基于状态关联性的Boost变换器混沌与反混沌控制

张方樱; 胡维; 陈新兵; 陈虹; 唐雄民

doi:10.7498/aps.64.048401

摘要

混沌控制与反混沌控制是一对逆问题. 通过研究系统状态变量的关联性, 分析了在电流型连续电流模式Boost变换器关联系数变化的情况下, 实现系统的混沌控制与反混沌控制的方法, 为实际应用打下理论基础. 建立了系统的离散数学模型, 利用单值矩阵理论解释了变换器混沌控制与反混沌控制的机理. 研究结果表明, 在只改变系统状态变量的关联系数的情况下, 该控制策略能够将处于任意状态的Boost变换器控制到周期1, 2, 4轨道以及混沌态, 系统的输出可实现混沌与反混沌控制. 仿真结果证明了所提出方法以及研究结果的正确性.

关键词:

Abstract

Chaos control and anti-control are one pair of inverse problems. In this paper, the correlation of system state variables is investigated, and the method of realizing the chaos control and anti-control of system under the condition of variation of correlation coefficients of current controlled continuous current mode Boost converter is analyzed. The above these lay the theoretical foundation for practical applications. Discrete-time model of system is established. The mechanisms of chaos control and anti-control in Boost converter are theoretically explained by monodromy matrix theory. The research results indicate that only when the correlation coefficient of system is changed, the Boost converter can be controlled from any state to period 1, 2, 4 orbits or chaotic state, which means that the output of the system can realize chaos control and anti-control. Simulation results verify the analysis results.

Keywords:

作者及机构信息

1.
广州大学实验中心, 广州 510006;

2.
广东工业大学自动化学院, 广州 510006

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51277035, 51207026)和广州市对外科技合作专项(批准号: 2013J4500029)资助课题.

Authors and contacts

1.
Lab Center, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China;

2.
Faculty of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51277035, 51207026) and the International Science and Technology Cooperation Program of Guangzhou City, China (Grant No. 2013J4500029).

参考文献

[1]	Vilamitjana E R, Aroudi A E, Alarcon E 2012 Chaos in Switching Converters for Power Management: Designing for Prediction and Control (New York: Springer)
[2]	Aroudi A E, Benadero L, Toribio E, Olivar G 1999 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Fundam. Theory Appl. 46 1374
[3]	Giaouris D, Banerjee S, Imrayed O 2012 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Reg. Papers 59 207
[4]	Liu F 2008 Chin. Phys. B 17 2394
[5]	Gira R, Aroudi A E, Martinez-Salamero L 2001 Electron. Lett. 37 274
[6]	Moreno-Valenzuela J 2013 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 18 1
[7]	Deane J H B, Ashwin P, Hamill D C, Jefferies D J 1999 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Fundam. Theory Appl. 46 1313
[8]	Guzman-Guemez J, Moreno-Valenzuela J 2013 Electron. Lett. 49 613
[9]	Mainali K, Oruganti R 2010 IEEE Trans. Power Electron. 25 2344
[10]	Ott E, Grebogi C, Yorke J A 1990 Phys. Rev. Lett. 64 1196
[11]	Lu W, Zhou L, Luo Q 2008 Phys. Lett. A 372 3217
[12]	Zhou Y, Tse C K, Qiu S 2003 Int. J. Bifurcat. Chaos 13 3459
[13]	Bao B, Zhou G, Xu J 2011 IEEE Trans. Power Electron. 26 1968
[14]	Paramesh J, Jouanne A V 2001 IEEE Trans. Ind. Electron. 48 111
[15]	Tse K K, Chung H S H, Huo S Y, So H C 2000 IEEE Trans. Power Electron. 15 399
[16]	Jawaada W, Noorani M S M, Mossa Al-sawalha M 2012 Chin. Phys. Lett. 29 120505
[17]	Patidar V, Pareek N K, Sud K K 2002 Phys. Lett. A 304 121
[18]	Jia M M, Zhang G S, Niu H 2013 Acta Phys. Sin. 62 130503 (in Chinese) [贾美美, 张国山, 牛弘 2013 62 130503]
[19]	Zhou X A, Qian G B, Qiu S S 2006 Acta Phys. Sin. 55 3974 (in Chinese) [周小安, 钱恭斌, 丘水生 2006 55 3974]
[20]	Giaouris D, Banerjee S, Zahawi B, Pickert V 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Reg. Papers 55 1084
[21]	Zhang F Y, Yang R, Long X L, Xie C Y, Chen H 2013 Acta Phys. Sin 62 218404 (in Chinese) [张方樱, 杨汝, 龙晓莉, 谢陈跃, 陈虹 2013 62 218404]

施引文献

[1]	Vilamitjana E R, Aroudi A E, Alarcon E 2012 Chaos in Switching Converters for Power Management: Designing for Prediction and Control (New York: Springer)
[2]	Aroudi A E, Benadero L, Toribio E, Olivar G 1999 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Fundam. Theory Appl. 46 1374
[3]	Giaouris D, Banerjee S, Imrayed O 2012 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Reg. Papers 59 207
[4]	Liu F 2008 Chin. Phys. B 17 2394
[5]	Gira R, Aroudi A E, Martinez-Salamero L 2001 Electron. Lett. 37 274
[6]	Moreno-Valenzuela J 2013 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 18 1
[7]	Deane J H B, Ashwin P, Hamill D C, Jefferies D J 1999 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Fundam. Theory Appl. 46 1313
[8]	Guzman-Guemez J, Moreno-Valenzuela J 2013 Electron. Lett. 49 613
[9]	Mainali K, Oruganti R 2010 IEEE Trans. Power Electron. 25 2344
[10]	Ott E, Grebogi C, Yorke J A 1990 Phys. Rev. Lett. 64 1196
[11]	Lu W, Zhou L, Luo Q 2008 Phys. Lett. A 372 3217
[12]	Zhou Y, Tse C K, Qiu S 2003 Int. J. Bifurcat. Chaos 13 3459
[13]	Bao B, Zhou G, Xu J 2011 IEEE Trans. Power Electron. 26 1968
[14]	Paramesh J, Jouanne A V 2001 IEEE Trans. Ind. Electron. 48 111
[15]	Tse K K, Chung H S H, Huo S Y, So H C 2000 IEEE Trans. Power Electron. 15 399
[16]	Jawaada W, Noorani M S M, Mossa Al-sawalha M 2012 Chin. Phys. Lett. 29 120505
[17]	Patidar V, Pareek N K, Sud K K 2002 Phys. Lett. A 304 121
[18]	Jia M M, Zhang G S, Niu H 2013 Acta Phys. Sin. 62 130503 (in Chinese) [贾美美, 张国山, 牛弘 2013 62 130503]
[19]	Zhou X A, Qian G B, Qiu S S 2006 Acta Phys. Sin. 55 3974 (in Chinese) [周小安, 钱恭斌, 丘水生 2006 55 3974]
[20]	Giaouris D, Banerjee S, Zahawi B, Pickert V 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I: Reg. Papers 55 1084
[21]	Zhang F Y, Yang R, Long X L, Xie C Y, Chen H 2013 Acta Phys. Sin 62 218404 (in Chinese) [张方樱, 杨汝, 龙晓莉, 谢陈跃, 陈虹 2013 62 218404]

[1]	郑连清, 彭一. 电压型buck-boost变换器的混沌控制. , 2016, 65(22): 220502. doi: 10.7498/aps.65.220502
[2]	秦利, 刘福才, 梁利环, 侯甜甜. 基于液体晃动干扰观测器的航天器混沌姿态H∞控制. , 2014, 63(9): 090502. doi: 10.7498/aps.63.090502
[3]	陈强, 南余荣, 邢科新. 基于扩张状态观测器的永磁同步电机混沌系统自适应滑模控制. , 2014, 63(22): 220506. doi: 10.7498/aps.63.220506
[4]	何圣仲, 周国华, 许建平, 吴松荣, 阎铁生, 张希. 谷值V2控制Boost变换器的精确建模与动力学分析. , 2014, 63(17): 170503. doi: 10.7498/aps.63.170503
[5]	谭程, 梁志珊, 张举丘. 电感电流伪连续模式下分数阶Boost变换器的非线性控制. , 2014, 63(20): 200502. doi: 10.7498/aps.63.200502
[6]	李冠林, 李春阳, 陈希有, 张效伟. 基于共振参数微扰法的SEPIC变换器的混沌控制. , 2013, 62(21): 210505. doi: 10.7498/aps.62.210505
[7]	贾美美, 张国山, 牛弘. 基于改善关联性Buck变换器的混沌控制. , 2013, 62(13): 130503. doi: 10.7498/aps.62.130503
[8]	谢玲玲, 龚仁喜, 卓浩泽, 马献花. 电压模式控制不连续传导模式boost变换器切分岔研究. , 2012, 61(5): 058401. doi: 10.7498/aps.61.058401
[9]	马伟, 王明渝, 聂海龙. 单周期控制Boost变换器Hopf分岔控制及电路实现. , 2011, 60(10): 100202. doi: 10.7498/aps.60.100202
[10]	包伯成, 许建平, 刘中. 具有两个边界的Boost变换器分岔行为和斜坡补偿的镇定控制. , 2009, 58(5): 2949-2956. doi: 10.7498/aps.58.2949
[11]	程为彬, 郭颖娜, 康思民, 汪跃龙, 霍爱清, 汤楠. Boost变换器中参数斜坡共振控制能力研究. , 2009, 58(7): 4439-4448. doi: 10.7498/aps.58.4439
[12]	王发强, 张浩, 马西奎. 单周期控制Boost变换器中的低频波动现象分析. , 2008, 57(3): 1522-1528. doi: 10.7498/aps.57.1522
[13]	卢伟国, 周雒维, 罗全明. 电压模式BUCK变换器输出延迟反馈混沌控制. , 2007, 56(10): 5648-5654. doi: 10.7498/aps.56.5648
[14]	卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄. BOOST变换器延迟反馈混沌控制及其优化. , 2007, 56(11): 6275-6281. doi: 10.7498/aps.56.6275
[15]	周小安, 钱恭斌, 丘水生. 基于改善空间关联性的混沌控制. , 2006, 55(8): 3974-3978. doi: 10.7498/aps.55.3974
[16]	周宇飞, 陈军宁, 谢智刚, 柯导明, 时龙兴, 孙伟锋. 参数共振微扰法在Boost变换器混沌控制中的实现及其优化. , 2004, 53(11): 3676-3683. doi: 10.7498/aps.53.3676
[17]	罗晓曙, 陈关荣, 汪秉宏, 方锦清, 邹艳丽, 全宏俊. 状态反馈和参数调整控制离散非线性系统的倍周期分岔和混沌. , 2003, 52(4): 790-794. doi: 10.7498/aps.52.790
[18]	邹艳丽, 罗晓曙, 方锦清, 汪秉宏. 脉冲电压微分反馈法控制buck功率变换器中的混沌. , 2003, 52(12): 2978-2984. doi: 10.7498/aps.52.2978
[19]	罗晓曙, 汪秉宏, 陈关荣, 全宏俊, 方锦清, 邹艳丽, 蒋品群. DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究. , 2003, 52(1): 12-17. doi: 10.7498/aps.52.12
[20]	姚利娜, 高金峰. 基于状态观测器实现一类混沌系统的控制. , 2002, 51(3): 487-491. doi: 10.7498/aps.51.487

计量

文章访问数: 6257
PDF下载量: 495
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板