[发明专利]基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制方法

说明书

本发明公开了一种基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制方法，首先提出一组LMI约束将闭环系统的极点配置在满足动态性能要求的LMI区域，同时满足H∞鲁棒性能的要求，把鲁棒变增益控制器设计的问题转化为一组LMI约束的求解问题，利用Matlab的LMI工具箱完成对多胞形LPV系统各个顶点的LMI求解，获得多胞形各个顶点的状态反馈控制器，设计了一种基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制器。所设计的鲁棒变增益控制器能够使Buck变换器保持良好的动态性能，满足H∞鲁棒性能的要求，并保证系统的全局稳定性。

技术领域

本发明涉及非线性控制领域，具体是一种基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制方法。

背景技术

Buck变换器作为开关电源的核心部件，具有体积小、效率高、成本低等优势，广泛应用于移动电子设备、工业仪器仪表、军事航天等相关领域，在实际的工业生产和日常生活发挥着极为重要的作用。随着互联网行业和电子信息等产业的高速发展，加大了对Buck变换器的稳定性和可靠性的要求，高性能的Buck变换器可以进一步提升电子系统的全局性能参数指标。Buck变换器本质是一个非线性系统，并且存在外部干扰和模型参数的不确定性等问题。如果使用传统的控制理论其进行建模和控制，忽略了变换器的非线性特征，很难满足Buck变换器的高输出精度、高抗干扰能力、稳定性等高性能要求。因此，对Buck变换器的建模和控制方法的研究对获得高性能Buck变换器起着极为重要作用，研究Buck变换器的控制策略方法，对进一步提高Buck变换器稳定性能和动态性能，具有极为重要的实际工程应用价值和理论研究意义。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制方法，可以使Buck变换器获得期望的动态性能，并保证系统的全局稳定性和鲁棒性。

为了实现上述目的，所述基于多胞形LPV系统Buck变换器的鲁棒变增益控制方法包括如下步骤：

第一步：建立Buck变换器的状态空间平均模型；

选取Buck变换器中的电感电流i_L为状态变量x₁和电容电压u_C为状态变量x₂，定义状态变量x₃为实际输出电压误差信号的积分。最终Buck变换器的状态空间平均模型为：

第二步：完成Buck变换器多胞形LPV系统的建模；

选择负载电阻R和输入电压V_in作为2个不确定参数，可以得到n＝2²＝4个顶点的凸多胞体模型。此时变参数p＝[R，Vin]，设Buck变换器的变参数取值范围如下所示：

R_min≤R≤R_max，V_imin≤V_in≤V_imax (4)

Buck变换器多胞形LPV系统的4个顶点如下所示：

对Buck变换器多胞形LPV系统的4个顶点进行条件参数a_i的选择如下：

Buck变换器多胞形LPV系统的状态空间模型可以表示为：

第三步：根据多胞形LPV系统各个顶点的LMI约束求解状态反馈增益K_i；

此时一组同时满足区域极点配置和鲁棒性能的LMI约束如下所示：