本文關鍵詞：Boost變換器的混雜系統(tǒng)建模與控制研究

  更多相關文章： Boost變換器 系統(tǒng)建模 混雜自動機模型 能控性 能觀性

【摘要】：DC-DC變換器由于系統(tǒng)包括線性部分和非線性部分的復雜特點,使得對其進行精確的分析控制變得艱難,傳統(tǒng)的經典控制理論無法適應這個情況。Boost變換器(又稱升壓變換器)是直流變換器的一種,功能上具有提升電路輸入電壓的作用,是一種典型的混雜系統(tǒng),它既包含連續(xù)時間系統(tǒng),也包含著離散事件系統(tǒng)。混雜自動機模型是一個形象的可視化模型,能方便地描述混雜系統(tǒng)。本文在混雜自動機模型的基礎上,利用Matlab對Boost變換器的建模與控制進行了深入的研究。具體研究內容包括:首先介紹了混雜系統(tǒng)定義、特點及其主要內容,然后針對Boost變換器,分別采用狀態(tài)空間法、拉格朗日方程法及混雜自動機方法建立其數(shù)學模型,同時在此基礎上對系統(tǒng)的能控性、能觀性及穩(wěn)定性做出分析論證。其次根據(jù)Boost系統(tǒng)工作狀態(tài)的混雜特征,建立了包含CCM(電感電流連續(xù)模式)和DCM(電感電流斷續(xù)模式)的混雜自動機模型。在Boost變換器基于混雜控制算法的設計中,通過應用電路理論方法,實現(xiàn)了將開關器件的控制問題轉化為選擇混雜自動機模型中轉換條件的問題。在Matlab中,利用Simulink和Stateflow工具箱對混雜控制算法進行實現(xiàn),輸出電壓波形的仿真結果很好的表明本文設計的控制算法是非常高效且實用的。最后,在MSP430的基礎上,實現(xiàn)了對實驗平臺的搭建,并對控制算法設計的性能進行驗證。實驗結果說明,本文研究的控制算法能夠保證在Boost變換器的所有模式下(CCM和DCM)運行的穩(wěn)定性,同時對在系統(tǒng)運行中負載變化和輸入電壓變化等突變情況具有出色的抑制效果。
【關鍵詞】：Boost變換器 系統(tǒng)建模 混雜自動機模型 能控性 能觀性
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TP301.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.1.1 DC-DC變換器概述9
• 1.1.2 DC-DC變換器混雜系統(tǒng)控制研究的意義9-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 DC-DC變換器一般建模方法12-14
• 1.2.2 DC-DC變換器控制理論研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 論文主要研究內容17-19
• 第2章 Boost變換器的系統(tǒng)建模19-31
• 2.1 引言19-21
• 2.2 Boost變換器的狀態(tài)空間平均法建模21-25
• 2.2.1 狀態(tài)空間平均法原理21-22
• 2.2.2 Boost變換器的狀態(tài)空間模型22-25
• 2.3 基于拉格朗日方程的Boost變換器建模25-27
• 2.4 基于混雜自動機模型的Boost變換器建模27-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第3章 Boost變換器的能控能觀性及穩(wěn)定性分析31-38
• 3.1 引言31-33
• 3.2 Boost變換器的能控能觀性分析33-36
• 3.3 Boost系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析36-37
• 3.4 本章小結37-38
• 第4章 Boost變換器的混雜自動機模型仿真38-60
• 4.1 引言38-42
• 4.1.1 電感電流連續(xù)模式38-40
• 4.1.2 電感電流斷續(xù)模式40-42
• 4.2 Boost變換器混雜自動機模型仿真42-55
• 4.2.1 Stateflow工具箱簡介42-47
• 4.2.2 混雜自動機模型仿真47-55
• 4.3 混雜控制算法與傳統(tǒng)控制方法的比較55-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 Boost變換器系統(tǒng)設計60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 總體設計60-61
• 5.3 Boost變換器硬件平臺設計61-68
• 5.3.1 系統(tǒng)參數(shù)設計61
• 5.3.2 硬件電路設計61-66
• 5.3.3 系統(tǒng)軟件設計66-68
• 5.4 實驗結果68-69
• 5.5 本章小結69-70
• 結論與展望70-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文77-78
• 致謝78

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