發(fā)布時間：2021-02-27 02:18

　　設(shè)計一個滑模變結(jié)構(gòu)控制器以實現(xiàn)變換器良好的輸出性能。根據(jù)變換器的狀態(tài)方程,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,以指數(shù)趨近律作為控制律,得到滑模控制器表達式,采用邊界層滑�？刂萍夹g(shù)減小控制器的抖振,并利用李雅普諾夫函數(shù)驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Matlab仿真與實驗平臺實測結(jié)果表明,設(shè)計的滑�？刂破髋cPID控制器相比具有響應(yīng)快速、過沖小、魯棒性強等優(yōu)點。該實驗可加強學(xué)生對滑模變結(jié)構(gòu)控制與Buck變換器相關(guān)知識的理解,提高學(xué)生的實踐動手能力以及實驗積極性。 

【文章來源】：實驗技術(shù)與管理. 2017,34(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１Ｂｕｃｋ降壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對變換器進行電路分析可得系統(tǒng)的狀態(tài)表

統(tǒng)進行仿真，Ｂｕｃｋ變換器參數(shù)見表１。表１Ｂｕｃｋ變換器參數(shù)參數(shù)范圍取值輸入電壓ｕｉ／Ｖ１２輸出電壓ｕｏ／Ｖ５輸出電流ｉｏ／ｍＡ≤５００５００負(fù)載電阻Ｒ／Ω１０～２０１０開關(guān)頻率ｆ／ｋＨｚ１００儲能電感Ｌ／μＨ≥５８．３１００濾波電容Ｃ／μＦ≥６．２５４７０根據(jù)式（１），利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立系統(tǒng)仿真模型，對電容電壓和電感電流做檢測，檢驗仿真模型是否設(shè)計正確，Ｂｕｃｋ變換器仿真模型見圖２。圖２ＢｕｃＫ變換器仿真模型檢測結(jié)果如圖３所示，從圖中可以看出檢測結(jié)果達到預(yù)期效果，說明仿真模型建立正確。圖３電容電壓、電感電流變化曲線６７陳龍，等：基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的Ｂｕｃｋ型ＤＣ／ＤＣ變換器實驗研究

函數(shù)）：ｓ（ｋ＋１）＝（１－Δｋ）ｓ（ｋ）－ε·ｓａｔ（ｓ（ｋ））（２１）由式（２０）和式（２１）得到離散滑�？刂破鳛椋洌ǎ耄剑郐耍裕拢荩保郐耍裕ǎ力ぃ桑ǎ耄耍裕桅ぃǎ保ぃ耄螅ǎ耄�·ｓａｔ（ｓ（ｋ））］（２２）取λ＝［０．１８０．８３．６］Ｔ，δ＝２００，ｋ＝１０．７，ε＝０．５，采樣周期為５ｍｓ，對滑�？刂婆cＰＩＤ控制進行仿真。圖４為兩種控制器電壓跟蹤仿真對比曲線，仿真結(jié)果用表２中的數(shù)據(jù)進行說明。圖４滑�？刂婆cＰＩＤ控制電壓跟蹤仿真曲線表２滑模和ＰＩＤ控制器電壓跟蹤仿真比較性能指標(biāo)啟動響應(yīng)階段上升時間／ｓ調(diào)節(jié)時間／ｓ電壓超調(diào)量／％負(fù)載擾動階段調(diào)節(jié)時間／ｓ電壓擾動量／％穩(wěn)態(tài)階段相對誤差／％ＰＩＤ０．０２９０．０２２４．５９０．０２８１．８００．１６滑模變結(jié)構(gòu)０．０２２０．０１０１．５６０．０１７１．０７０．２５從表２中可以發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)態(tài)階段雖然滑模變結(jié)構(gòu)控制的誤差比ＰＩＤ控制稍大，但誤差都保持在０．５％以內(nèi)；在啟動響應(yīng)階段滑模變結(jié)構(gòu)控制的總調(diào)節(jié)時間（上升時間＋調(diào)節(jié)時間）比ＰＩＤ控制短１９ｍｓ，說明滑�？刂破骶哂懈斓捻憫�(yīng)速度，并且變結(jié)構(gòu)控制下的電壓超調(diào)量明顯小于ＰＩＤ控制；在負(fù)載擾動階段滑模變結(jié)構(gòu)控制在有干擾的情況下具有更強的調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)時間比ＰＩＤ控制短１１ｍｓ，以及電壓的擾動變化量更校至此，通過仿真結(jié)果表明在同等仿真環(huán)境下滑模變結(jié)構(gòu)控制器的性能要優(yōu)于ＰＩＤ控制器

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于數(shù)字PID的開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)實驗研究[J]. 蘆守平,國強,刁鳴.  實驗技術(shù)與管理. 2015(07)
[2]Matlab軟件在自動控制原理實驗中的應(yīng)用[J]. 劉金頌,張慶陽,蘇曉峰,楊蕾.  實驗技術(shù)與管理. 2014(06)
[3]Boost變換器的PID型滑�？刂芠J]. 郭晨.  電子科技. 2013(07)
[4]數(shù)學(xué)建模及競賽與本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 王漢萍,遲潔茹,于海生,莊曉東.  實驗技術(shù)與管理. 2009(09)
[5]Buck DC/DC變換器輸出電壓紋波的仿真研究[J]. 肖永軍,周傳璘,曾慶棟.  實驗技術(shù)與管理. 2009(02)
[6]斷續(xù)導(dǎo)通模式Buck變換器跨周期調(diào)制離散解析模型[J]. 牛全民,張波,李肇基.  中國電機工程學(xué)報. 2008(12)
[7]滑模變結(jié)構(gòu)控制理論及其算法研究與進展[J]. 劉金琨,孫富春.  控制理論與應(yīng)用. 2007(03)
[8]Buck-Boost變換器的能量傳輸模式及輸出紋波電壓分析[J]. 劉樹林,劉健,鐘久明.  電子學(xué)報. 2007(05)
[9]“李雅普諾夫穩(wěn)定性理論”的教學(xué)研究[J]. 齊曉慧.  電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報. 2005(03)



本文編號：3053529