论文部分内容阅读
在实际工业系统中,类似于二阶不确定性系统的非线性结构比比皆是,因此研究二阶不确定系统的控制问题具有一定的理论和实际意义。例如可将二阶非线性系统控制器设计应用于常见的变换器系统中,如Buck型DC/DC变换器,DC/AC变换器系统等。由于这类系统结构均具有时变性和不确定性的特点,这也使得控制器设计非常具有挑战性,有限时间控制技术是一种新的非线性控制方法,具有快速收敛和抗扰动性能强的特点,可以有效改善闭环系统的控制性能。本论文基于二阶不确定系统的有限时间控制问题展开研究。本文首先综述了二阶不确定系统,有限时间理论及变换器控制技术研究现状。然后分析二阶不确定系统的研究意义,并且引出本文要解决的问题。基于二阶不确定系统,利用推广的反步法设计有限时间状态反馈控制器,并证明了闭环系统稳定性。接着考虑实际系统中状态未知情况,设计基于观测器的有限时间输出反馈控制器,并利用非分离原理证明闭环系统的稳定性。接着,将理论成果应用到Buck型DC/DC变换器和DC/AC变换器系统中。首先,分析Buck型DC/DC变换器的工作原理及建模,并设计了基于Buck型DC/DC变换器系统的有限时间输出反馈控制器,利用Matlab/M文件进行仿真验真,并且搭建基于dSPACE的半实物仿真实验平台,对基于Buck型DC/DC变换器的有限时间输出反馈控制方法进行实验验证。验证结果表明,与PI控制及线性输出反馈相比较,基于Buck变换器的有限时间输出反馈控制方法不仅可以有效的提高闭环系统收敛速度,还具有更好的抗干扰性能。接着,分析DC/AC变换器的工作原理及建模,并设计了基于DC/AC变换器系统的有限时间输出反馈控制器,利用Matlab/Simulink模块进行仿真验真,并且搭建基于dSPACE的半实物仿真实验平台,对基于DC/AC变换器系统的有限时间输出反馈进行实验验证。验证结果表明,与PI控制相比较,基于DC/AC变换器的有限时间输出反馈控制方法具有更优的控制性能。