电力电子开关变换器反馈线性化非线性控制研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hexingjie1980
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电力电子开关变换器是一类典型的开关非线性系统,将线性控制理论应用于这类系统具有很大的局限性,其动态响应及控制精度不尽如人意。研究新型非线性控制技术,可以从根本上解决传统线性控制技术用于开关变换器的不足。   反馈线性化是一种非线性控制设计的方法,近年来引起了大量研究者的关注。这种方法的核心思想是把一个非线性系统通过状态变换和状态反馈精确地转化为一个完全或者部分线性系统,以便可以应用线性系统控制的技巧。该方法已经被成功地用于解决电力电子开关变换器的控制,现有研究大都采用输入-状态线性化方法以实现非线性系统的完全精确线性化,但是输入-状态线性化方法只是输入-输出线性化的一种特殊情况(系统相对阶等于系统阶数),需要满足严格的能控性条件和对合条件。而且从实用角度,实现非线性系统完全线性化并不比部分线性化更为理想。   本文采用反馈线性化非线性控制方法系统地分析了具有代表性的电力电子开关变换器的反馈线性化非线性特性。从反馈线性化控制的角度将电力电子开关变换器归纳分类为三种情况,根据控制对象所属类型采用不同反馈线性化方法(输入-输出线性化或输入-状态线性化)实现原非线性系统的完全或部分线性化,避免了盲目实现系统的完全线性化,使得反馈线性化非线性控制方法成为一种系统的电力电子开关变换器控制方法。   对于第一种类型的开关变换器,如Buck变换器和单相全桥逆变器等,由系统事先定义的输出函数计算得到的相对阶为n(n为非线性系统的阶数),可以实现输入-状态线性化即完全线性化。采用输入-状态反馈线性化理论,推导出非线性状态反馈表达式,实现了原系统的完全线性化;进一步,基于无源性控制方法的思想,提出一种二次型性能指标,导出其加权矩阵Q,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。   对于第二种类型的开关变换器,如Boost和Buck-Boost变换器等,由系统定义的输出函数计算得到的相对阶r
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