基于积分滑模变结构的磁共振无线电能传输系统频率跟踪控制

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无线充电技术是现在最具有市场价值的研究方向之一,在汽车、医疗、电子设备等领域有着非常广阔的前景。因此,无线充电技术的控制方法研究具有很高的实践意义。本文以磁共振无线电能传输系统为研究对象,建立了两线圈磁共振无线电能传输系统模型,从电路耦合理论的角度进行了系统传输效率分析,然后通过设计相应的积分滑模变结构控制方法,实现快速稳定地频率跟踪控制,具体工作如下:1、介绍了磁共振无线电能传输系统基本组成和拓扑结构,建立简化的磁共振无线电能传输系统电路模型,利用电路互感理论和戴维南定理推导出系统频率、传输效率和功率方程。2、分析了磁共振无线电能传输系统存在的频率分裂现象,对系统功率进行优化,利用阻抗匹配技术实现系统的期望频率跟踪,为后文实现高速、高效控制提供理论基础。3、对于磁共振无线电能传输系统的传统控制方法存在较大抖振的问题,提出了一种基于积分的滑模变结构控制算法。该方法通过对误差的积分,拟制了高频开关的不完善实现造成控制响应处的系统抖振,消除了参数不确定性带来的问题,提高了控制器的性能和控制系统整体性能。最后通过仿真验证了本文控制方法的有效性,消除系统抖振效果显著,提高了系统整体性能。4、针对磁共振无线电能传输系统模型中存在较大的外界干扰和建模误差,本文提出一种新的基于RBF神经网络的自适应积分滑模变结构控制方法。利用RBF神经网络自适应跟踪系统建模误差,将单神经网络建模与积分滑模控制相结合,从而完成了积分滑模控制器的在线自整定,能够对观测误差和逼近误差进一步抵消,实现磁共振无线电能传输系统期望频率跟踪控制。仿真验证该控制算法具有较好的抗干扰能力和控制精度,增强了系统鲁棒性。
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