1.一种基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据系统控制框图,对Buck变换器进行数学建模,得到Buck变换器的状态变量的混沌模型;
S2、根据数学模型迭代,在matlab中建立相关模型,然后确定混沌状态下的Buck变换器能量状态,并进行分析;具体包括以下步骤:S21、根据加入模糊时间延时反馈控制算法前的系统控制框图,得出此时Buck变换器的传递函数G1(s):S22、根据加入模糊时间延时反馈控制算法后的系统控制框图,得出此时△vcon(s)及新传递函数G2(s):‑τs ‑τs
△vcon(s)=k2V0(s)(1‑e )=k2G1(s)Vd(s)(1‑e ) (6)S23、使用谐波分析法分析加入模糊时间延时反馈控制算法前、后的Buck变换器输入电压分岔点的变化情况,以下分别为1‑周期态及2‑周期态关系式:
1‑周期态:
v′con(dT)=vramp(dT) (8)
2‑周期态:
v′con(dT+δ)=vramp(dT+δ)v′con(T+dT+δ)=vramp(T+dT‑δ) (9)S24、对1‑周期态及2‑周期态关系式中vd(t)做傅里叶级数分解,得到1‑周期态及2‑周期态下输入电压Vn与占空比d之间的关系:
1‑周期态:
式中, ws=2π/T,c10=[v′con(t)]ave=dVinG(0);
2‑周期态:
S25、使式(11)中δ→0,得到输入电压分岔点:考虑到G(s)为低通滤波器,将上式分母近似为一次项分量,则有:S26、由步骤S23得到,通过改变vramp的取值范围改变分岔点;并且,改变G(s)中参数同样改变分岔点,故模糊时间延时反馈控制算法能够将Buck变换器控制到稳定状态;实现方法是修改新传递函数G2(s)参数,即通过选取反馈增益k2和时间延时τ的值,来增大分岔点,抑制混沌的出现,从而扩宽电压的稳定范围;
S3、基于模糊时间延时反馈控制算法,根据时间延时电压误差量,设计模糊控制器,对时间延时τ进行模糊化,并在此基础上对反馈增益k2进行自适应选取,得到模糊时间延时反馈控制方法;
S4、根据模糊时间延时反馈控制方法得到PWM控制信号,并使用该信号对Buck变换器进行控制。
2.根据权利要求1所述的Buck变换器混沌控制方法,其特征在于,步骤S1具体包括以下步骤:S11、将Buck变换器中的电感电流和输出电压均作为状态变量,建立Buck变换器的状态空间模型:当Buck变换器中的开关管S导通时,状态空间模型具体为:当Buck变换器中的开关管S关断时,状态空间模型具体为:式中,iL为电感电流, 为电感电流的一阶导数,v0为输出电压, 为输出电压的一阶导数,R、L和C分别为Buck变换器中的电阻、电感和电容,且 Vin为Buck变换器的输入电压,开关管S为功率开关IGBT;
S12、采用频闪映射的方法,根据状态空间模型建立离散映射模型:当开关管S处于截止状态,离散映射模型为:
当开关管S处于导通状态,离散映射模型为:
2
式中, 且1/(LC)‑k>0。
3.根据权利要求2所述的Buck变换器混沌控制方法,其特征在于,步骤S1还包括步骤:S13、根据离散映射模型分析Buck变换器中的非线性混沌现象,确定Buck变换器中的混沌状态。
4.根据权利要求1所述的Buck变换器混沌控制方法,其特征在于,步骤S3具体包括以下步骤:S31、设置模糊控制器,实现在控制过程中优先使用较大反馈增益k2及较小的时间延时τ引导Buck变换器到稳定状态,再切换为较小的反馈增益k2及较大的时间延时τ,扩大Buck变换器稳定范围,给系统输入时间延时τ定义模糊集为:τ={NB ZO PB}
式中,NB为T/16,ZO为T/4,PB为T;
S32、联立式(10)与式(11),确定每个时间延时τ值对应的反馈增益k2的范围,选取三个增益值,用于模糊规则匹配。
5.根据权利要求1所述的Buck变换器混沌控制方法,其特征在于,步骤S4具体包括:控制器输出量转化为PWM控制信号作用于Buck变换器的开关管S,进行开关管S的开通与关断控制,进而控制Buck变换器的运行。
6.一种使用如权利要求1至5中任意一项所述的基于模糊时间延时反馈控制的Buck变换器混沌控制方法的控制系统,其特征在于,包括:建模模块,用于对Buck变换器进行数学建模,得到Buck变换器的状态变量的混沌模型;
采样模块,用于获取混沌模型中,电感电流值及输出电压值;
处理模块,用于根据电感电流值及输出电压值确定时间延时反馈后的电压差值;
控制模块,用于根据模糊时间延时反馈控制方法得到的PWM控制信号对Buck变换器进行控制。