论文题目: PWM型DC/DC变换器混沌机理及控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 测试计量技术及仪器
作者: 钟洁
导师: 于盛林
关键词: 混沌,分岔,变换器,混沌控制,神经网络,付里叶描述符,混沌反控制
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 混沌是发生在非线性系统内部的一种内在随机运动,它是非线性系统的一种性能表征,近二十年来引起人们的广泛关注。开关式 DC/DC 变换器是一个强非线性系统,在一定的参数条件下,DC/DC 变换器会产生混沌现象。因此,仅仅从线性论和确定论角度去分析 DC/DC 变换器中的不稳定及次谐波现象已不能满足对 DC/DC 变换器控制性能日益提高的要求。在某些特定的条件下,从混沌理论的角度去解释 DC/DC 变换器中的不稳定现象显得更加合理和易于接受。在混沌理论的基础上,研究相应的控制手段,对提高 DC/DC 变换器的控制性能具有重要的意义。本文研究了 PWM 型 DC/DC 变换器中混沌产生的机理并在混沌控制方面作了进一步的探索。采用分段线性数值仿真法分别对 Buck 及 Boost 变换器的动力学行为进行仿真,对 DC/DC 变换器在某些特定的参数下出现的混沌现象及从稳态通向混沌的倍周期分岔行为进行分析,并分别在时域和频域对 DC/DC 变换器处于各周期态及混沌态时输出电压特性进行比较、分析。针对如何识别变换器中混沌现象问题,首先提出用付里叶描述符法提取 DC/DC 变换器输出信号特征值,在此基础上,提出采用 BP 神经网络进行信号识别,并对 BP 神经网络算法加以改进,最终测试结果表明 BP 神经网络对变换器输出信号识别率达到 100%。在理论研究的基础上,通过实验展示了 DC/DC 变换器的工作状态随电路参数变化从稳态通向混沌态的演化过程,验证了理论分析的正确性。研究 PWM 型 DC/DC 变换器处于混沌态时特点,分别采用 OGY 法、外力反馈控制法及延时反馈控制法对 DC/DC 变换器进行混沌控制研究。分析、比较每种控制方法的特点、控制效果及局限性。实验中,以外力反馈控制法为指导思想,设计控制电路并对 DC/DC 变换器进行混沌控制,实验结果证实了 DC/DC 变换器混沌控制的可行性。将混沌反控制技术应用到 DC/DC 变换器控制中,分别采用外部噪声混沌反控制法、延时反馈控制法及利用混沌信号对处于高周期态或混沌态的变换器进行混沌反控制,使变换器进入新的混沌态。从几何学的角度分析 DC/DC 变换器在混沌反控制前、后混沌吸引子在相空间中的变化特点,对混沌吸引子的结构参数以量值化加以定义,通过分析混沌吸引子在相空间中结构的变化折射出 DC/DC 变换器输出电压中交流分量变化特性,从而对 DC/DC 变换器在混沌反控制前、后输出质量作定量评价。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 混沌科学的起源与发展
1.1.1 混沌的普遍性及认识
1.1.2 混沌研究的发展历程
1.1.3 混沌研究的意义
1.2 混沌的定义及基本特性
1.2.1 混沌的定义
1.2.2 混沌运动的基本特性
1.2.3 通向混沌的道路
1.3 几种常见的混沌研究方法
1.4 电子电路中混沌现象
1.5 DC/DC 变换器中分岔与混沌现象
1.6 本文的研究目标与研究内容
1.6.1 研究目标
1.6.2 研究内容
第二章PWM 型DC/DC 变换器分岔与混沌研究
2.1 PWM 型DC/DC 变换器
2.2 DC/DC 变换器混沌研究的基本方法
2.2.1 DC/DC 变换器的分析方法
2.2.2 DC/DC 变换器混沌运动的研究方法
2.3 PWM 型DC/DC 变换器分岔与混沌仿真研究
2.3.1 Buck变换器混沌行为的研究
2.3.2 Boost 变换器混沌行为的研究
2.4 频谱分析
2.5 用人工神经网络识别DC/DC 变换器动力学行为
2.5.1 DC/DC变换器输出信号特征值的提取
2.5.2 用BP 神经网络识别DC/DC 变换器的动力学行为
2.6 PWM 型DC/DC 变换器分岔与混沌实验验证
2.6.1 实验电路及元器件的选择
2.6.2 实验结果与分析
2.7 本章小结
2.7.1 本章研究内容
2.7.2 本章主要贡献与创新点
第三章PWM 型DC/DC 变换器混沌控制研究
3.1 混沌控制概述
3.1.1 混沌控制的意义和目标
3.1.2 混沌的类型
3.1.3 混沌控制的类型
3.1.4 混沌控制的主要方法
3.1.5 混沌控制系统中要注意的基本问题
3.2 PWM 型DC/DC 变换器混沌控制仿真研究
3.2.1 参数扰动控制（OGY）法
3.2.2 外力反馈控制法
3.2.3 延时反馈控制法
3.3 高周期态DC/DC 变换器混沌控制
3.4 PWM 型DC/DC 变换器混沌控制实验
3.4.1 混沌控制电路的设计
3.4.2 实验结果与分析
3.5 本章小结
3.5.1 本章研究内容
3.5.2 本章主要贡献与创新点
第四章PWM 型DC/DC 变换器混沌反控制研究
4.1 混沌反控制的基本原理和方法
4.1.1 混沌反控制的概念
4.1.2 混沌反控制的方法及控制原理
4.2 混沌反控制技术在DC/DC 变换器中应用
4.2.1 采用白噪声对DC/DC 变换器混沌反控制
4.2.2 采用延迟反馈控制法对DC/DC 变换器混沌反控制
4.3 利用混沌信号控制DC/DC 变换器
4.4 DC/DC 变换器混沌反控制后输出电压特性分析
4.4.1 混沌吸引子的结构参数及度量方法
4.4.2 DC/DC 变换器混沌反控制前、后输出电压交流分量变化特性
4.5 本章小结
4.5.1 本章研究内容
4.5.2 本章主要贡献与创新点
第五章 全文总结
5.1 本文主要研究工作
5.2 本文主要贡献与创新点
5.3 存在的问题及进一步研究方向
参考文献
致 谢
博士期间撰写的相关论文
发布时间: 2005-07-08
参考文献
- [1].混沌控制与反控制若干问题研究[D]. 宋运忠.浙江大学2006