[发明专利]基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法，该方法以Buck变换器为控制对象，利用电压输出v_c与自身延迟一定时间的参量之差Δv，通过一个增益作用到混沌系统，使得Buck变换器的电压、电流在有限时间收敛。本发明的方法具有动态响应快，鲁棒性强，电压纹波小的优点，能够有效的控制Buck变换器中的混沌非线性现象，使系统稳定的工作在1‑周期轨道内，从而确保理想的输出质量。

技术领域

本发明属于Buck变换器混沌控制技术领域，具体涉及一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展及能源转换效率要求的迫切提高，开关电源凭借着高效率转换等优点逐渐取代了线性电源，并在电源家族中起到了重要作用。开关电源是所有用电设备的核心动力，其性能好坏决定了用电设备是否能够安全可靠运行。在电力电子系统实际应用中，经常会出现不明噪声、电磁干扰、次谐波振荡等一些奇异或者不规则的现象，导致系统运行紊乱、工作性能恶化。近二十年的研究表明，电力电子系统的这种行为不能简单地认为是由诸如电路接触不良、寄生参数或输入参数的扰动等原因造成的。它反映了系统本身固有的非线性特性，实际上是由混沌运动产生的。故DC-DC变换器在一定的条件下会出现混沌现象,导致它们的输出达不到理想值,甚至超过误差允许范围,而且电压纹波会大大增加。

Buck变换器作为最典型的DC-DC变换器之一，其混沌现象的产生及控制问题一直是研究的热点。而传统的控制理论已不能满足日益提高的控制性能要求，因此，在混沌理论的基础上，研究相应的非线性控制策略，将处于混沌态的Buck变换器稳定在单周期态上对提高Buck变换器的性能具有重要的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法，解决Buck变换器的混沌非线性现象问题。

本发明提供一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法，包括以下步骤：

S1、根据控制系统框图，对DC-DC变换器进行数学建模，得到DC-DC变换器的状态变量的混沌模型；

S2、根据数学模型迭代，在matlab中建立相关模型，然后确定混沌状态DC-DC变换器能量状态，并进行分析；

S3、基于模糊时间延时反馈控制方法，根据时间延时电压误差量，设计模糊控制器，对时间延时τ值进行模糊化，并在此基础上对反馈增益k₂进行自适应选取，得到模糊时间延时反馈控制方法；

S4、根据模糊时间延时反馈方法得到PWM控制信号，并使用该信号对DC-DC变换器进行控制。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：

S11、将Buck变换器中的电感电流和输出电压均作为状态变量，建立Buck变换器的状态空间模型：

当Buck变换器中的开关管S导通时，状态空间模型具体为：

当Buck变换器中的开关管S关断时，状态空间模型具体为：

式中，i_L为电感电流，为电感电流的一阶导数，v_c为输出电压，为输出电压的一阶导数，R、L和C分别为Buck变换器中的电阻、电感和电容，且v_in为Buck变换器的输入电压，开关管S为功率开关IGBT；

S12、采用频闪映射的方法，根据状态空间模型建立离散映射模型：

当开关S处于截止状态，系统离散模型为：

当开关S处于导通状态，系统离散模型为：