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专利号: 2017105809849
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于分数阶PID离散滑模变结构的逆变器控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,初始化高阶电压型逆变器系统的参数:直流总线电压vDC,电阻R1、R2、RL,电感L1、L2,以及电容C1、C2;建立高阶电压型逆变器系统的状态空间方程为:y=Cx

其中,为状态向量x的一阶导数,u为控制输入,A为状态矩阵,B为输入矩阵,C为输出矩阵,y为系统输出;

选取状态向量x,求得状态矩阵A和输入矩阵B;选取输出变量,求得系统输出方程;

步骤2,结合分数阶PID设计滑模变结构控制中的滑模面函数,将滑模面函数与步骤1状态空间方程相结合,求得控制输入;

滑模面函数为:

其中,为滑模面函数s的一阶导数,kp为比例项系数,ki为分数阶积分项系数,kd为分数阶微分项系数,k0为常数项系数,D-λ为分数阶积分算子,Dμ为分数阶微分算子,分数阶积分项积分次数λ>0,分数阶微分项微分次数μ>0,sgn(s)表示符号函数,求得控制输入为:

其中,u(k)为k时刻系统控制输入,S表示切换向量, T为时间间隔,I为单位矩阵,s(k)为k时刻滑模函数,sgn(s(k))表示符号函数,s(k-j)为k-j时刻滑模函数,Ts为时间步长,q0=1, d0=1, j=1,…,k,x(k)为k时刻状态向量,xr(k+1)为k+1时刻状态向量参考值;

步骤3,利用萤火虫算法整定控制参数,控制参数包括:比例项系数kp、分数阶积分项系数ki、分数阶微分项系数kd、常数项系数k0、分数阶积分项积分次数λ、分数阶微分项微分次数μ。

2.根据权利要求1所述基于分数阶PID离散滑模变结构的逆变器控制方法,其特征在于,步骤1所述选取的状态向量x为:xT=[iC1 vC1 i2 vC2]

上标T表示转置,得到的状态矩阵A和输入矩阵B分别为:

其中,iC1为电容电流,vC1为电容电压,i2为电感电流,vC2为电容电压,vDC为直流总线电压,R1、R2、RL均为电阻,L1、L2均为电感,C1、C2均为电容。

3.根据权利要求1所述基于分数阶PID离散滑模变结构的逆变器控制方法,其特征在于,步骤1所述选取的输出变量为:电容电流iC1、电感电流i2、电容电压vC2,得到的系统输出方程为:其中,R1、R2、RL均为电阻,L1、L2均为电感,C1、C2均为电容,iL为电阻电流,iC2为电容电流,vDC为直流总线电压,vC1为电容电压,t为时间。

4.根据权利要求1所述基于分数阶PID离散滑模变结构的逆变器控制方法,其特征在于,步骤2所述时间步长Ts的取值为0.1。

5.根据权利要求1所述基于分数阶PID离散滑模变结构的逆变器控制方法,其特征在于,步骤2所述时间间隔T的取值为0.001。