1.一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制方法,其特征在于,其步骤为:步骤一、选择电感电流iL和输出电压Vo作为系统的状态变量,并基于基尔霍夫电压和电流定律,推导出功率器件导通和关断时Boost变换器的微分方程,以及Boost变换器在连续导通模式下的平均状态方程,得到关于电感电流iL和输出电压Vo的微分方程;
步骤二、根据得到的电感电流iL和输出电压Vo的微分方程设计一种有限时间收敛观测器并得到 其中,θ=1/R,R为负载电阻, 为θ估计值的微分, 为输入直流电压Vin的估计值的微分;
步骤三、将由有限时间收敛观测器得到的 与传统的非奇异终端滑模控制方法相结合,设计出一种新的非奇异终端滑模面函数及非奇异终端滑模控制律;
步骤四、将新的非奇异终端滑模控制器的输出控制量与锯齿波同时输入到PWM模块中,产生PWM信号去驱动控制Boost变换器中的功率器件。
2.根据权利要求1所述的一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制方法,其特征在于:步骤一中功率器件导通和关断时Boost变换器的微分方程如下:其中,Vin为输入直流电压,L为滤波电感,C为滤波电容,θ=1/R,R为负载电阻;
连续导通模式下,Boost变换器的平均状态方程如下:其中,μ为功率器件的占空比,且满足μ∈[0,1]。
3.根据权利要求2所述的一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制方法,其特征在于:步骤二中基于平均状态方程,设计如下所示的有限时间收敛观测器:其中, 分别为Vo,iL,θ,Vin的估计值, 分别为 的微分,k1,k2,k3,k4为估计器增益,且满足k1>0,k2>0,k3>0,k4>0,0.5<α1,α2<1,α3=2α1-1,α4=2α2-1。
4.根据权利要求3所述的一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制方法,其特征在于,步骤三中传统的非奇异终端滑模面函数以及非奇异终端滑模控制律的设计如下:构造的储能函数
则可以得到该状态的系统动态方程:
其中, 为储能函数 的微分, 为 的微分,Vref为输出电压的参考值,iLref为电感电流的参考值,通过对状态方程的平衡点进行求解,可知稳态时电感电流参考值满足下列关系:因此Boost变换器储能函数及其微分的参考值分别为:当系统处于稳态时,则有:
此外,又因为:
所以可以推导出iL将跟踪iLref,Vo将跟踪Vref;
分别令e1,e2为储能函数的误差值和储能函数误差微分值,则有:对公式(11)进行求导,可得:
相应的非奇异终端滑模面函数设计为:
其中, 且设计参数p和q均为正奇数,β>0,为设计参数;
对滑模面函数S进行求导,可得:
选择指数趋近律来设计滑模控制律,选择的指数趋近律如下:其中,待设计的参数ε,η>0;
联立公式(14)和公式(15)可得非奇异终端滑模控制律为:
5.根据权利要求4所述的一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制方法,其特征在于,步骤三中基于有限时间收敛观测器的、新的非奇异终端滑模面函数及非奇异终端滑模控制律的设计如下:新的非奇异终端滑模面函数S1设计如下:
其中,待设计的参数β1>0,p和q均为正奇数,且满足1
6.一种基于有限时间收敛观测器的Boost型变换器控制系统,其特征在于:包括有限时间收敛观测器模块、非奇异终端滑模控制器模块和PWM模块,所述的三个模块串行,有限时间收敛观测器模块对负载和输入电压进行有限时间估计,得到 并将其与传统非奇异终端滑模控制方法结合设计出新的非奇异终端滑模控制器模块,最终将非奇异终端滑模控制器模块的输出控制量与锯齿波同时输入到PWM模块中产生PWM信号。