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专利号: 2021105284457
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于极限学习机的滑模变结构的Buck电路控制方法,其特征在于,其Buck电路控制系统包括Buck电路、DSP控制电路、电压传感器、电流传感器和PWM调制器,其中,所述电压传感器与电流传感器均与所述Buck电路连接,电压传感器对Buck电路的输出负载两端电压进行衰减采样,再将采样后的电压信号送入DSP控制电路中;

所述电流传感器对Buck电路中的电感元件电流进行衰减采样,再将采样后的电流信号送入DSP控制电路中;

所述DSP控制电路接收输出电压采样信号和电感电流采样信号,处理得到占空比信号,再经过PWM调制器得到该占空比的PWM方波信号,所得PWM方波信号输入驱动开关MOS管,控制Buck电路的开关通断时间;

基于上述控制系统,控制方法包括以下步骤:S10,通过对Buck电路拓扑结构进行分析,采用状态空间平均法建立系统数学模型;

S20,定义控制器的滑模面,设计极限学习机自适应律,根据S10中的系统数学模型设计控制器;

S30,根据S20中的控制器,运用李亚普诺夫定理验证滑动模态的存在性和系统的稳定性。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过对Buck电路拓扑结构进行分析,采用状态空间平均法建立系统数学模型,包括分析Buck电路开关工作在两种状态,取电感电流iL和输出电压Vo为系统状态变量,根据电路基尔霍夫定律建立系统平均状态空间数学模型为:

其中,Vo为输出电压,iL为电感电流,R为负载电阻,L为滤波电感,C为滤波电容,Vin为输入电压,D为可控开关管的占空比。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述定义控制器的滑模面,设计极限学习机自适应律,根据S10中的系统数学模型设计控制器,包括以下步骤,S21,Buck电路的输出电压参考值定义为Vref,Vref为一常数定值;取输出电压跟踪误差为控制器状态变量,即e=Vo‑Vref,则输出电压跟踪误差一阶导S22,根据系统数学模型的建立和状态变量的定义,得出系统含扰动项的二阶动态数学模型为 其中u为滑模控制器的输出,f为待拟合项,利用极限学习机逼近得到网络的拟合输出;

S23,定义系统滑模面函数为 其中λ为控制器参数,满足λ>0,设计极限学习机自适应律;

S24,设计基于极限学习机的滑模控制器的输出为:其中, 表示极限学习机的估计值,H为极限学习机的隐层输出,是极限学习机的自适应输出权重,sign(s)为符号函数,ε、k为指数趋近率系数。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据S20中的控制器,运用李亚普诺夫定理验证滑动模态的存在性和系统的稳定性,包括根据所建立的系统数学模型,定义李亚普诺夫函数 其中,γ为自适应律系数,γ>0,为极限学习机的输出权重误差, 为 的转置;将所设计控制器代入 设置控制器参数保证V的一阶导数为负半定,验证系统的稳定性。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述DSP控制电路包括误差放大器、滑模控制器、PI控制器,其中,电压传感器输出经误差放大器输入滑模控制器,再经系统数学模型和误差放大器输入PI控制器;滑模控制器的输入连接电压传感器的输出电压采样信号与参考输出电压信号,进行误差放大器处理得到的误差信号,作为到滑模控制器的控制量,定义滑模面,设计控制器,使其满足李亚普诺夫稳定性;将所设计控制器代入系统数学模型计算求得参考电感电流信号,与电流传感器输出的电感电流采样信号进行误差放大器处理,输入到PI控制器,PI控制器输出进入PWM调制器,所得占空比信号和的固定频率锯齿波进行比较得到固定开关频率的PWM波信号。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电压传感器包括LEMLV25‑P芯片。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电流传感器包括LEMHX15‑P芯片。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述DSP控制电路包括TMS320F28335芯片。