线性控制方法，其特征在于，所述电压调节的非线性控制方法至少包括以下步骤：当初始的变量小于0时，将电路状态切换至第一状态，并将最小变量赋值为初始的变量值，然后依次循环执行步骤S1)、S2)、S3)、S4)，在循环过程中第一预设值和第二预设值逐渐增大；直至电路处于第二状态且所述变量大于等于0，依次循环执行步骤S2)、S5)、S4)、S1)，在循环过程中所述第一预设值和所述第二预设值逐渐增大，所述第三预设值逐渐减小，并最终稳定在固定值；当初始的所述变量大于等于0时，将电路状态切换至第二状态，并将最大变量赋值为初始的变量值，然后依次循环执行步骤S5)、S4)、S6)、S2)，在循环过程中所述第三预设值和第四预设值逐渐减小；直至电路处于第一状态且所述变量小于0，依次循环执行步骤S4)、S1)、S2)、S5)；在循环过程中所述第一预设值逐渐增大，所述第三预设值及所述第四预设值逐渐减小，并最终稳定在固定值；S1)比较所述变量与第一预设值，若所述变量大于等于第一预设值，则将电路状态切换至第二状态；S2)当所述变量的一阶导数为0时，将最大变量赋值为当前的变量值；S3)比较所述变量与第二预设值，若所述变量小于等于第二预设值则将电路状态切换至第一状态；S4)当所述变量的一阶导数为0时，将最小变量赋值为当前的变量值；S5)比较所述变量与第三预设值，若所述变量小于等于所述第三预设值则将电路状态切换至第一状态；S6)比较所述变量与第四预设值，若所述变量大于等于所述第四预设值，则将电路状态切换至第二状态；其中，所述变量为当前输出电压与预设电压的差值；当电路处于所述第一状态时，电路中的电感电流增加，电感处于储能状态；当电路处于所述第二状态时，电路中的电感电流减小，电感处于释能状态。2.根据权利要求1所述的电压调节的非线性控制方法，其特征在于：所述第一预设值是与切换系数和最小变量有关的函数。3.根据权利要求2所述的电压调节的非线性控制方法，其特征在于：所述第一预设值S1＝βS
m
，其中，β为切换系数，S
m
为最小变量。4.根据权利要求1所述的电压调节的非线性控制方法，其特征在于：所述第三预设值是与切换系数和最大变量有关的函数。5.根据权利要求4所述的电压调...

【专利技术属性】
技术研发人员：张腾，
申请(专利权)人：华润微电子重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：