一种矩阵整流器的模糊滑模控制方法
【专利摘要】本发明公开一种矩阵整流器的模糊滑模控制方法，该方法运用滑模变结构控制，具有鲁棒性强、对内部参数变化及外加扰动不敏感、动态性能好等优点。而为了柔化滑模控制过程中状态轨迹到达滑模面后所呈现的“抖振”现象，本发明在滑模控制中引入了模糊控制，在保留滑模控制的优良特性的条件下，利用模糊逻辑结合知识经验设计出模糊控制器，优化控制过程，有效地抑制了“抖振”现象，得到了良好的控制效果。
【专利说明】一种矩阵整流器的模糊滑模控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矩阵整流器控制方法【技术领域】，具体涉及一种应用于矩阵式整流器的模糊滑模控制方法。
【背景技术】
[0002]常见矩阵整流器使用的控制方法有:滞环比较跟踪控制、PI电流环控制、PI电压环控制等，这些控制方法鲁棒性较差，而且在外部参数急剧变化时动态响应慢，同时会产生超调现象。为了提高控制系统的鲁棒性和提高动态性能，引入滑模控制。该方法通过一定的控制策略让控制量不断地切换，迫使系统进入预先的滑模面滑动。进入滑模状态，系统参数扰动和外部干扰对控制系统无作用，控制系统的稳定性与动态品质仅取决于滑模面及其参数。正是具有这些特性令采用滑模控制的控制系统具有很好的鲁棒性及动态性能，可靠性高。同时，由于滑动模态是可以设计的，因此实现性强，可以根据需要不断的改进。但是，在实际应用过程中，滑模控制不可避免的存在“抖振”的现象，“抖振”现象不但劣化了控制性能，还有可能使控制系统趋于不稳定。
【发明内容】
`
[0003]本发明的目的在于提供矩阵整流器的模糊滑模控制方法，通过引入反馈调节电流调制度达到控制目的，具体技术方案如下。
[0004]矩阵整流器的模糊滑模控制方法，该方法包括以下步骤:
[0005](I)检测负载侧直流电压Vrt并作为反馈量，用参考值Vref减去Vrf得到电压误差值e，以及电压误差变化率?;
[0006](2)利用步骤(1)中的结果，取切换函数S = Ce + ?，利用电压误差e及误差变化率?生成切换函数S，切换函数式中参数C根据赫尔维茨稳定条件进行整定；对整流器建立状态空间模型，其中以电压误差e作为状态变量X，状态空间模型由± 二 fix,n t)
Λ? f)y
表示，式中u为控制量，t为时间量；当进入滑动模态后，? _ 且.纟=得到
S-Udx r9t
f) C
s = -.f{x, U11) = 0，求解此满足? = 0条件下的控制量U得到等效控制Urai ;在理想情况下，忽略外界扰动，取控制量U=Ueq ;
[0007](3)将步骤(2)所得的切换函数s及其变化率?'作为模糊控制器的2个输入量，输入变量s和?均采用三角形隶属度函数，设s和?的论域为:σ ={-6，-5，-4，-3，_2，-1, O, I, 2,3,4, 5,6};其论域上取7个语言值:ΝΒ (负大)，ΝΜ (负中)，NS (负小)，ZE (零)，PS (正小)，PM (正中)，PB (正大)；据此将输入量通过三角隶属转化成相应的语言值。
[0008](4)模糊推理采用Mamdani类型，对模糊控制规则表中的模糊推理语句所描述的三元模糊关系，其关系矩阵RSR= (ΝΒΧΡΒ)Τ1 ο ZO[0009]式中，(NBXPB)TT为模糊关系矩阵(NBXPB)mxn构成的mXn列向量，Tl为列向量转换，η和m分别是NB、PB论域元素的个数，已知模糊关系矩阵R，可求得给定输入A、B对应的输出C:
[0010]C = (AXB)12 O R
[0011]式中T2为行向量转换；模糊关系矩阵R:
[0012]R= (A1XB1) U (A1XB2) U (A1XB3)......(A1XBn) U
[0013](A2XB1)……(AnXBlri) U (AnXBn)；
[0014]上式中A1~An表示第一个输入量的η个不同的语言值，
[0015]B1~Bn表示第二个输入量的η个不同的语言值。
[0016](5)步骤(4)中经过模糊推理的结果C即模糊化的控制量增量Au，其论域、语言值的取值选择与步骤(3)中的s和?相同，Λu选用Z形隶属度函数，其解模糊算法采用重心法；解模糊后输出的为实际控制增量△!!即电流调制度增量Amfsm ;通过控制电流调制度增量Amfsm最终达到调控直流侧电压的目的。
[0017]本发明而为了柔化滑模控制过程中状态轨迹到达滑模面后所呈现的“抖振”现象，在滑模控制中引入了模糊控制，在保留滑模控制的优良特性的条件下，利用模糊逻辑结合知识经验设计出模糊控制器，优化控制过程，有效地抑制了 “抖振”现象，得到了良好的控制效果。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果:
[0019]本发明的反馈控制采用模糊滑模控制，由反馈得到误差值，将误差转化成滑模函数作为模糊控制器输入，再进过模糊化、模糊推理和反模糊得到模糊输出。在滑模控制中引入模糊控制策略保留了滑模控制自身不要求精确数学模型、对外部参数变化不敏感、控制系统稳定性仅由滑模面决定等特性，同时又解决了滑模控制的“抖振”现象。因此采用模糊滑模控制既具有良好的鲁棒性、和快速的动态响应性能，又消除了“抖振”现象，提高了控制系统的稳定性和可靠性，获得了很好的控制效果。总之，该方法运用滑模变结构控制，具有鲁棒性强、对内部参数变化及外加扰动不敏感、动态性能好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为实施方式中的控制结构示意图。
[0021]图2为目标电流矢量的合成示意图。
[0022]图3为模糊滑模控制部分系统框图。
[0023]图4为实例中的模糊控制规则表。
[0024]图5为实际滑模运动轨迹。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的描述。 [0026]矩阵整流器根据直流侧结构可分为电流型和电压型两种，电流型呈现电流源特性，负载端串联大电感，电压型呈现电压源特性，负载端并联大电容。本发明以采用电流空间矢量算法调制的电压型矩阵整流器为例说明该控制方法的工作原理。
[0027]电压型SVM矢量控制是利用两非零矢量合成得到目标矢量。[0028]最终目标电流矢量为
【权利要求】
1.一种矩阵整流器的模糊滑模控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)检测负载侧肓流电压Vrf并作为反馈量，用参考值VMf减去Vrf得到电压误差值e，以及电压误差变化〗e (2)利用步骤(1)中的结果，取切换函数S= Ce + ?，利用电压误差e及误差变化率?生成切换函数S，切换函数式中参数C根据赫尔维茨稳定条件进行整定；对整流器建立状态空间模型，其中以电压误差e作为状态变量X，状态空间模型由± =f{x, U1 t) 表示，式中u为控制量，t为时间量；当进入滑动模态后，
2.根据权利要求1所述的矩阵整流器的模糊滑模控制方法，其特征在于步骤(2)所述控制量U=Ueqt5
3.根据权利要求1所述的矩阵整流器的模糊滑模控制方法，其特征在于步骤(3)所述NB，NM, NS，ZE, PS, PM，PB分别为负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。
【文档编号】H02M7/02GK103840678SQ201410099094
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】王志平, 胡战虎, 皱兵, 汪暾, 杨坤, 徐驰, 张立平 申请人:广东省自动化研究所