DC/DC变换器常用的几种非线性控制策略

发布时间：2013-03-19

电力电子器件是以开关方式运行的非线性元件，从1948年维纳奠定性著作《控制论》发表至今半个世纪以来，伴随着科学技术的迅速发展，控制理论从经典控制发展到现代控制理论，从线性系统发展到非线性系统理论，然而这些基于精确模型的传统控制理论，面对日益复杂的被控对象的高度非线性、时变性及不确定性等控制问题，受到了严峻的挑战。

非线性控制系统是指输入变量和输出变量的关系不能够满足线性系统的齐次性和可叠加性规律的系统。在实际系统中，几乎所有的控制系统都是非线性的，线性是对实际系统在一定范围内和一定程度上的近似描述。控制理论中最具有一般意义的研究对象就是非线性控制系统，对非线性系统进行深入地研究具有重要的实际意义。

控制理论经过几十年的发展，在线性系统的分析与设计上已经形成了一套比较完整的理论体系，但是线性系统在实际的应用中有许多局限，当我们对控制系统的精度和性能要求较高，或者当系统的非线性因素无法被忽略或者被局部线性化时，线性系统就无法满足控制系统的要求。因此，随着控制理论的应用范围越来越广、要求越来越高，对非线性控制理论研究的要求就越迫切。现在，非线性控制理论以及它的应用技术己经受到了越来越多的控制理论学者和控制工程师们的重视，在进行了大量的研究工作后，己经取得了许多有价值的研究成果。

非线性控制的方法较多，常用的有反馈线性化，滑模变结构控制、模糊控制、神经网络控制，单周控制、Lyapunov方法、无源性控制等。1、反馈线性化

反馈线性化的核心思想就是将非线性项与非线性项进行对消，把一个非线性系统转化为一个线性系统，它是在微分几何理论的基础上发展起来的非线性控制方法，借助于状态变换和微分同胚来实现精确对消的。普通的线性和反馈线性化的本质区别在于，普通线性化是通过系统的线性逼近来实现，而反馈线性化是通过状态变换和反馈得到的。反馈线性化控制策略虽然可以将非线性系统变为线性系统，用线性系统的设计方法进行系统设计。但对系统的数学模型及参数准确性过于依赖，而且解耦矩阵和反馈控制率的运算较为复杂。2、滑模变结构控制

滑模控制(sliding mode control, SMC)也称为变结构控制，其实质上是一类特殊的非线性控制，且非线性表现为控制的不连续性。滑模变结构控制是通过在系统的不同结构之间的切换实现系统的控制而得名。其主要思想是利用高速的开关控制律，驱动非线性系统的状态轨迹渐近地到达一个预先设计的状态