Buck型直流变换器作为一种常用的开关电源,因其成本低和可靠性高在电力电子系统中得到了广泛应用。随着应用和研究领域不断扩大,对Buck型直流变换器的性能要求越来越高。在实际控制工程中,Buck型直流变换器不可避免地存在诸如参数摄动、负载突变、测量噪声以及外部扰动等不确定性因素的影响,使得变换系统难以达到期望的性能。因此,为了提高Buck型直流变换器的控制性能和鲁棒性,保证输出电压的质量,提出Buck型直流变换系统鲁棒控制设计方法,具有重要的现实意义和应用价值。本文针对存在参数不确定性和负载电阻突变的Buck型直流变换器,引入主动扰动抑制思想,采用滑模变结构控制方法,提出基于扰动动态补偿的滑模控制方法,改善系统的快速响应性、稳态性能和鲁棒性。本文研究工作主要包括如下三个方面:(1)提出基于非线性自抗扰的Buck型直流变换系统鲁棒控制设计方法。通过将输入电压突变和负载电阻突变对系统的影响归纳为总扰动,构造积分串级型形式的系统模型,利用扩张状态观测器对总扰动的作用量进行实时估计,通过非线性反馈控制律对扰动进行动态补偿,并构建跟踪微分器安排系统的过渡过程性能,解决系统输出响应超调量和快速性之间的折衷问题,提高Buck型直流变换系统的抗干扰能力。通过与基于传统的PID控制方法比较,所设计的Buck型直流变换系统在输入电压突变和负载电阻突变的情况下,输出电压能够快速且无超调地跟踪参考输入信号。(2)针对一般的Buck型直流变换系统,提出基于等价输入干扰的滑模控制设计方法。通过将负载突变对系统的影响等价为一个输入干扰对系统的影响,建立状态观测器估计这个等价输入干扰,并将估计值反馈至系统输入端,实现对扰动的有效补偿,有效解决滑模控制因存在扰动使得趋近增益过大产生的抖振问题,提高滑模控制系统的抗干扰能力。根据小增益定理得到系统稳定性条件,对等价输入干扰估计器和滑模控制器参数进行分离设计。通过与基于线性标准扩张状态观测器的Buck型直流变换系统进行数值仿真比较,所设计的Buck型直流变换系统不仅具有抗干扰能力的优越性,且适用于非积分串级型模型,具有更广泛的适用范围。(3)针对具有非匹配扰动的Buck型直流变换器,提出基于广义扩张状态观测器的滑模控制系统设计方法。通过分析扰动对系统输出电压的影响,构建基于广义扩张状态观测器和滑模变结构控制的Buck型直流变换系统结构,将非匹配扰动视为新的状态变量,构造广义扩张状态观测器对系统状态和扰动的作用量进行实时估计,通过选择合适的动态扰动补偿增益,构建基于扰动动态补偿和滑模变结构控制的复合控制规律,有效地抑制参数摄动对系统输出的影响。根据小增益定理推导出系统的鲁棒稳定性条件,给出广义扩张状态观测器和滑模控制器参数分离的设计方法。通过数值仿真分析,说明所提设计的Buck型直流变换系统状态可收敛到期望的平衡点,并且具有满意的过渡过程性能、稳态性能和鲁棒性。