[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

说明书

本发明涉及一种Buck型变换器滑模预测控制方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：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；S2：将状态方程进行离散化；S3：根据系统的误差和离散化后的状态方程，得到系统离散形式的误差状态方程；S4：通过极点配置法，令为误差状态方程的反馈增益，计算系统的滑模增益和滑模预测模型；S5：选择对称正定加权矩阵W和M，将系统的控制律设计问题转化为LMI的求解问题，进而得到状态反馈增益矩阵；S6：根据状态反馈增益矩阵计算控制量，根据控制量对系统进行控制。本发明无需进行控制律切换，消除了滑模控制的抖振现象。

技术领域

本发明涉及滑模控制领域，尤其涉及一种Buck型变换器滑模预测控制方法、终端设备及存储介质。

背景技术

近年来，随着环保理念逐渐深入人心，电动汽车、储能等新兴产业逐渐进入人们的生活，电源也越来越受到人们的关注。与一般电源相比，开关电源具有体积小、功效小、效率高、响应速度快、对参数退化具有鲁棒性等优点。Buck型变换器是DC-DC开关电源中最常用的电能转换器，广泛用于计算机、精密仪器、通讯设备等。随着对电源变换器的性能要求的日益提高，传统的控制策略不能满足要求，越来越多的非线性控制器被应用于Buck变换器。目前，对Buck变换器的非线性控制的研究主要有模糊PID控制、自适应控制、预测控制、滑模控制等。

滑模控制是一种非线性控制策略，鲁棒性强是其优点，然而产生的抖振却限制其应用，故现在的研究重点在于如何避免抖振现象。针对滑模控制的抖振现象，各种不同的趋近率提出用于抑制Buck型DC-DC变换器的抖振问题。这些方法均能在一定程度上减弱滑模控制的抖振现象，但是，由于依然需要进行控制的切换，因此无法从根本上消除这种现象。

预测控制是新型的计算机控制方法，它通过当前时刻预测模型的状态或输出，求解具有约束的最优问题，得到预测时刻的最优控制序列，取最优控制序列的第一个值作用在系统上，然后循环反复，实现滚动优化。因此，预测控制具有很强的处理约束的能力。近年来，该方法也被应用于Buck型变换器，取得了良好的控制效果。但是现有的预测控制还具有很多不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种Buck型变换器滑模预测控制方法、终端设备及存储介质。

具体方案如下：

一种Buck型变换器滑模预测控制方法，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；