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基于DC-DC变换器的T-S模糊建模与控制

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第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 DC-DC变换电路

1.2.1 Buck-Boost变换电路

1.2.2 Boost变换电路

1.3 T-S模糊控制系统

1.3.1 T-S模糊模型

1.3.2 Lyapunov稳定性理论

1.3.3 并行分配补偿(PDC)

1.3.4 线性矩阵不等式(LMI)

1.4 论文的主要内容及研究工作

第二章 基于Buck-Boost变换器的T-S模糊建模与控制

2.1 Buck-Boost变换器的数学模型

2.1.1 电感电流连续模式Buck-Boost变换器的数学模型

2.1.2 电感电流断续模式Buck-Boost变换器的数学模型

2.2 电感电流连续模式Buck-Boost变换器的T-S模糊建模与控制

2.2.1 T-S建模与仿真研究

2.2.2 参数确定时T-S模糊控制器的设计与性能仿真

2.2.3 参数不确定时T-S模糊控制器的设计与性能仿真

2.3 电感电流断续模式Buck-Boost变换器的T-S模糊建模与控制

2.3.1 T-S建模与仿真研究

2.3.2 参数确定时T-S模糊控制器的设计与性能仿真

2.3.3 参数不确定时T-S模糊控制器的设计与性能仿真

2.4 本章小结

第三章 基于Boost变换器的T-S模糊建模与控制

3.1 Boost变换器的数学模型

3.1.1 电感电流连续模式Boost变换器的数学模型

3.1.2 电感电流断续模式Boost变换器的数学模型

3.2 电感电流连续模式Boost变换器的T-S模糊建模与控制

3.2.1 T-S建模与仿真研究

3.2.2 T-S模糊控制器的设计与性能仿真

3.3 电感电流断续模式Boost变换器的T-S模糊建模与控制

3.3.1 T-S建模与仿真研究

3.3.2 T-S模糊控制器的设计与性能仿真

3.4 本章小结

第四章 结束语

致谢

参考文献

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摘要

DC-DC变换器具有高效率,高功率密度和高可靠性等优点,现在其应用范围越来越广,涉及到通讯、计算机、工业设备和家用电器等领域。但是由于其系统的强非线性,使得控制对象的精确数学模型难以建立,许多控制方案的适用范围都受到了很大的限制。所以如何建立DC-DC变换器的数学模型,在此基础上寻求好的控制策略,对变换器进行调节,以稳定输出电压,是DC-DC变换器一个重要的研究方向。
   作为模糊控制中应用最为广泛的模糊模型之一,Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型自1985年提出以来,其模糊控制系统的分析与设计已经是当前模糊控制研究领域的热点。基于普通二次Lyapunov函数(CQLF)理论,采用线性矩阵不等式(LMI)技术,对T-S模糊系统进行稳定性分析和控制器设计,已经成为了一种较为普遍和成熟的方法。
   本文针对Buck-Boost和Boost两种变换器的非线性特征,在电感电流连续导通和断续导通两种模式下,根据其电路状态方程,分别建立了电感电流连续导通和断续导通两种模式下Buck-Boost和Boost变换电路的T-S模糊模型。在断续导通模式下,电路的状态方程为分段方程,因此本文引入了切换函数,将分段的状态方程整合成一个状态方程;调整切换函数的参数,整合后断续模式下的状态方程将转化成连续模式下的状态方程,从而统一了连续导通和断续导通两种模式下电路状态方程及其T-S模糊模型。基于T-S模糊模型良好的局部线性的特点,在每个线性的局部模型中,基于普通的二次Lyapunov函数方法,采用并行分配补偿(PDC)策略,分别设计了Buck-Boost和Boost两种变换器的模糊控制器,然后利用线性矩阵不等式(LMI)求解控制器参数,对其进行仿真研究,并将仿真结果与PI控制方式相比较,仿真结果表明本文所构造的Buck-Boost和Boost变换器的T-S模糊模型是可靠的,基于T-S模型设计的控制器具有较强的鲁棒性和抗扰性。

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