[发明专利]一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统及其设计方法

权利要求书

1.一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统，其特征在于，包括直流源、与所述直流源连接的逆变桥以及滤波器、模糊逼近模块、鲁棒评价模块、鲁棒控制模块以及驱动模块，所述驱动模块与所述逆变桥的开关器件输入端连接，所述逆变桥输出端与所述滤波器连接，所述滤波器的一侧设置负载，所述滤波器的电感摄动ΔL和电感摄动变化率ΔL^*作为模糊逼近模块的输入，所述鲁棒评价模块以所述模糊逼近模块得到的电感摄动ΔL与外部干扰信号W(t)为输入信号，输出系统总体的抗干扰能力c_rd，所述鲁棒评价模块的输出端以及模糊逼近模块的输出端分别作为鲁棒控制模块的输入，所述鲁棒控制模块的输出端与所述驱动模块输入端连接；所述逆变控制系统通过跟踪控制电容电压u_o，经驱动模块驱动所述逆变桥的开关器件的动作使得直流电压对电感进行充放电，经滤波器后，在负载侧获得交流电压；

所述鲁棒控制模块针对系统总体的抗干扰能力c_rd的强弱，加入由哈密顿-雅可比方程计算得出的评价增益γ，进而设计控制律T抵消系统中仍然存在的不确定因素与扰动信号，避免干扰振荡达到提升系统鲁棒性的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统，其特征在于，所述鲁棒评价模块根据所述模糊逼近模块得到的电感摄动ΔL与外部干扰信号W(t)，计算得到逆变系统中以电容电压u_o为状态变量的状态方程，进一步定义评价信号z与非线性系统中增益分析指标L₂的逻辑关系，用来表示系统总体的抗干扰能力c_rd，为所述鲁棒控制模块的鲁棒控制律设计提供依据。

3.根据权利要求1所述的基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统，其特征在于，所述开关器件选择IGBT并带有换路续流二极管，所述滤波器为常用的LC滤波器。

4.根据权利要求1所述的基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统，其特征在于，所述驱动模块为PWM驱动模块。

5.一种基于权利要求1至4任一所述的基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建单相逆变系统数学模型，选取状态变量，输出变量；

步骤2：设计模糊逼近模块：

步骤2.1：量化物理论域[α_i，β_i]，选取不确定性，即电感摄动ΔL和电感摄动变化率ΔL^*，分别定义模糊集为和作为逼近函数的二元输入：

步骤2.2：使用笛卡尔乘积计算得到所有输入组合情况的序偶矩阵以序偶矩阵的隶属度表征未知解析式的函数g(x)得到输出

步骤2.3：建立规则库与推理机计算削弱摄动对系统稳定性的影响；

步骤3：设计鲁棒评价模块：

步骤3.1：利用哈密顿-雅可比方程，引入评价信号z，选取适当的滑动模态函数，定义外部干扰信号W(t)的增益分析指标L₂为

步骤3.2：计算得出系统总体的抗干扰能力，其性能指标表达式

步骤4：设计鲁棒控制模块。

6.根据权利要求5所述的基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统的设计方法，其特征在于，所述设计鲁棒控制模块的具体步骤为：

步骤4.1：假设上级仍然存在未消除的不确定项Δq，简化单相逆变器数学模型为Mu_o+Vu_o+u_o+Δq+W(t)-u_i＝T，其中M＝LC，V＝RC+ω·ΔL，W(t)为外部干扰信号，T为控制律；R为电阻、L为电感和C为电容；输出基波频率为50Hz时ω＝100π；u_i为滤波电路的输入量；

步骤4.2：引入参考电压u_d，计算得出误差e＝u_o-u_d；

步骤4.3：设计控制律T得到关于误差的状态方程Me+Ve+e+Δq+W(t)＝u；

步骤4.4：利用哈密顿-雅可比不等式理论，设计出能使误差的状态方程渐进稳定的反馈控制律其中，u为反馈控制律，γ为评价增益，是任意给定的正实数；s为滑动模态函数，s＝e+ce，c＞0；ρ＝Mce+(Vc-1)e。