【摘要】：極值搜索控制作為一種不基于模型的自適應(yīng)控制方法,其結(jié)構(gòu)簡單,計(jì)算量小,所需的被控對(duì)象信息也較少。在現(xiàn)有的極值搜索控制方法中,滑模法以其強(qiáng)魯棒性和收斂速度可控的優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。然而,由于經(jīng)典滑模極值搜索控制建立在傳統(tǒng)一階滑模的思想上,滑模控制本身帶來的滑動(dòng)抖振和穩(wěn)態(tài)振蕩問題將在一定程度上影響方法性能,并限制其在實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用。引入二階滑模是解決抖振問題的有效方法,但是二階滑模控制與極值搜索問題的結(jié)合會(huì)增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度,為了將更多經(jīng)典二階滑�？刂坡蓱�(yīng)用于極值搜索控制中,以充分利用各類方法的特點(diǎn),本文提出了一種通用的二階滑模極值搜索控制結(jié)構(gòu),并給出了控制器的一般化設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)振蕩抑制策略,有效地解決了滑動(dòng)抖振和穩(wěn)態(tài)振蕩問題。論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,本文對(duì)經(jīng)典一階滑模極值搜索控制的收斂性進(jìn)行了深入分析,指出滑模極值搜索控制中產(chǎn)生抖振與穩(wěn)態(tài)振蕩現(xiàn)象的原因,為具有通用結(jié)構(gòu)的二階滑模極值搜索控制方法的提出及穩(wěn)態(tài)振蕩抑制策略的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次,針對(duì)現(xiàn)有二階滑模極值搜索控制設(shè)計(jì)過程復(fù)雜,缺乏一般性設(shè)計(jì)方法的問題,本文提出了一種具有通用結(jié)構(gòu)的二階滑模極值搜索控制方案。在給定必要假設(shè)、規(guī)范滑模面形式、分析穩(wěn)定性條件的基礎(chǔ)上,給出了控制器的一般化設(shè)計(jì)方法,可以將已有多種二階滑模控制律直接應(yīng)用于極值搜索控制中。通過對(duì)已有螺旋算法的重新設(shè)計(jì),以及給定收斂律法和超螺旋算法的全新設(shè)計(jì),充分驗(yàn)證了所提設(shè)計(jì)方法的通用性和有效性。然后,針對(duì)所設(shè)計(jì)具有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的二階滑模極值搜索控制方法中存在的穩(wěn)態(tài)振蕩現(xiàn)象,深入分析其與經(jīng)典一階方法中穩(wěn)態(tài)振蕩產(chǎn)生的共性原因,設(shè)計(jì)了一種可同時(shí)適用于所提出二階方法及經(jīng)典一階方法的穩(wěn)態(tài)振蕩抑制策略。該策略基于振蕩產(chǎn)生的機(jī)理,設(shè)計(jì)了一種參數(shù)在線調(diào)整方法,使得系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后能夠自適應(yīng)減小滑模面之間的間隔,從而實(shí)現(xiàn)振蕩幅值的衰減。仿真結(jié)果充分說明該策略可以在不影響原有收斂速度的前提下達(dá)到抑制穩(wěn)態(tài)振蕩的目的,大幅提升了極值搜索的精度。最后,采用本文所提一般化設(shè)計(jì)方法和穩(wěn)態(tài)振蕩抑制策略設(shè)計(jì)了基于超螺旋算法的無穩(wěn)態(tài)振蕩二階滑模極值搜索控制方法,并將其應(yīng)用于交流發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的最大功率追蹤(MPPT)控制。然后,在Simulink環(huán)境下搭建了整個(gè)控制系統(tǒng)并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,通過與原有MPPT方法的控制效果作對(duì)比,驗(yàn)證了所提方法的有效性與優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP13

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本文編號(hào)：2698303