DC/DC变换器状态观测器设计研究

论文摘要

当系统状态不能直接测量,解决这个问题的最好方法是通过观测器来构造状态或状态函数,然后再用这些估计状态去实现控制律。本文将观测器理论应用到DC/DC开关变换器的模型中,解决状态反馈在性能上的不可替代性和在物理上的不能实现性的矛盾。将Delta算子理论应用到DC/DC开关变换器观测器设计中。利用Delta算子方法描述系统避免了高速采样时移位算子方法引起的数值不稳定问题,解决DC/DC变换器模型中的元器件参数不确定性的问题,所设计的观测器的极点位置具有一定的自由度,从而使DC/DC状态观测器具有鲁棒性。在使用观测器观测系统的状态变量时,不能避免的引入了噪声,这也是所有状态观测器所必须面临的难题之一。而卡尔曼滤波利用目标的动态信息,能够设法去掉噪声的影响,得到一个关于目标位置的好的估计。本文第四章论述利用卡尔曼滤波原理来构造状态观测器。模型的不精确是观测器主要克服的难点之一。平均模型是对非线性系统的一种简化,而切换线性系统模型才是对DC/DC变换器的精确描述。第五章利用哈密顿系统的能量特性,结合DC/DC变换器的切换线性系统模型,设计基于DC/DC变换器的切换线性系统模型的哈密顿观测器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 状态观测器设计方法概述
• 1.3 DC/DC变换器的状态观测器设计方法
• 1.4 课题研究意义
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 DC/DC变换器工作原理及模型
• 2.1 DC/DC变换器概述
• 2.2 BUCK变换器工作原理
• 2.3 状态空间平均模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 DC/DC变换器Delta域状态观测器的设计
• 3.1 Delta算子系统状态观测器的设计方法
• 3.1.1 问题描述
• 3.1.2 基于DC/DC平均模型Delta算子状态观测器设计
• 3.2 仿真验证及分析
• 3.2.1 BUCK变换器观测器仿真验证
• 3.2.2 观测器性能分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于卡尔曼滤波器原理 DC/DC变换器的观测器设计
• 4.1 卡尔曼滤波器设计
• 4.1.1 卡尔曼滤波器概述
• 4.1.2 卡尔曼滤波模型
• 4.2 DC-DC变换器的卡尔曼观测器
• 4.2.1 构造基于DC/DC变换器平均模型的卡尔曼观测器
• 4.2.2 构造基于DC/DC变换器切换线性系统模型的卡尔曼观测器
• 4.2.3 仿真及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 BUCK变换器的哈密顿观测器设计
• 5.1 BUCK变换器的哈密顿模型
• 5.2 BUCK变换器的哈密顿观测器设计
• 5.3 仿真与分析
• 5.3.1 模型仿真
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 本章总结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文