[发明专利]基于未知输入观测器的降压型直流变换器滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种基于未知输入观测器的降压型直流变换器滑模控制方法，包括以下步骤：(1)建立带有匹配扰动和非匹配扰动的降压型直流变换器系统模型，初始化系统状态及控制参数；(2)设计未知输入观测器，用于估计伺服系统中所包含的匹配扰动和非匹配扰动，得到匹配扰动和非匹配扰动的估计值；并验证所述估计值是否能跟踪上实际扰动值；(3)根据匹配扰动和非匹配扰动的估计值设计滑模控制器，控制降压型直流变换器系统输出稳定的电源电压。本发明能够有效消除由非匹配扰动引起的干扰问题，并在一定程度上提高系统的鲁棒性，使降压型直流变换器的输出电压能够稳定到期望的输出电压值。

技术领域

本发明涉及降压型直流变换器滑模控制方法的技术领域，特别是一种带有非匹配扰动的未知输入观测器的降压型直流变换器滑模控制方法。

背景技术

现代电子系统需要可靠、高效和高质量的电源。为了获得满意的控制性能，需要降压型直流变换器具有良好的抗干扰能力、较小的稳态误差、较低的超调和快速的动态性能。针对如何有效提高系统的性能，国内外已提出多种控制方法，包括自适应控制，鲁棒控制，滑模控制，最优控制及模糊控制等。其中由于滑模控制具有算法简单，对外界扰动及参数摄动不敏感及响应速度快等优点，在电源系统控制中应用已越来越广泛。

由于外界扰动和模型参数不确定性的不良影响，传统的滑模控制对非匹配扰动具有敏感性，因此需要设计一个控制器来处理直流变换器系统中非匹配扰动的影响。由于补偿不匹配扰动在理论和工程应用中的重要性，国内外学者对扰动估计方法的研究越来越感兴趣。如公开号为CN104252134A的中国专利文献公开了一种基于扩张状态观测器的电机伺服系统自适应鲁棒位置控制方法，包括以下步骤：步骤1、建立电机伺服系统数学模型；步骤2、配置自适应律对电机伺服系统中的不确定性参数进行估计；步骤3、配置扩张状态观测器对电机伺服系统的不确定性进行估计；步骤4、配置基于扩张状态观测器的电机伺服系统自适应鲁棒位置控制器；以及步骤5、确定电机伺服系统中相关参数和函数使得电机伺服系统的位置输出准确地渐进跟踪期望的位置指令，并且使电机伺服系统的输入无抖动现象产生。公开号为CN108303885A的中国专利文献公开了一种基于干扰观测器的电机位置伺服系统自适应控制方法。该方法为：首先建立电机位置伺服系统的数学模型；然后构建干扰观测器和基于干扰观测器的自适应控制器；最后运用李雅普诺夫稳定性理论，对电机位置伺服系统进行稳定性证明，并运用Barbalat引理得到系统的全局渐近稳定结果。

目前已有扩张状态观测器，扰动观测器，广义比例积分观测器等一系列的观测扰动估计方法的提出，但还未有基于未知输入观测器的滑模控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于未知输入观测器的滑模控制方法，可以有效消除非匹配扰动引起的扰动问题，使降压型直流变换器系统能够输出稳定的电源电压，解决了带有非匹配扰动的降压型直流变换器抗扰动稳定性问题，并有效提高伺服系统的鲁棒性。

本发明提出的技术方案如下：

一种基于未知输入观测器的降压型直流变换器滑模控制方法，包括以下步骤：

(1)建立带有匹配扰动和非匹配扰动的降压型直流变换器系统模型，初始化系统状态及控制参数；

(2)设计未知输入观测器，用于估计伺服系统中所包含的匹配扰动和非匹配扰动，得到匹配扰动和非匹配扰动的估计值，所述估计值的误差在有限时间内收敛到平衡点；

(3)根据匹配扰动和非匹配扰动的估计值设计滑模控制器，控制降压型直流变换器系统输出稳定的电源电压。

在步骤(1)中，所述带有匹配扰动和非匹配扰动的降压型直流变换器系统模型表示成如下形式：