離散化双線形モデルに基づくブーストコンバータ出力電圧の積分補償付非線形制御-Ⅱ-制御則の導出と実験による検証

摘要

This paper is concerned with nonlinear control with integral compensation for the output voltage of boost converters through the use of their discretized bilinear model. We first derive a nonlinear state feedback control law through Lyapunov stability theory, where we introduce a Lyapunov function candidate and maximize its decrement at each switching instant under a penalty on the control input. This approach is then modified to incorporate an integral action in the control law, and a method is provided for confirming the closed-loop stability under the modified control law. We next apply the design method of the control law with integral compensation to the identified discretized bilinear model of a boost converter. Finally, we carry out control experiments with the designed control law, through which the effectiveness of the overall scheme of the present study is demonstrated.%本研究では，離散化双線形モデルに基づくブーストコンバータ出力電圧の積分補償付非線形制御について考察する.論文は，第Ⅰ部(本稿とあわせて掲載)と第Ⅱ部(本稿)で構成される.本稿では，第Ⅰ部で提案した離散化双線形モデルとリアプノフの安定定理に基づき，スイッチング間でのリアプノフ関数の減少分が最大となるような制御則を，制御入力が過大にならないという制約のもとで構成する手法を示す.さらに定常偏差の抑圧のため，この制御則を積分補償を施した場合に拡張する.積分補償を施した場合，開ループ系が安定限界にあることに起因して，設計段階において閉ループ系の安定性を厳密に保証することは困難である.そこで本稿では，閉ループ系の安定性を厳密かつ効率的に解析するための手法を別途提案する.最後に，積分補償付非線形制御則を実際のブーストコンバータに適用して出力電圧制御実験を行い，第Ⅰ部で提案した離散化双線形モデルと第Ⅱ部で導いた積分補償付非線形制御則の有効性をあわせて実証する.