Boost变换器的混杂系统建模与控制研究

发布时间：2017-10-08 21:42

  本文关键词：Boost变换器的混杂系统建模与控制研究

  更多相关文章： Boost变换器 系统建模 混杂自动机模型 能控性 能观性

【摘要】：DC-DC变换器由于系统包括线性部分和非线性部分的复杂特点,使得对其进行精确的分析控制变得艰难,传统的经典控制理论无法适应这个情况。Boost变换器(又称升压变换器)是直流变换器的一种,功能上具有提升电路输入电压的作用,是一种典型的混杂系统,它既包含连续时间系统,也包含着离散事件系统。混杂自动机模型是一个形象的可视化模型,能方便地描述混杂系统。本文在混杂自动机模型的基础上,利用Matlab对Boost变换器的建模与控制进行了深入的研究。具体研究内容包括:首先介绍了混杂系统定义、特点及其主要内容,然后针对Boost变换器,分别采用状态空间法、拉格朗日方程法及混杂自动机方法建立其数学模型,同时在此基础上对系统的能控性、能观性及稳定性做出分析论证。其次根据Boost系统工作状态的混杂特征,建立了包含CCM(电感电流连续模式)和DCM(电感电流断续模式)的混杂自动机模型。在Boost变换器基于混杂控制算法的设计中,通过应用电路理论方法,实现了将开关器件的控制问题转化为选择混杂自动机模型中转换条件的问题。在Matlab中,利用Simulink和Stateflow工具箱对混杂控制算法进行实现,输出电压波形的仿真结果很好的表明本文设计的控制算法是非常高效且实用的。最后,在MSP430的基础上,实现了对实验平台的搭建,并对控制算法设计的性能进行验证。实验结果说明,本文研究的控制算法能够保证在Boost变换器的所有模式下(CCM和DCM)运行的稳定性,同时对在系统运行中负载变化和输入电压变化等突变情况具有出色的抑制效果。
【关键词】：Boost变换器 系统建模 混杂自动机模型 能控性 能观性
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;TP301.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.1.1 DC-DC变换器概述9
• 1.1.2 DC-DC变换器混杂系统控制研究的意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 DC-DC变换器一般建模方法12-14
• 1.2.2 DC-DC变换器控制理论研究现状14-17
• 1.3 论文主要研究内容17-19
• 第2章 Boost变换器的系统建模19-31
• 2.1 引言19-21
• 2.2 Boost变换器的状态空间平均法建模21-25
• 2.2.1 状态空间平均法原理21-22
• 2.2.2 Boost变换器的状态空间模型22-25
• 2.3 基于拉格朗日方程的Boost变换器建模25-27
• 2.4 基于混杂自动机模型的Boost变换器建模27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 Boost变换器的能控能观性及稳定性分析31-38
• 3.1 引言31-33
• 3.2 Boost变换器的能控能观性分析33-36
• 3.3 Boost系统的稳定性分析36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 Boost变换器的混杂自动机模型仿真38-60
• 4.1 引言38-42
• 4.1.1 电感电流连续模式38-40
• 4.1.2 电感电流断续模式40-42
• 4.2 Boost变换器混杂自动机模型仿真42-55
• 4.2.1 Stateflow工具箱简介42-47
• 4.2.2 混杂自动机模型仿真47-55
• 4.3 混杂控制算法与传统控制方法的比较55-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 Boost变换器系统设计60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 总体设计60-61
• 5.3 Boost变换器硬件平台设计61-68
• 5.3.1 系统参数设计61
• 5.3.2 硬件电路设计61-66
• 5.3.3 系统软件设计66-68
• 5.4 实验结果68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士期间已发表的论文77-78
• 致谢78

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本文编号：996421