[发明专利]一种基于三相Vienna整流器的滑模自抗扰控制方法

说明书

本发明公开了一种基于三相Vienna整流器的滑模自抗扰控制方法，其为一种改进型的自抗扰控制器，技术方案为将直流侧电压参考值U_dcref通过跟踪微分控制器安排过渡过程；根据扩张状态观测器对直流侧输出电压U_dc进行观测；将跟踪微分控制器的输出信号x₁与扩张状态观测器对U_dc的观测信号z₁输入到滑模控制器，以滑模控制器替代状态误差反馈控制器，滑模控制器以电压的平方作为反馈控制量，设计滑模面，采用改进的指数趋近率作为滑模趋近率，得到控制控制量u₀，再对扩张状态观测器观测的总扰动z₂进行实时补偿，从而可以得到内环控制的给定量u。本发明相比传统的自抗扰控制器其整定参数数量大大降低，相比线性自抗扰控制器具有较快的响应速度和较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种用于Vienna整流器电压环的滑模自抗扰控制器，其为一种改进型的自抗扰控制器。

背景技术

传统的PID控制存在参数整定困难且由于积分饱和作用始终无法解决系统快速性与超调性之间的矛盾。

自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)具有很好的适用性和鲁棒性，可以通过跟踪微分控制器安排过渡过程，很好的解决传统PID存在的问题。但是自抗扰控制器仍存在许多不足，比如传统的ADRC中的非线性状态误差反馈多采用误差的非线性组合，控制器参数较多，参数整定复杂。采用线性状态误差反馈控制虽然简化了参数整定但是其动态响应速度与稳定性都相应有所降低。

滑模控制(Sliding Model Control,SMC)本质上是一种非线性控制，其非线性主要表现为控制的不连续性，滑模变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识，物理实现简单等优点。该控制方法的缺点主要是当状态轨迹到达滑模面后，难于严格地沿着滑模面向平衡点滑动，而是在滑模面两侧来回穿越，从而产生抖振。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三相Vienna整流器的滑模自抗扰控制方法，采用自抗扰与滑模变结构相结合的复合控制策略，先通过改进滑模趋近律中符号函数的连续性和可导性，从而克服滑模控制器的抖振问题，再采用改进的滑模控制器作为自抗扰控制器的状态反馈控制律，从而提高了自抗扰控制器的性能。

本发明通过以下技术方案实现，本发明包括跟踪微分控制器，扩张状态观测器，基于滑模的非线性状态反馈控制器；所述跟踪微分控制器对直流侧电压参考值Ud_cref安排过渡过程，所述扩张状态观测器对直流侧输出电压U_dc和系统总扰动进行观测。所述基于滑模控制的非线性状态误差反馈控制器根据以电压的平方作为反馈控制量，设计滑模面，采用改进的指数趋近律作为滑模趋近律，得到控制量，再通过扩张状态观测器观测的总扰动进行实时补偿，从而可以得到内环控制的给定量。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种用于Vienna整流器电压环的滑模自抗扰控制器，通过采用滑模控制器替代自抗扰控制器中的状态反馈控制律从而既降低了自抗扰控制器的参数数量，又提高了系统的响应速度。通过对滑模控制器趋近律进行改进，避免了采用滑模控制存在的抖振问题。本发明所述新型自抗扰控制器相比传统的自抗扰控制器，其整定参数数量大大降低，相比线性自抗扰控制器具有较快的响应速度，较高的稳定性和较强的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明实施例的Vienna整流器拓扑结构图。

图2为本发明实施例的控制结构示意图。

图3为本发明实施例的指数趋近律中双曲正切函数图像。

图4为本发明实施例的三种控制器对Vienna整流器直流侧输出电压的静态控制效果图。