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研究生:陳聯傑
研究生(外文):Lien-Chieh Chen
論文名稱:PWM切換式降壓型DC-DC轉換器之H∞控制設計
論文名稱(外文):H∞ Control Design of PWM Buck DC-DC Converter
指導教授:黃正能
指導教授(外文):Cheng-Neng Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:降壓型DC-DC轉換器脈寬模組受控體強健性
外文關鍵詞:Buck DC-DC ConverterPulse Width ModularPlantRobustness
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  • 被引用被引用:7
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摘 要
本論文主要探討用強健性之H∞控制器,來控制一個脈寬模組(Pulse Width Modular,PWM)切換式降壓型DC-DC轉換器(Buck DC-DC Converter)的方法,並推導其交流(Alternating Current)小訊號數學模式。本文首先推導出拓撲電路(Topological Circuit)的狀態空間方程式,藉由建立一DC擾動操作點,將系統在操作點線性化,獲得系統之線性化狀態空間方程式。但是此狀態空間方程式,必須再加上PWM轉移函數及切換開關轉移函數形成一個完整的受控體(Plant)。接著,再根據其數學模式設計H∞控制器,使得輸出電壓外在干擾(Disturbance)及負載變動的影響降至最低程度。最後再針對不同的輸入信號,在雜訊(Noise)造成系統參數擾動的情況下,分別驗證本文控制架構的可行性及強健性(Robustness)。
Abstract
An H∞-Control design of the Pulse Width Modulator (PWM) switch buck DC-DC converter is studied in this thesis. The AC small-signal mathematical model for the PWM switch buck DC-DC converter is derived in this research and the state space equation of a topological circuit through a DC perturbation operating point is then established and linearized around the operating point. The composite model to be controlled is then composed of a AC small-signal model , a PWM transfer function and a switch transfer function. To minimize the ill-effects of the noises , disturbances and the parameter variations , the H∞-control methodolody is applied on the composite model to achieve the desired performance. Finally , computer simulations results are made to verify the feasibility and the robustness of the proposed control design under the presence of system parameter uncertainties and noises.
目 錄
中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
誌謝……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄…………………………………………………………………Ⅵ
一、緒論…………………………………………………………………1
1-1 研究動機……………………………………………………1
1-2 文獻回顧……………………………………………………3
1-3 本文架構……………………………………………………4
二、切換式降壓型DC-DC轉換器拓撲電路之交流小信號分析……6
2-1 降壓型DC-DC轉換器之簡介與工作原理………………6
2-2 切換開關函數………………………………………………10
2-3 操作模式……………………………………………………12
2-4 狀態空間分析………………………………………………14
2-4-1 狀態變數解析……………………………………14
2-4-2 狀態方程式………………………………………15
2-4-3 狀態平均化法……………………………………18
2-5 脈波寬度調變器……………………………………………22
三、H∞控制概論………………………………………………………26
3-1 H∞控制概論………………………………………………26
3-2 norm的定義………………………………………………27
3-3 H∞控制理論………………………………………………30
3-4 H∞控制問題的求解………………………………………33
3-5 權重函數的選擇…………………………………………36
四、PWM切換式降壓型DC-DC轉換器之H∞控制設計……………39
4-1 基本控制架構………………………………………………39
4-2 受控體之狀態方程式………………………………………42
4-3 H∞控制設計………………………………………………47
4-4 設計流程……………………………………………………52
五、電腦模擬……………………………………………………………54
六、結論與未來發展……………………………………………………69
6-1 結論…………………………………………………………69
6-2 未來發展……………………………………………………70
參考文獻………………………………………………………………72
自述……………………………………………………………………74
參考文獻
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