[发明专利]有限时间控制BBMC调速系统控制参数稳定域确定方法

权利要求书

1.一种有限时间控制BBMC调速系统控制参数稳定域确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：以BBMC中电感电流、电容电压和输出电流为状态变量，建立BBMC调速系统的状态微分方程，具体步骤为：

其中：i_L、u_C和i_o分别表示BBMC中电感电流、电容电压和输出电流，E为BBMC逆变级输入电压，u_D为异步电机三相定子绕组公共端电压，L为BBMC主电路电感，C为BBMC主电路电容，R₁和L₁分别为异步电机单相绕组的等效电阻与等效电感，d为BBMC中功率开关的占空比，d∈[0,1]；

步骤(2)：根据步骤(1)所得状态微分方程，得到BBMC调速系统的动态方程，具体步骤为：

设BBMC的参考输出电压为u_ref，得到BBMC的输出电压误差为：

x₁＝u_C-u_ref (2)

根据式(1)和式(2)，得到BBMC调速系统的动态方程为：

其中：x₁、x₂、x₃、i_L、u_C和i_o均为时间t的变量；

步骤(3)：根据步骤(2)所得BBMC调速系统的动态方程，设计BBMC调速系统的控制函数，具体步骤为：

步骤(3-1)：定义时间尺度坐标变换式为：

其中：t＝Ks，K为坐标变换系数；

步骤(3-2)：根据式(4)所示时间尺度坐标变换式，对式(3)进行变换，得：

步骤(3-3)：根据式(5)可得BBMC调速系统的控制函数为：

步骤(4)：根据步骤(3)所得BBMC调速系统的控制函数及有限时间控制原理，得到BBMC中功率开关管的占空比，具体步骤为：

根据有限时间控制原理，确定系统控制函数f(s)为：

其中：sat_α为饱和函数，k₁、k₂、k₃、α₁、α₂和α₃为控制参数；

根据式(6)和式(7)可得：

最后，根据式(4)和式(8)，可得BBMC中功率开关管的占空比为：

其中：

步骤(5)：根据步骤(4)所得BBMC中功率开关管的占空比，得到BBMC逆变级的离散迭代映射模型具体步骤为：

以BBMC中电感电流和电容电压为状态变量，建立其状态微分方程为：

根据式(9)，可得功率开关管在第n个开关周期T内的导通时间t_on和关断时间t_off，分别为：

其中：d_n表示在第n个开关周期T内BBMC中功率开关管的占空比；

根据式(10)和式(11)，得BBMC逆变级的离散迭代映射模型为：

其中：u_C(n+1)和i_L(n+1)分别表示(n+1)T时刻BBMC中电容电压和电感电流，i_o(n)表示nT时刻BBMC的输出电流，M、N和ω均为中间变量，且u_C(n)和i_L(n)分别表示nT时刻BBMC中的电容电压和电感电流，

步骤(6)：建立三相异步电机的离散迭代映射模型，具体步骤为：建立三相异步电机在两相静止坐标系上的状态微分方程为：

其中：u_sα和u_sβ分别表示电机在两相静止坐标上的定子电压，i_sα和i_sβ分别表示电机在两相静止坐标上的定子电流，Ψ_rα和Ψ_rβ分别表示电机在两相静止坐标上的转子磁链，T_L表示电机负载转矩，ω_r表示电机转子的角速度，L_s、L_r、L_m、R_s、R_r、n_p和J分别表示电机定子自感、转子自感、定转子互感、定子电阻、转子电阻、极对数和转动惯量，表示电机漏磁系数，T_r＝L_r/R_r表示转子电磁时间常数；

采用Runge-Kutta法对式(13)进行离散化，可得：

其中：为(n+1)T时刻的状态向量，为nT时刻的状态向量，K₁、K₂、K₃和K₄均为中间变量，且K₁＝f(x_n,y_n)，K₄＝f(x_n+TK₀,y_n+TK₃)，u_sα(n)和u_sβ(n)分别表示nT时刻电机在两相静止坐标上的定子电压，i_sα(n)和i_sβ(n)分别表示nT时刻电机在两相静止坐标上的定子电流，Ψ_rα(n)和Ψ_rβ(n)分别表示nT时刻在两相静止坐标上的转子磁链，ω_r(n)表示nT时刻电机转子的角速度；

步骤(7)：根据步骤(5)所得BBMC逆变级的离散迭代映射模型和步骤(6)所得三相异步电机的离散迭代映射模型，得到基于有限时间控制的BBMC调速系统的离散迭代映射模型；

步骤(8)：根据步骤(7)所得基于有限时间控制的BBMC调速系统的离散迭代映射模型，通过数值仿真得到BBMC调速系统稳定运行时控制参数的取值范围。