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

DC-DC變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制及動(dòng)態(tài)品質(zhì)研究,楊 蘋 華南理工大學(xué) 電力學(xué)院,摘 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 要 內(nèi) 容,研究背景 基于變結(jié)構(gòu)理論的DC-DC變換器建模 DC-DC變換器的滑模變結(jié)構(gòu)控制 性能分析 仿真 結(jié)論,研 究 背 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(duì)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)洌粷M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(chǎng)。,基于變結(jié)構(gòu)理論的DC-DC變換器建模,DC-DC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)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)的選取應(yīng)反映控制目的，對(duì)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,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(duì)于 DC/DC變換器的兩個(gè)對(duì)應(yīng)的開關(guān)邏輯，可由切換函數(shù)s=0和到達(dá)條件 確定為其中一種：,性 能 分 析,到達(dá)時(shí)間的估算 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)。,性 能 分 析,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(duì)攝動(dòng)和擾動(dòng)有完全的魯棒性,仿 真,切換面參數(shù)k、電壓Vd與到達(dá)時(shí)間tr的關(guān)系:電阻一定，k值越大，對(duì)應(yīng)的到達(dá)時(shí)間越長(zhǎng)；對(duì)于一定的期望電壓值Vd，R值越小，對(duì)應(yīng)的到達(dá)時(shí)間越長(zhǎng) R、L、C參數(shù)對(duì)滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響：R = 10對(duì)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(zhǎng)；R較小，到達(dá)時(shí)間長(zhǎng)，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)k、電壓Vd與到達(dá)時(shí)間tr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)k、電壓Vd與到達(dá)時(shí)間tr的關(guān)系,Buck切換面參數(shù)k、電壓Vd與tr的關(guān)系,R、L、C參數(shù)對(duì)滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響,R = 3,R、L、C參數(shù)對(duì)滑動(dòng)模態(tài)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響,R = 10,R、L、C參數(shù)對(duì)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(duì)DC/DC變換器的變結(jié)構(gòu)控制具有實(shí)際意義。,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(guó)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(zhǎng)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(guó)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(qǐng)中原畫家按照周氏風(fēng)格繪制的， 技法深得周氏畫風(fēng)的真