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第1章 滑模控制基础1

1.1 简介1

1.2 基本理论1

1.3 滑模运动的性质3

1.3.1 理想控制3

1.3.2 实际限制因素和抖振3

1.3.3 恒动态4

1.3.4 准滑模控制4

1.4 数学描述4

1.4.1 到达条件5

1.4.2 存在条件6

1.4.3 稳定性条件6

1.4.4 具有线性滑动流形的系统7

1.4.5 具有非线性滑动流形的系统7

1.5 等效控制9

1.6 各种实现方法10

1.6.1 继电器和正负号函数10

1.6.2 滞环函数11

1.6.3 等效控制函数11

第2章 电力电子变换器及其控制综述13

2.1 介绍13

2.2 基本DC-DC变换器13

2.3 DC-DC变换器的工作模式14

2.4 控制概述15

2.5 影响控制性能的因素15

2.5.1 开关频率15

2.5.2 储能元件16

2.5.3 控制增益16

2.6 通用控制技术18

2.6.1 滞环控制器18

2.6.2 脉冲宽度调制控制器19

2.6.3 设计方法20

2.6.4 小信号模型和补偿存在的问题21

2.7 各种新型控制方法21

2.7.1 自适应控制21

2.7.2 模糊逻辑控制22

2.7.3 人工神经网络控制22

2.7.4 单周控制22

2.7.5 滑模控制23

第3章 电力电子变换器的滑模控制24

3.1 介绍24

3.2 文献综述24

3.2.1 早期文献24

3.2.2 高阶变换器24

3.2.3 并联变换器25

3.2.4 理论性文献25

3.2.5 应用性文献26

3.2.6 定频滑模控制器27

3.2.7 附注27

3.3 滑模控制在DC-DC变换器中应用的特性28

3.3.1 滑模控制实现的一般性原理29

3.3.2 电力电子变换器的恒动态30

3.3.3 电力电子变换器的准滑模控制30

3.3.4 基于滞环调制的常规实现方法30

3.4 电力电子变换器中的定频滑模控制器31

3.4.1 基于脉冲宽度调制的滑模控制器32

3.4.2 占空比控制32

3.5 几条设计准则33

3.6 模拟实现方法的实际问题35

第4章 基于滞环调制的滑模控制器37

4.1 介绍37

4.2 理论推导37

4.2.1 降压变换器的数学模型37

4.2.2 理想滑模电压控制器的设计38

4.2.3 实际滑模电压控制器的设计41

4.3 标准设计过程46

4.3.1 标准SMVC变换器模型46

4.3.2 设计步骤46

4.4 实验结果48

4.4.1 设计方程的验证49

4.4.2 稳态性能51

4.4.3 负载变化52

4.4.4 输入电压变化53

4.4.5 α变化54

4.4.6 ESR变化57

4.5 进一步讨论58

4.5.1 优点58

4.5.2 缺点58

4.5.3 可行的解决方法58

第5章 基于滞环调制的自适应滑模控制器60

5.1 介绍60

5.2 常规滞环滑模控制器的分析60

5.2.1 数学模型60

5.2.2 存在的问题61

5.2.3 可行的解决方法64

5.3 自适应前馈控制策略64

5.3.1 理论64

5.3.2 实现方法66

5.4 自适应反馈控制策略67

5.4.1 理论67

5.4.2 实现方法68

5.5 实验结果与讨论68

5.5.1 输入电压变化70

5.5.2 负载变化74

附注77

第6章 连续导电模式电力电子变换器PWM滑模控制器的一般设计方法78

6.1 介绍78

6.2 研究背景78

6.3 设计方法79

6.3.1 系统建模79

6.3.2 控制器设计82

6.3.3 附注85

6.4 仿真结果与讨论88

6.4.1 降压变换器88

6.4.2 升压变换器91

6.4.3 升降压变换器94

第7章 断续导电模式电力电子变换器PWM滑模控制器的一般设计方法99

7.1 介绍99

7.2 DCM变换器的状态空间模型99

7.3 设计方法101

7.3.1 系统建模101

7.3.2 控制器设计103

7.4 仿真结果与讨论109

7.4.1 降压变换器109

7.4.2 升压变换器113

7.4.3 升降压变换器117

7.5 DCM滑模控制的其他应用：混合双工作模式控制器123

7.5.1 背景知识123

7.5.2 控制器结构124

7.5.3 仿真结果与讨论125

第8章 电力电子变换器PWM滑模控制器的设计和实现129

8.1 介绍129

8.2 降压变换器的PWM滑模电压控制器129

8.2.1 数学模型129

8.2.2 考虑设计参数后的存在条件130

8.2.3 选择滑动系数131

8.2.4 控制器的实现134

8.2.5 结果与讨论138

8.3 升压变换器的PWM滑模电压控制器147

8.3.1 数学模型147

8.3.2 控制器的实现147

8.3.3 实验样机148

8.3.4 实验结果与讨论150

第9章 带电流控制滑动流形的滑模控制158

9.1 介绍158

9.2 升压型变换器使用电流模式控制的必要性158

9.3 滑模电流控制器159

9.3.1 产生合适的参考电流159

9.3.2 滑动面160

9.3.3 控制器／变换器系统的动态模型及其等效控制160

9.3.4 控制器的结构161

9.3.5 存在条件162

9.3.6 稳定性条件163

9.3.7 选择滑动系数的经验方法165

9.3.8 附注166

9.4 结果与讨论167

9.4.1 调节性能167

9.4.2 动态性能170

第10章 高阶变换器带减状态滑动流形的滑模控制173

10.1 介绍173

10.2 Cuk变换器的常规滑模控制器173

10.2.1 Cuk变换器的状态空间模型173

10.2.2 全状态滑模控制器174

10.2.3 减状态滑模控制器174

10.3 定频减状态滑模电流控制器175

10.3.1 滑动面175

10.3.2 控制器／变换器系统的动态模型及其等效控制176

10.3.3 控制器结构176

10.3.4 存在条件178

10.3.5 稳定性条件178

10.3.6 选择滑动系数183

10.3.7 补充说明183

10.4 结果与讨论183

10.4.1 稳态性能184

10.4.2 动态性能185

第11章 带二重积分滑动面的间接滑模控制188

11.1 介绍188

11.2 发现问题188

11.2.1 滞环调制滑模控制器188

11.2.2 间接滑模控制器190

11.2.3 间接ISM控制变换器存在稳态误差的解析191

11.3 可行的解决方法191

11.4 二重积分滑动面在PWM型间接滑模控制器中的应用192

11.4.1 二重积分滑模控制器192

11.4.2 PWM形式DISM控制器的结构194

11.4.3 存在条件195

11.4.4 稳定性条件198

11.5 结果与讨论201

11.5.1 PWM DISM降压变换器仿真结果201

11.5.2 PWM DISM升压变换器的实验结果203

参考文献209