DC-DC变换器因其低廉的成本和简单的拓扑结构,广泛应用在新能源发电、智能手机和医疗器械等实际场景中。开关管的存在导致DC-DC变换器具有很强的非线性,这增大了对其控制的复杂性。滑模控制作为典型的非线性控制方法,在控制过程中能够快速调节,受外界干扰的影响小,常被应用到电机调速和变换器控制系统中。本文以DC-DC降压变换器为研究对象,采用状态空间平均法对其进行数学建模。围绕控制系统精度和抵抗负载扰动问题,首先,提出了基于负载估计器的单环滑模控制方法。该方法把降压变换电路中的负载电阻当作未知量,利用负载估计器对其进行参数估计,并将负载估计值用来构建滑模控制器。其次,针对于单环滑模控制因抖振而引起的稳态误差和控制精度低的问题,采用了双回路控制结构,将降压变换器分为电压回路和电流回路,针对每个回路分别设计控制器。基于此,设计了基于负载估计器的级联双环二阶滑模控制方法。电压外环,设计基于超螺旋算法的控制器,保证输出电压的跟踪,其中负载参数采用估计器输出的估计值;电流内环,由外环输出作为其期望电流值,设计同类型的超螺旋控制器对电感电流进行跟踪控制。最后,对于设计的两种控制方法,先是利用仿真验证其可行性,然后再利用dSPACE实时仿真系统搭建半实物仿真平台验证控制方法的实际效果。与级联双环PI控制方法进行比较,基于负载估计器的级联双环二阶滑模控制方法具有最优的动态特性和抗干扰性能。