[发明专利]一种Buck型变换器滑模预测控制方法、终端设备及存储介质

权利要求书

1.一种Buck型变换器滑模预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据基尔霍夫电压电流定律，构建Buck型变换器系统的状态方程：

其中，A、B、x、u均为中间变量，A表示系统矩阵，B表示输入矩阵，u＝U；x₁和x₂均为状态变量，x₁＝i_L，x₂＝U₀，i_L为系统中流过电感的电流，U₀为系统中的输出电压，U_i为系统中的输入电压，L为系统中的电感值，C为系统中的电容值，R为系统中的电阻值，U∈[0，1]为占空比；

S2：将状态方程进行离散化后可得：

x_(k+1)＝Ax_k+Bu_k

其中，k表示时刻；

S3：根据系统k时刻的误差e_k和离散化后的状态方程，得到系统离散形式的简约误差状态方程：

其中，表示k+1时刻系统的误差状态，均为误差状态的分解；分别为系统的系统矩阵和输入矩阵的变换矩阵，T表示非奇异变换矩阵，上标T表示矩阵的转置，均为矩阵的分块矩阵；表示矩阵的分块矩阵；

S4：通过极点配置法，令为误差状态方程的反馈增益，则可得系统的滑模增益θ为：

θ＝θ₂[K I]

滑模预测模型为：

s_(k+1)＝λe_(k+1)

其中，θ₁，θ₂均为滑模面的加权系数，s_(k+1)表示k+1时刻的滑模面，λ表示滑模面的加权矩阵，λ＝θT；

S5：选择对称正定加权矩阵W和M分别作为滑模面和控制量的加权矩阵，将系统的控制律设计问题转化为LMI的求解问题：求解后得到最优解γ，X，Y，Q，进而得到状态反馈增益矩阵F＝YQ^-1；

其中，γ表示无穷时域性能指标上界；X和Y均为中间变量矩阵，X表示与输入约束相关的变换矩阵，Y＝FQ，Q为矩阵P的逆矩阵，即Q＝P^-1；矩阵P表示李雅普诺夫函数的加权矩阵；

S6：根据状态反馈增益矩阵F计算控制量U_k：U_k＝Fe_k+U_s，U_s表示期望占空比，U_v表示期望输出电压，根据控制量U_k对系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的Buck型变换器滑模预测控制方法，其特征在于：步骤S1中Buck型变换器系统的状态方程的构建方法为：根据基尔霍夫电压电流定律，得到如下关系：

选取状态变量x₁＝i_L，x₂＝U₀后，将上式转换为如下状态方程：

记为：

3.根据权利要求1所述的Buck型变换器滑模预测控制方法，其特征在于：步骤S3中系统离散形式的误差状态方程的获取方法为：

设期望参考输出信号为xd_k，则跟踪误差信号e_k为：

e_k＝x_k-xd_k

其中，x_k表示k时刻系统状态；

令表示误差状态方程的误差，则由离散化后的状态方程可得误差状态方程：

令则误差状态方程可以转化为简约形式：