[发明专利]DC-DC buck变换器高阶滑模控制方法

权利要求书

1.一种DC-DC buck变换器高阶滑模控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，对buck变换器建立有限状态机二阶滑模控制器，定义滑模变量，建立滑模面，设定有效状态和初始状态，使有效状态对应所述控制器输出量；

步骤2，使用buck变换器的输出量和设定值定义滑模量，建立和分析滑模动态方程，在无输出超调量的情况下，获得有限状态机二阶滑模控制器收敛条件；

步骤3，根据所述有限状态机二阶滑模控制器，建立增加时滞值的有限状态机二阶滑模控制器，在有限频率情况下，使滑模变量收敛到平衡点，即buck变换器的输出无偏差的跟踪上给定值。

2.根据权利要求1所述的DC-DC buck变换器高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1，建立有限状态机二阶滑模控制器，定义滑模变量s，在所述控制器参数不确定和负载扰动情况下，将在有限时间内控制器轨迹到达二阶滑模面包含了4个有效状态和1个初始状态，有效状态和对应了滑模量s≥0,而有效状态和对应了滑模量s＜0，有效状态和对应了滑模量一阶导数减小的系统运动轨迹，而有效状态和对应了滑模量一阶导数增加的系统运动轨迹，在所述每个有效状态中U⁺或U^-为所述控制器的输出量；

步骤1-2，所述控制器采用两个变量s_m和s_M，s_m保存滑模变量s在有效状态和中的最小值，而s_M保存s在状态和的最大值，所述控制器的切换条件由变量s_m和s_M决定，所述变量s_m和s_M会随着所述控制器中状态的切换而交替的改变；

步骤1-3，当状态轨迹从有效状态出发后，变量s_m将保存s的最小值，当触发条件βs_m满足后，其中0＜β＜1，有效状态将被激活；由于0＜β＜1，所以坐标点βs_m比s_m更接近原点，在有效状态中，系统运动轨迹逐渐靠近横轴，变量s_M将被连续更新，直到轨迹到达横轴，穿越横轴后，轨迹将远离横轴，直到满足条件s-s_m＞δ，其中δ为确定的时滞值，用于限制控制器输出量的切换频率，接下来，状态将再次被激活，在状态中，当系统轨迹穿越横轴时，变量s_m将被滑模变量s的最小值替换，然后，按照同样的收敛过程，如果δ足够小，控制器将轨迹到达相平面的原点附近，当控制器轨迹从相平面的右边出发时，将有类似的收敛轨迹。

3.根据权利要求1所述的DC-DC buck变换器高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1，采用步骤1的有限状态机二阶滑模控制器，如果时滞值δ趋于零时，在buck变换器接近平衡点过程中，所述控制器输出的切换频率将趋于无穷大；如果直接采用固定时滞值δ、β_N和β_P，当时，所述控制器轨迹将不会穿越相平面的纵轴，而不能到达平衡点，其中V_ref为期望电压；

步骤3-2，根据所述有限状态机二阶滑模控制器建立增加时滞值的有限状态机二阶滑模控制器，将时滞值β_N和β_P进行自动调整，结合建立的有限状态机二阶滑模控制器，实现稳态时的零误差。