离散滑模重复控制器设计及其在逆变器上的实现

摘要

实际中存在许多执行周期跟踪任务的被控对象，这类控制系统中的干扰通常含有周期性，重复控制能完全抑制周期性扰动，提高控制精度，是一种有效的控制方法。在电力电子装置中，CVCF(恒压恒频)PWM(脉冲宽度调制)逆变器得到了广泛的应用，其输出波形中含有大量周期性的高次谐波。在逆变器控制中，重复控制能完全跟踪周期参考信号，有效抑制谐波干扰，提高输出波形质量。
　　本文主要研究离散滑模重复控制器的设计及其在逆变器上的应用，主要工作如下:
　　1.针对含有周期扰动的不确定系统，分别采用趋近律方法和理想切换动态方程设计离散滑模控制器。
　　2.设计不确定系统的离散滑模重复控制器时，采用理想切换动态方法，即将干扰抑制措施加入到幂次趋近律中，并基于理想切换动态方程设计离散滑模重复控制器。为了刻画系统的收敛性能，本文详细推导了系统存在的三种收敛层边界，即单调收敛层边界△MDR、绝对收敛层边界△AAL和准滑模带边界△QSM。
　　3.当系统初始状态远离滑模面时，幂次趋近律收敛速度较慢，本文设计双幂次趋近律，提高了系统的收敛速度。文中采用双幂次趋近律构造理想切换动态方程，并设计离散滑模重复控制器。
　　4.针对离散指数趋近律的颤振问题，设计改进的趋近律有效减小了系统颤振。文中基于改进的趋近律设计离散滑模重复控制器，有效地抑制周期扰动，改善控制品质。
　　5.对逆变器进行硬件设计，在DSP中编程实现离散滑模重复控制器。实验结果表明，离散滑模重复控制器能有效消除逆变器输出波形中的高次谐波，降低THD值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及研究意义

1．2 相关控制技术的研究现状

1．2．1 滑模控制

1．2．2 重复控制

1．3 逆变器控制技术

1．3．1 无差拍控制

1．3．2 滑模控制

1．3．3 重复控制

1．4 本文研究内容及章节安排

第2章 离散滑模控制与离散重复控制

2．1 引言

2．2 离散滑模控制

2．2．1 基于趋近律方法的离散滑模控制器设计

2．2．2 幂次趋近律

2．2．3 基于理想切换动态的离散滑模控制器设计

2．3 离散重复控制器

2．3．1 逆变器的重复控制器设计

2．4 小结

第3章 基于幂次趋近律的离散滑模重复控制器设计

3．1 引言

3．2 离散滑模重复控制器设计

3．3 性能分析

3．4 数值仿真

3．5 小结

第4章 基于双幂次趋近律的离散滑模重复控制器设计

4．1 引言

4．2 离散滑模重复控制器设计

4．3 性能分析

4．4 数值仿真

4．5 小结

第5章 基于改进趋近律的离散滑模重复控制器设计

5．1 引言

5．2 改进的离散趋近律

5．2．1 基于改进趋近律的离散滑模重复控制器设计

5．3 性能分析

5．4 仿真结果

5．5 小结

第6章 离散滑模重复控制在逆变器上的实现

6．1 引言

6．2 单相逆变器建模

6．2．1 逆变器拓扑结构及SPWM控制技术

6．2．2 SPWM设计方法

6．2．3 逆变器建模

6．3 逆变器软件和硬件设计

6．3．1 硬件设计

6．3．2 软件设计

6．4 控制算法在逆变器上的实现

6．4．1 实验调试

6．4．2 实验结果

6．5 小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果