文獻標識碼: A
文章編號： 0258-7998(2010)09-0083-03
滑模變結構控制VSS(Variable-Structure Control System with sliding Modes)，是一種非線性理論，對具有不確定動態特性的非線性系統而言，這種控制策略能使系統沿設計的“滑動模態”軌跡運動。該結構具有算法簡單、對模型要求低、閉環系統對干擾信號以及控制對象本身的攝動魯棒性強等特點[1]。近十年來，已得到控制界的廣泛關注及實際應用[2]。
電力電子開關變換器的電路本質是離散、耦合的、動態的非線性系統，現在大部分開關變換器采用線性化的控制技術，控制規律采用PI控制。但PI控制對系統參數變化比較敏感，特別是開關變換器帶非線性負載時響應速度慢，波形易發生畸變[3]。隨著人們對開關變換器性能的要求逐漸提高，非線性系統的線性控制難以滿足要求。而滑模變結構控制對開關變換器非線性具有天然的適用性。因此，本文以Buck變換器為研究對象，利用滑模變結構理論對其進行控制分析。其分析方法也可推廣到其他開關變換器中。
1 VSS的基本問題
要實現VSS，必須滿足以下條件[1]：
VSS的動態響應可分為正常運動段和滑模運動段。因此VSS的設計主要包括兩方面內容:選擇合適的滑模面s(x)；尋找合理的控制函數u+(x)和u-(x)。
2 Buck變換器的VSS分析
2.1 Buck變換器的基本拓撲結構
圖1為Buck變換器的拓撲圖，根據全控型電力電子器件的導通與否，系統具有兩種工作模式，即電感電流連續模式及電流斷續模式[4]。本文以電感電流工作在連續模式下，分析其工作過程。假設各電子元器件均為理想器件,取x1=iL,x2=uo，則Buck變換器的狀態空間方程為：
本文應用滑模變結構控制方法，對非線性的Buck系統進行控制分析。仿真結果表明，相對于常規線性控制，滑模變結構控制方法具有響應速度快、跟隨性能好、抗干擾能力強的特點。文中推導的廣義滑模區域條件及等效控制條件對Buck滑模變結構控制提供了一定的理論指導。
參考文獻
[1] 王豐堯. 滑模變結構控制[M]. 北京: 機械工程出版社,1998.
[2] 周宇飛, 丘水生, 伍言真. 開關變換器的時變滑模控方法研究[J].電力電子技術, 2000,4(8):22-25.
[3] 張隨保. 開關變換器中滑模控制技術研究[D]. 西安：西安理工大學，2008.
[4] 胡躍明. 變結構控制理論與應用[M].北京:科學出版社，2003.
[5] 王兆安，黃俊. 電力電子技術[M]. 北京: 機械工程出版社,2000.