基于扩张状态观测器的储能变换器的全阶滑模控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于扩张状态观测器的储能变换器的全阶滑模控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s1：利用开关平均方法对储能变换器进行数学建模；s2：基于控制量和输出电压的反馈值构造一个扩张状态观测器eso，对系统的状态及扰动进行估计；s3：利用估计值设计一个全阶滑模控制器，将控制器的控制量与锯齿波比较得到pwm波，利用pwm波控制直流降压变换器的开关管，使系统的输出电压可以跟踪参考信号。2.如权利要求1所述的基于扩张状态观测器的dc-dc储能变换器的全阶滑模控制方法，其特征在于，s1，s2，s3，s4是mos管；流经它们的电流分别用i
s1
，i
s2
，i
s3
，i
s4
来表示；它们的栅极电压用v
gs1
，v
gs2
，v
gs3
和v
gs4
来表示；漏极电压用v
ds1
，v
ds2
，v
ds3
和v
ds4
表示；c1，c2，c3为能量转移电容，流经它们的电流用i
c1
，i
c2
，i
c3
表示，两端的电压用v
c1
，v
c2
，v
c3
来表示；l
k
，l
m
，l分别表示漏感、励磁电感和输出电感，流经它们的电流用i
lk
，i
lm
，i
l
表示，两端电压用v
lk
，v
m
，v
l
表示；n1，n2分别为耦合电感的初级侧和次级侧匝数，流经它们的电流分别用i
pri
，i
sec
来表示；v
in
表示输入电压，v
o
表示输出电压；耦合电感初级侧和次级侧线圈匝数比用n表示；所述步骤s1中，数学模型建立过程如下：s1-1.开关打开时得到如下等式：s1-2.开关关闭时得到如下等式：
s1-3.利用平均开关模型得到如下等式：s1-4.利用伏秒平衡和电荷守恒原理化简上式得到储能变换器数学模型如下：3.如权利要求2所述的基于扩张状态观测器的dc-dc储能变换器的全阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，扩张状态观测器eso设计过程如下：s2-1.令x1＝e＝v
r-v
s
，v
r
是参考输出电压，r0是输出负载r的标称值，v
in0
是输入电压v
in
的标称值，μ为占空比，v
s
为实际输出电压，进而得到如下模型：
s2-2.将d视为新的状态x3，假设d为变化不激烈的扰动，那么是有界的，上述状态方程被扩张为：s2-3.针对上述变换器系统设计扩张状态观测器为：其中τ1，τ2，τ3为观测器增益，w1，w2，w3为x1，x2，x3的估计值；s2-4.观测器估计误差被定义为e1＝w
1-x1，e2＝w
2-x2，e3＝w
3-x3，误差状态方程如下：为了使观测器稳定，矩阵必须是负定的，利用顺序主子式的方法进行判定得到观测器增益的取值范围为：τ1>0，τ2>-1/lc-τ1/c0c，τ3>0。
4.如权利要求3所述的基于扩张状态观测器的dc-dc储能变换器的全阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，全阶滑模设计过程如下：s3-1.设计滑模面：其中e1是误差e1＝v
s-v
r
，v
s
是实际电压，v
r
是参考电压α1、α2是控制器自身参数；是控制器自身参数；s3-2.设计趋近律为：v＝-(k
e
k
t
η)sgn(s)
ꢀꢀ
(12)s3-3.得到输出量(pwm占空比)为：s3-4.上述式中定义的变量满足如下要求：s3-5.其李雅普诺夫稳定性证明如下：

技术总结
一种基于扩张状态观测器的储能变换器的全阶滑模控制方法，设计了一种特殊的滑模，此种滑模利用连续的控制，实现理想的滑动运动，并且控制律避免了控制系统的奇异性。当系统状态到达滑模并处于理想的滑动运动时，系统表现为一个全阶动态系统而非降阶系统。本发明旨在解决DC-DC变换器中滑模控制输出抖振现象严重的问题以及降低扰动对系统的影响，实现时变扰动作用下滑模变结构的复合控制，提高滑模控制精度和抗扰性能。精度和抗扰性能。精度和抗扰性能。


技术研发人员：梁从斌 宋琛龙 薛远天 赵尔敏 窦武 张宏甜 赵怡彬 魏春
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/3/1