終端滑動控制在DC-DC降壓型Converter的應用

Terminal Sliding Mode Control of DC-DC Buck Converter

楊智偉(Chih-Wei Yang)

指導教授 ： 邱謙松

中原大學/工學院/電機工程研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6840/cycu200901249

摘要

滑動模式控制(Sliding mode control, SMC)近年來被廣泛使用於處理非線性系統的控制問題。進一步在本論文中我們提出不同於一般傳統的滑動控制，以終端動滑動模式控制(Terminal sliding mode control, TSMC)，對直流-直流降壓型電源轉換器(DC-DC Buck Converter)設計其控制器，不但保有滑動模式控制的優點，並且加入了終端收歛特性，並以Lyapunov函數做系統的收斂時間分析及穩定性分析，並且考慮實際被動元件上存在參數不確定誤差，我們加入適應性理論(Adaptive theory)，形成適應終端滑動模式控制(Adaptive terminal sliding mode control, ATSMC)，增加系統對不確定項的強健性(Robustness)，並以Barbalat’s lemma做最後的穩定性分析。
為驗證所提出的控制方法，首先利用Matlab完成TSMC與ATSMC這兩種控制器在負載變動及輸入變動下的輸出電壓模擬。接著，我們以電子電路實作直流-直流降壓型電源轉換器，利用dSPACE 1104 控制單板及Matlab工具箱(Simulink toolbox)實現適應性終端滑動控制器，而實作結果也證明此適應終端滑動理論可應用於降壓型電源轉換器的控制，在負載變化或電源電壓變動下均有輸出電壓穩壓效果。

關鍵字

滑動模式控制 ； 降壓型電源轉換器 ； 不確定誤差 ； 強健性 ； 適應終端滑動模式控制 ； dSPACE 1104

並列摘要

Sliding mode control is widely used in recent years to deal with the control problems of nonlinear systems. In this dissertation we applied terminal sliding mode control (TSMC) which is different from traditional sliding mode control on DC - DC buck converter design. It not only retains the advantages of sliding mode control but also includes terminal convergence characteristics. Furthermore, the system stability is discussed using Lyapunov function analysis. When considering the actual derivation error uncertainty in passive components, the controller is proceeded by adding an adaptive machine into adaptive terminal sliding mode control (ATSMC). As a result, the system uncertainty is allowed, i.e. the controller provides high robustness. In addition, Barbalat's lemma is also applied for stability analysis.
To verify the control performances, we first perform simulations in the output voltage control when the load and input source are uncertain, i.e., the load changes and input changes. Next, the DC-DC Buck converter control is implemented. The adaptive terminal sliding mode controller is realized using dSPACE 1104 and Simulink toolbox. Experiment results show satisfactory performance even under load and the input voltage variations.

並列關鍵字

adaptive terminal sliding mode control (ATSMC) ； dSPACE1104 ； DC-DC Buck converter ； sliding mode control ； robustness ； uncertainty

參考文獻

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