新型滑模控制研究及其在逆变器中的应用

 2022-01-17 11:01

论文总字数:18325字

目 录

1 绪论……………………………………………………………………1

    1. 课题研究背景…………………………………………………………………………1
    2. 课题发展历史及研究现状……………………………………………………………1
    3. 本文主要内容…………………………………………………………………………3

2 滑模控制………………………………………………………………3

2.1 滑模控制简介…………………………………………………………………………3

2.2 滑模控制的发展历史…………………………………………………………………4

2.3 滑模控制的基本原理…………………………………………………………………4

2.4 滑模控制的设计方法…………………………………………………………………6

3 逆变器…………………………………………………………………7

3.1 逆变器简介……………………………………………………………………………7

3.2 逆变器的基本工作原理………………………………………………………………7

3.3 逆变器的类型…………………………………………………………………………8

4 逆变器的滑模控制设计………………………………………………8

4.1 逆变电路分析…………………………………………………………………………8

4.2 滑模控制器设计………………………………………………………………………10

4.2.1 切换函数的设计………………………………………………………………10

4.2.2 滑模控制律的设计……………………………………………………………12

4.2.3 设计方案的改进………………………………………………………………13

5 实验仿真结果及分析………………………………………………14

6 结论…………………………………………………………………30

参考文献………………………………………………………………31

致谢……………………………………………………………………33

新型滑模控制研究及其在逆变器中的应用

王鑫

,China

Abstract:In recent years, control technology is growing at a very alarming rate. Under the leadership of control technology, traditional methods of controlling inverters can no longer be satisfied with the design of filter circuits. The sliding mode control strategy has a strong applicability for inverters.In order to improve the waveform quality of the output voltage current of the inverter, the main circuit of the voltage-type single-phase full-bridge inverter is analyzed, and a discretization model is established. Then, a discrete time sliding mode control scheme based on exponential approach law is adopted. The influence of symbol function gain parameter and approach speed parameter is discussed to ensure that the system can reach the sliding mode surface quickly and achieve the purpose of expectation tracking control.From the simulation results of Matlab, it can be known that this design can not only reach the desired output value quickly and accurately, but also can not be easily perturbed by parameters and external interference.

Key words:sliding mode control;inverter;discrete sliding mode control;reaching law

1绪论

1.1课题研究背景

近些年来,工业与科学产业正以令人瞩目的速度成长,使得未来的工业会变得高度自动化。因此,在高度自动化社会的引导下,计算机技术、电力电子技术和自动控制技术将会成为未来最重要的三大应用技术。

因为滑模变结构方法(Sliding Mode Control,SMC)所拥有的优良特性,也因为现代控制理论逐渐成长起来,SMC受到了越来越多的重视。1857年前苏联学者首先提出了SMC理论,滑模控制器是一种状态反馈系统,它使用了高频开关来控制,这类控制方法利用了切换控制量,因此系统状态得以在切换面上滑动,使系统拥有了较强的鲁棒性和抗干扰性。可是,SMC系统有一个很大的难题,那就是系统控制器的输出具有抖动。抖振现象指的是,在一个离散时间系统的滑模控制系统中,通常都会在切换面上增添一个锯齿形的轨迹,在实际情况下,如果在系统中完全消除了抖振现象,也就消除了SMC对外部干扰和系统参数变化的鲁棒性和不敏感性。正因为如此,抖振不能被完全消除,我们只能在一定程度上对抖振现象加以削弱。削弱抖振的方法有很多种,比如准滑动模态方法、连续函数近似法、滤波方法和趋近律方法[1]等。

同一时候,逆变技术身为电力电子技术的核心代表,也在实际生产生活中得到了广泛应用。在逆变器的利用愈来愈普及的情况下,人们对它性能的要求也愈来愈高。而对外部干扰和系统参数变化的鲁棒性和不敏感性,以及良好的动态特性正是滑模控制系统最杰出的长处,于是,滑模控制越来越频繁地被用于逆变器系统中。滑模控制的抖振现象也可以通过一些办法(见上文)加以削弱。

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