1.一种运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,建立buck变换器的自适应观测器,并利用李雅普诺夫函数求解电源和负载电阻的自适应律,对总干扰建立观测器;
S2,针对S1步骤所述的buck变换器建立基于自适应非奇异快速终端滑模控制的有限状态机控制器,并获得基于自适应非奇异快速终端滑模控制的有限状态机控制器收敛条件;
S3,对S2步骤所述的自适应快速终端滑膜控制器通过遗传算法进行优化,其目标函数设计如下:
其中,α是误差放大系数,β估计器的放大系数,θ是滑模面调节系数,D是外部干扰上界,target
Vo是输出电压;Vo 是目标输出电压;
然后根据所设计目标函数,在参数的约束范围内,对目标函数自动寻优;
其具体步骤如下:
S301.初始化参数,随机产生第一代种群Pop;
S302.计算种群Pop中每一个体的适应度,并初始化空种群newPop;
S303.根据适应度以比例选择算法从种群Pop中选出2个个体,在对上述的2个个体执行交叉操作和执行变异操作,然后将2个新个体加入种群newPop中;
S304.用S303步骤所述的种群newPop取代S302步骤所述的种群Pop,直到进化产生的任何一个个体的适应度函数超过给定阈值Tf,则可以终止进化过程。
2.根据权利要求1所述的运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特征在于,所述S1包括:
S1‑1,根据选定的控制变量在控制器开启结构下建立微分方程,选定的两个控制变量分别为电感电流iL和输出电压Vo,根据控制器结构特点,将控制器的输入输出微分方程转化为 的微分方程,从而获取两个变量状态观测器,进而使用李雅普诺夫方程确定输入电压和负载电阻的自适应规则,最后建立整体的状态观测器;
S1‑2,对buck变换器建立基于自适应非奇异快速终端滑控制的有限时间控制器,将电路的电压和电流的估计值与实际值错差,得到滑模控制器的误差,将误差转化为二阶形式,代入非奇异快速终端滑模公式中得到控制器。
3.根据权利要求2所述的运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特征在于,所述S1‑1包括:
S1‑A,以知buck电路的数学模型得到电流和电压的观测器:为了得到输入电压和负载电导的自适应规则,对李雅普诺夫函数求导,得到下式:令 求得自适应规则为:
其中L为电感系数、C为输出电容、R为电阻、Vin为输入电压、G为电导;
所述S1‑2中所述的非奇异快速终端滑模二阶模型为:为电感电流的估计值, 为输出电压的估计值, 为输入电压的估计量, 为输入电压测量值与估计值之间的误差, 为电流测量值与估计值之间的误差, 为电导估计值, 为电导测量值与估计值之间的误差, 为输出电压测量值与估计值之间的误差,α1和α2分别为电流误差和电压误差的放大系数,β1和β2为正实数。
4.根据权利要求1所述的运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特征在于,所述S2包括:
S2‑1,设定初始状态,当电路运行,会产生电流和电压的实际值与估计值的误差,根据误差可以得到输入电压和负载电阻电导的倒数,通过积分得到输入电压和负载电阻电导值,将其代入输出电压倒数公式和电感倒数公式可以得到入输出电压倒数公式和电感倒数,通过积分可以得到电感电流和输出电压估计值;
S2‑2,根据S1得到二阶非奇异快速终端滑模控制面,为了避免切换时的颤抖,采用sat函数。
5.根据权利要求4所述的运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特行在于,所述S2‑1包括:
S2‑A,buck变换器的输入输出观测器微分方程组为:其中,电流状态由能量管理策略决定,当收到正能量指令时,双向DC‑DC变换器处于升压状态,电流为正,当收到负能量指令时,双向DC‑DC变换器处于降压状态,电流为负,由功率守恒公式可以判断出参考电压下的电感参考电流,Vref为输出参考电压;
为电感电流的估计值, 为输出电压的估计值, 为输入电压的估计量, 为电流测量值与估计值之间的误差, 为电导估计值, 为输出电压测量值与估计值之间的误差,α1和α2分别为电流误差和电压误差的放大系数。
6.根据权利要求4所述的运用遗传算法优化的双向DC‑DC变换器的控制方法,其特行在于,所述S2‑2的具体步骤是:通过实际值与观测器预估值的差值,设计二阶非奇异快速终端滑模控制方法:其中,z1是输出电压误差值,z2是误差的导数,θz是滑模调节系数,是滑模调节指数;
sat函数切换条件为:
;
其中,Vin是输入电压,ε是正常数。