基于Riemann-Liouville分数阶模型的Buck变换器改进分数阶互补滑模控制

作者：蔡中泽; 孙谷昊; 曾庆双^*

来源：控制与决策, 2023, 1-9.

DOI：10.13195/j.kzyjc.2022.2223

• 分数阶微积分
• Riemann-Liouville
• Buck变换器
• 不匹配干扰
• 干扰观测器
• 分数阶互补滑模控制
• Mittag-Leffler稳定性

本文主要研究了分数阶Buck变换器的互补滑模控制(Complementary sliding mode control, CSMC)方法.首先,基于电子元件实际非整数阶的特性和Riemann-Liouville(R-L)定义相比Caputo定义更能准确描述Buck变换器模型的结论,建立了基于R-L定义的分数阶Buck变换器数学模型.然后,将参数不确定性和外部扰动统一为匹配干扰和不匹配干扰,建立两个分数阶干扰观测器(Fractional-order Disturbance Obesrver, FDOB)分别实现对干扰及其分数阶导数的跟踪.进而,设计新型分数阶互补滑模面,利用CSMC的高精度和分数阶微积分的记忆特性提升滑模运动的鲁棒性和稳态精度,然后,设计了新型趋近律,提升趋近速度的同时保证了滑模面邻域内的鲁棒性.最后,基于Mittag-Leffler稳定性理论证明了滑模控制器的稳定性.仿真结果验证了所提出FDOB的优越性,控制器相比传统滑模方法能够得到更好的动态性能和更低的稳态误差.

• 单位
  航天学院; 哈尔滨工业大学