[发明专利]基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

(1)建立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，估计系统的集总扰动，未知输入观测器的估计误差在有限时间内收敛到平衡点邻域附近；

(3)根据系统的集总扰动设计非奇异终端滑模控制器，控制降压型直流变换器系统输出稳定的电源电压。

2.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述降压型直流变换器系统模型表示成如下形式：

其中，V_o是输出电压，V_in0是输入电压的标称值，I_L是电感电流，L₀、C₀、R₀分别是电路中电感、电容和负载电阻的标称值；u是控制输入。

3.根据权利要求2所述的基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，在步骤(1)中，初始化系统状态及控制参数的过程为：

定义状态变量x₁＝V_o-V_ref，则降压型直流变换器动态方程写成如下状态空间形式：

其中，V_ref为期望参考输出电压，d₁(t)是系统的集总扰动；L、C、R分别是电感、电容和负载电阻的实际值，V_in是实际输入电压。

4.根据权利要求3所述的基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述设计未知输入观测器的过程为：

定义滤波变量x_1f,x_2f,u_f,d_1f，系统(2)可改写为：

其中，x_1f,x_2f,u_f,d_1f分别为x₁,x₂,u,d₁经过低通滤波后的信号，它们满足：

其中，k是滤波时间常数；

将式(4)带入式(3)可得：

通过选取合适的k值，可以使得d_1f近似于系统集总扰动d₁，由此可以估计得到d₁的近似值，由此可以设计得到未知输入扰动观测器如下：

5.根据权利要求4所述的基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，在步骤(2)中，假设系统集总扰动d₁以及系统集总扰动导数有界，满足sup_t≥0|d₁|≤d₁^*，其中d₁^*为扰动d₁的上界，为扰动一阶导数的上界，

定义观测器估计误差：

将式(6)代入式(7)中，可得：

构造李雅普诺夫函数：

对其求导得：

将式(2)和式(4)代入得到：

解上述微分方程可得：

由式(12)可得，能够在有限时间内收敛到平衡点邻域附近。

6.根据权利要求4所述的基于未知输入观测器的降压型直流变换器非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述非奇异终端滑模控制器的设计过程如下：

(3-1)设计非奇异终端滑模：

其中，1＜p/q＜2，0＜λ＜1；

滑模控制器设计如下：

其中，η＞0为控制器参数，sign为符号函数；

(3-2)构造李雅普诺夫函数：

对其求导，得：

由式(12)可知，有界，只要参数η取值满足即可证明该系统稳定。