本發(fā)明涉及一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，屬于變換器。

背景技術(shù)：

1、雙有源橋dc-dc變換器作為電力電子領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)，其輸出電壓的精確控制對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。這類變換器的工作原理基于預(yù)測(cè)原理，即預(yù)測(cè)控制器根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的采樣值和已知的離散模型，預(yù)測(cè)并決定下一步的開關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的多目標(biāo)優(yōu)化。然而，由于多種因素如模型的不準(zhǔn)確性、被忽略的死區(qū)時(shí)間以及參數(shù)誤差的存在，往往會(huì)降低控制器的性能，從而導(dǎo)致參考電壓的穩(wěn)態(tài)誤差增大，同時(shí)動(dòng)態(tài)性能也明顯受損。

2、現(xiàn)有技術(shù)通常采用基于模型的方案進(jìn)行補(bǔ)償。其中，基于擾動(dòng)觀測(cè)器(dob)的方法通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的觀測(cè)器來(lái)估計(jì)標(biāo)稱模型與實(shí)際被控對(duì)象之間的偏差，并將這一估計(jì)結(jié)果用于系統(tǒng)補(bǔ)償，以減小參數(shù)不匹配帶來(lái)的誤差。例如，采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(eso)進(jìn)行集總擾動(dòng)估計(jì)，就是一種有效的dob方法。

3、另一方面，基于參數(shù)辨識(shí)的方法則通過(guò)在線精確計(jì)算參數(shù)，并實(shí)時(shí)更新控制器中的標(biāo)稱模型，從而消除參數(shù)不匹配對(duì)系統(tǒng)性能的影響。這種方法如遞推最小二乘(rls)方法，能夠在線辨識(shí)變壓器漏電感等關(guān)鍵參數(shù)，顯著提升控制精度。

4、然而，盡管上述方法在一定程度上緩解了參數(shù)不匹配帶來(lái)的問(wèn)題，但其抗擾動(dòng)性能仍然受到參數(shù)模型使用的影響?；谀Ｐ偷难a(bǔ)償技術(shù)難以完全消除所有擾動(dòng)，特別是在復(fù)雜多變的實(shí)際工況下，其效果往往有限。

5、因此，如何進(jìn)一步提高雙有源橋dc-dc變換器的輸出電壓控制精度，尤其是在存在參數(shù)誤差和模型不準(zhǔn)確性的情況下，成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，所述方法包括如下步驟：

3、s1：構(gòu)建自回歸滑動(dòng)平均模型，通過(guò)自回歸滑動(dòng)平均模型設(shè)計(jì)雙有源橋dc-dc變換器的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型；

4、s1所述自回歸滑動(dòng)平均模型如下：

5、

6、式(1)中：

7、p代表模型自回歸部分的階數(shù)；

8、q代表模型滑動(dòng)平均部分的階數(shù)；

9、θx和φy(x∈[0,1,...,q],y∈[1,...,p])均代表自回歸滑動(dòng)平均模型的系數(shù)；

10、ε代表輸出電壓跟隨誤差；

11、代表t＝k+1時(shí)刻的輸出電壓跟隨誤差，其中：代表t＝k+1時(shí)刻的輸出電壓的觀測(cè)值，代表t＝k+1時(shí)刻的輸出電壓的參考值；

12、代表在t＝k-1時(shí)刻計(jì)算出的控制信號(hào)并在t＝k時(shí)刻被施加到變換器中。

13、s2：確定自回歸滑動(dòng)平均模型的階數(shù)；

14、s201：確定模型滑動(dòng)平均部分的階數(shù)q；

15、s202：確定模型自回歸部分的階數(shù)p：

16、當(dāng)時(shí)間序列中時(shí)刻k和時(shí)刻k-p兩時(shí)刻輸出電壓跟隨誤差ε(k)與ε(k-p)之間的偏自相關(guān)系數(shù)值小于門檻值時(shí)，認(rèn)為時(shí)刻k和時(shí)刻k-p兩時(shí)刻對(duì)應(yīng)的信號(hào)不具有相關(guān)性，則時(shí)刻k和時(shí)刻k-p兩時(shí)刻的時(shí)間差即為模型自回歸部分的階數(shù)p的值。

17、s3：設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，用于抑制采樣過(guò)程中的噪聲、在一步延時(shí)補(bǔ)償設(shè)計(jì)中降低數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的階數(shù)以及估計(jì)下一個(gè)采樣周期t＝k+1時(shí)刻的狀態(tài)變量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)值，繼而將所述預(yù)測(cè)值用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的系數(shù)辨識(shí)；

18、s3所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器如下：

19、

20、式(2)中：

21、代表z1的一階導(dǎo)數(shù)；

22、代表z2的一階導(dǎo)數(shù)；

23、代表輸出電壓uo的觀測(cè)值；

24、z2代表系統(tǒng)集總擾動(dòng)的觀測(cè)值；

25、代表輸入增益，其中：n代表高頻變壓器原副邊匝數(shù)比，uin代表輸入電壓，fs代表控制頻率，lk代表高頻變壓器漏電感，co代表輸出電容；

26、均代表擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器增益，其中：ωn代表可調(diào)參數(shù)，用于決定擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的帶寬。

27、s4：擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的增益選擇和離散化；

28、s401：采用控制周期ts對(duì)式(2)離散化，可得：

29、

30、s402：計(jì)算t＝k+1時(shí)刻的輸出電壓的觀測(cè)值和系統(tǒng)集總擾動(dòng)的觀測(cè)值。s5：在線辨識(shí)與更新自回歸滑動(dòng)平均模型參數(shù)；

31、s5所述在線辨識(shí)的算法如下：

32、

33、式(4)中：

34、代表參數(shù)向量；

35、代表t＝k時(shí)刻的回歸向量；

36、代表預(yù)測(cè)的t＝k+1時(shí)刻輸出電壓跟隨誤差；p、k均代表中間變量；

37、λ為代表調(diào)遺忘因子，0≤λ≤1。

38、i代表單位矩陣。

39、s6：基于在線辨識(shí)結(jié)果，生成控制信號(hào)；

40、s6所述控制信號(hào)的生成公式如下：

41、

42、s7：控制信號(hào)在輸入到變換器之前，進(jìn)行濾波處理；

43、s7所述濾波公式如下：

44、

45、式(6)中：

46、代表濾波后的控制信號(hào)；

47、klpf代表可調(diào)濾波系數(shù)。

48、s8：計(jì)算和約束移相角。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

50、本發(fā)明提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制策略，利用自回歸滑動(dòng)平均模型對(duì)雙有源橋dc-dc變換器進(jìn)行估計(jì)，并通過(guò)帶有遺忘因子的最小二乘法在線辨識(shí)模型參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意擾動(dòng)下變換器輸出電壓控制的魯棒性提升。擺脫了傳統(tǒng)方法對(duì)變換器參數(shù)的依賴，根據(jù)dab變換器歷史時(shí)刻的輸出電壓誤差和控制量輸出，進(jìn)行在線學(xué)習(xí)與自適應(yīng)調(diào)整，收斂后的模型不依賴于任何dab變換器的參數(shù)便可以實(shí)現(xiàn)魯棒的零穩(wěn)態(tài)誤差電壓控制。即使面對(duì)多變的運(yùn)行條件和擾動(dòng)變化，也能保持穩(wěn)定的輸出電壓控制，有廣泛的應(yīng)用前景和重要的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：s1所述自回歸滑動(dòng)平均模型如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述s2包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：s3所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：所述s4包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：s5所述在線辨識(shí)的算法如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：s6所述控制信號(hào)的生成公式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙有源橋dc-dc變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：s7所述濾波公式如下：

技術(shù)總結(jié)
一種雙有源橋DC?DC變換器無(wú)模型魯棒預(yù)測(cè)控制方法，屬于變換器技術(shù)領(lǐng)域。方法如下：構(gòu)建自回歸滑動(dòng)平均模型并確定階數(shù)；設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器并進(jìn)行增益選擇和離散化；在線辨識(shí)與更新自回歸滑動(dòng)平均模型參數(shù)后生成控制信號(hào)并對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行濾波處理；計(jì)算和約束移相角。本發(fā)明提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制策略，利用自回歸滑動(dòng)平均模型對(duì)雙有源橋DC?DC變換器進(jìn)行估計(jì)，并通過(guò)帶有遺忘因子的最小二乘法在線辨識(shí)模型參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意擾動(dòng)下變換器輸出電壓控制的魯棒性提升。

技術(shù)研發(fā)人員：徐永向,李紹斌,孔德昊,蔡名飛,肖利軍,鄒繼斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9