[发明专利]一种大功率无线电能传输系统的非线性分析控制方法

说明书

本发明公开了一种无线电能传输系统的非线性分析控制方法,包括如下步骤：建立无线电能传输系统模型以及非线性电感的数学模型，然后将非线性电感建立的数学模型代入无线电能传输系统模型的回路方程，得到系统的状态方程；对无线电能传输系统进行非线性分析，当判断出系统出现非线性现象时，执行下面步骤即在得到的系统状态方程内添加自适应控制器，根据拉塞尔不变集定理来构架该自适应控制器，它根据函数中的平衡点，用一个负反馈增益的环节来维持系统稳定在平衡点周围，使系统状态变量由不规则振荡变为周期振荡。本发明采用上述方法对具有平板磁芯线圈的大功率无线电能传输系统进行非线性分析、控制，使系统状态变量由不规则振荡变为周期振荡。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及非线性的分析控制技术领域，具体涉及一种具有平板磁芯线圈的大功率无线电能传输系统的非线性控制方法。

背景技术

近年来，无线电能传输系统更多地进入人们的视线，成为广大研究学者们研究的热点，它能解决传统电路系统中电线带来的磨损与安全等问题。

然而，由于无线电能传输系统中电感，电容的非线性，系统中整流电路、发射线圈等都存在不同程度上的非线性，这些非线性情况将会严重影响无线电能传输系统的能量传输、功率等等问题。不论是分岔现象还是混沌振荡，都导致非线性系统的稳定运行有诸多不稳定因素，能否将混沌运动有效地控制成稳定轨道是人们长期关心的问题。

因此，研究无线电能传输系统的非线性特性对于无线电能传输系统的参数设计、研究无线电能传输系统能量传输效率、系统功率等问题起着很重要的作用。在混沌控制方面，已经出现过很多的控制方法，常规的反馈控制具有一定的鲁棒性，但是由于控制器参数是固定的，当不确定性很大时，系统的性能会大幅下降，甚至失稳。自适应控制采用的控制方法仍是基于数学模型的方法，所依据的关于模型的和扰动的先验知识比较少，需要在系统的运行过程中不断提取有关模型的信息，使模型愈来愈准确。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种大功率无线电能传输系统的非线性分析控制方法，本发明通过对大功率无线电能传输系统进行非线性特性分析，设计自适应控制器对非线性无线电能传输系统进行控制。

本发明的目的是采用下述方案实现的：本发明公开了一种大功率无线电能传输系统的非线性分析控制方法，包括如下步骤：

1)建立无线电能传输系统模型以及无线电能传输系统的非线性电感的数学模型，然后将非线性电感建立的数学模型代入无线电能传输系统模型的回路方程，得到系统的状态方程；

2)对无线电能传输系统进行非线性分析，当判断出系统出现非线性现象时，执行步骤3)；

3)根据拉塞尔不变集定理来构建自适应控制器，在得到的系统状态方程内添加该自适应控制器，它根据函数中的平衡点，用一个负反馈增益的环节来维持系统稳定在平衡点周围，使系统状态变量由不规则振荡变为周期振荡。

步骤1)得到的系统状态方程为n为状态变量的个数，步骤3)中在得到的系统状态方程内添加自适应反馈控制律u_j，即在系统的状态方程的至少一个等式右边添加控制律u_j，使系统状态方程变为：n为状态变量的个数，j＝1,2,...,m，m是添加的控制项的数目，对非线性系统设计的自适应控制器如下：其中：u_j是自适应控制律，γ_j是自适应律，ε_j是可变的反馈控制强度，ρ_j表示x_i对应的稳定点。x_i表示控制律u_j添加在第i项控制变量，ρ_j表示x_i对应的稳定点，如j＝1,i＝2时表示第一个控制项u₁添加在第二个状态变量。