[发明专利]一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法

权利要求书

1.一种Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法，其特征在于，控制器根据设置的期望输出电压以及所获取实时反馈输出电压、实时反馈输出电流输出驱动信号控制Boost变换器使其输出电压稳定至预设的参考输出电压，其中，控制器中执行以下步骤：

步骤S1：设计函数逼近式滑模变结构自适应控制器实现电压环控制，该滑模变结构自适应控制器根据参考输出电压u_r和实时反馈输出电压u_o得到滑模变结构自适应控制器的开关变量采用电压环的输出值作为电流环的参考电感电流i_r，参考电感电流的计算公式如下：

其中，u_i为实时输入电压，L为电感电流值；

步骤S2：采用PID控制器实现电流环控制，PID控制器根据电压环得到参考电感电流i_r以及采样得到的实时反馈电流i_L输出驱动信号对Boost变换器进行控制，驱动信号的计算公式如下：

其中，e_i＝i_r-i_L，i_L为实时反馈电感电流；k_p，k_i，k_d分别为比例，积分和微分控制系数。

2.根据权利要求1所述的Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法，其特征在于，

控制器的设计进一步包括如下步骤：

步骤1：建立Boost变换器系统状态方程；

Boost电路的状态方程如下：

式中，R为负载电阻；C为与负载电阻并联的滤波电容；

将上式用矩阵方程表示为：

式中，u为开关函数，定义如下：

式中，T为开关周期，D为占空比，且在CCM模式下

3.根据权利要求2所述的Boost型DC-DC变换器的自适应控制方法，其特征在于，控制器的设计进一步包括如下步骤：

步骤2：滑模变量设计；

将系统误差定义成：

x₁＝u_r-u_o (5)

式中：u_r代表参考输出电压，u_o代表实时反馈输出电压；然后对x₁进行求导得到x₂：

对式(6)进行求导，并结合式(5)整理后得到算式：

式中，f₁(t)和f₂(t)均为系统的不确定性干扰，并且假设它们是有界的，即|f₁(t)|≤F₁,|f₂(t)|≤F₂，F₁和F₂均为正数；

把x₁，x₂当作状态变量，将式(7)写成状态方程形式

式中，x＝[x₁ x₂]^T，N＝[f₁(t) f₂(t)]^T为未知有界的时变不确定项；

将滑模变量s定义为：

式中，λ＝[λ₁ λ₂]，λ₂≠0，并且λ₁，λ₂同时为正或负常数；

对滑模变量s求导可得：