(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103117657 A
(43)申请公布日 2013.05.22
(21)申请号 CN201310042695.5
(22)申请日 2013.01.31
(71)申请人 浙江大学
    地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
(72)发明人 谢磊 沈烨烨
(74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限公司
    代理人 胡红娟
(51)Int.CI
      H02M3/00
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控制方法
(57)摘要
      本发明公开了一种基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控制方法，包括如下步骤：(1)将非线性的全桥DC-DC系统的对象状态划分为不同的多面体区域，并依据每个多面体区域的控制律，得到每个多面体区域内的最优控制律；(2)将步骤(1)中每个多面体区域的边界约束条件以及最优控制律存储到片上模型预测控制的控制芯片中；(3)依据实际的全桥DC-DC系统的对象状态在控制芯片中查询其所属的多面体区域，并依据该多面体区域内的最优控制律，控制全桥DC-DC系统的反馈控制输入。本发明的控制方法可以实现全桥DC-DC系统的快速控制，鲁棒性强。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
matlab难还是c语言难1.一种基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控制方法，其特            征在于，包括如下步骤：           
(1)将非线性的全桥DC-DC系统的对象状态划分为不同的多面体区            域，并依据每个多面体区域的控制律，得到每个多面体区域内的最优控制            律；           
(2)将步骤(1)中每个多面体区域的边界约束条件以及最优控制律            存储到片上模型预测控制的控制芯片中；           
(3)依据实际的全桥DC-DC系统的对象状态在控制芯片中查询其所            属的多面体区域，
并依据该多面体区域内的最优控制律，控制全桥DC-DC            系统的反馈控制输入。           
2.如权利要求1所述的基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控            制方法，其特征在于，每个多面体区域的边界以及每个多面体内部的控制            律均满足线性约束条件。           
3.如权利要求1所述的基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控            制方法，其特征在于，所述全桥DC-DC系统包括电源、全桥DC-DC电路以            及负载。           
4.如权利要求1所述的基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控            制方法，其特征在于，利用全桥DC-DC系统的对象状态数以及辅助控制量            确定所述多面体区域的维度。           
5.如权利要求1所述的基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控            制方法，其特征在于，所述步骤(1)中首先利用机理建模的方式建立全            桥DC-DC系统的分段仿射模型，然后依据分段仿射模型将全桥DC-DC的对            象状态划分为不同的多面体区域。           
6.如权利要求1所述的基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控            制方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过MATLAB将每个多面体区域            的边界约束条件以及最优控制律编译成C语言存储于DSP文件目录中。           
说  明  书
<p>技术领域       
本发明涉及电源控制技术领域，具体涉及一种基于片上模型预测控制        的全桥DC-DC系统的控制方法。       
背景技术       
全桥DC-DC系统在电源控制技术领域具有广泛应用，申请公开号为        CN102170234A的发明公开了一种DC/DC转换器数字化控制系统，包括功        率转换电路，所述功率转换电路包括依次连接的输入端、由四个场效应管        组成的全桥电路、输出端，所述输入端和输出端上均设置有采样电路，关        键在于还包括一个控制单元，所述控制单元包含一个控制模
块及与控制模        块相连的模数转换模块、脉宽调制模块、CAN网关模块，所述脉宽调制模        块的输出端与所述场效应管的控制端相连；所述控制模块通过模数转换模        块和采样电路接收输入端、输出端的信息，并根据该信息控制脉宽调制模        块的输出。       
由于利用全桥DC-DC系统模型能够直接预测控制处理多变量约束系        统，因此，已经成为应用最广泛的最优控制策略之一，但是，传统的全桥        DC-DC系统模型预测控制需要在线进行优化计算，依据全桥DC-DC系统的        实际的对象状态计算相应的控制律，进而出最优的控制参数，由于在线        计算的计算量较大，必然导致运行速率缓慢，造成控制的滞后性，因此，        只适用用于控制慢速过程对象，比如石油化工等过程。       
由于全桥DC-DC系统的变换器的采样周期非常短，并且全桥DC-DC        系统自身的混杂性质以及多约束条件，使得对于现有技术中全桥DC-DC系        统模型基于在线反复优化计算的预测控制设计成为难点。       
可编程DSP芯片可以将性能很好的信号处理算法方便地用到实时信        号处理中，同时，基于MATLAB强大的数值计算和分析能力，已成为算法                        研究人员广泛应用的软件之一，因此，利用MATLAB以及DSP可以方便实        现算法的存储以及调用，成为提高全
桥DC-DC系统控制效率的候选途径之        一。       
发明内容       
本发明公开了一种基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控制        方法，通过建立全桥DC-DC系统的分段仿射模型，利用分段仿射模型离线        求解不同对象状态区域的最优控制律，然后依据实际的全桥DC-DC系统的        对象状态选择相对应的最优控制律，从而实现全桥DC-DC系统的快速控        制。       
一种基于片上模型预测控制的全桥DC-DC系统的控制方法，包括如下        步骤：       
（1）将非线性的全桥DC-DC系统的对象状态划分为不同的多面体区        域，并依据每个多面体区域的控制律，得到每个多面体区域内的最优控制        律；       
（2）将步骤（1）中每个多面体区域的边界约束条件以及最优控制律        存储到片上模型预测控制的控制芯片中；       
（3）依据实际的全桥DC-DC系统的对象状态在控制芯片中查询其所        属的多面体区域，并依据该多面体区域内的最优控制律，控制全桥DC-DC        系统的反馈控制输入。       
本发明方法将控制参数的优化过程与实时控制相分离，即预先计算出        所有对象状态对应的最优控制律，并将对象状态以及最优控制律的对应关        系存储在片上模型的控制芯片中，然后，依据实际采集的全桥DC-DC系统        的对象状态选择相对应的最优控制律，实现对全桥DC-DC系统的快速控        制。       

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