CN112234820A - 一种基于时变负载的dc-dc降压转换器系统控制方法 - Google Patents

一种基于时变负载的dc-dc降压转换器系统控制方法 Download PDF

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CN112234820A CN202011254414.9A CN202011254414A CN112234820A CN 112234820 A CN112234820 A CN 112234820A CN 202011254414 A CN202011254414 A CN 202011254414A CN 112234820 A CN112234820 A CN 112234820A
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Abstract

本发明公开了一种基于时变负载的DC‑DC降压转换器系统控制方法，该控制方法包括以下步骤：由传感器检测得到DC‑DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；将并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到有限时间干扰观测器中，得到时变负载的干扰估计
Figure DDA0002772654150000011
和
Figure DDA0002772654150000012
将时变负载的干扰估计
Figure DDA0002772654150000013
和
Figure DDA0002772654150000014
并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到连续终端滑模控制器中，得到占空比μ；将占空比μ输入到PWM调制模块中，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则得到DC‑DC降压转换器的驱动电压v，从而控制DC‑DC降压转换器输出稳定的电压vs。本发明方法实现简单，响应速度快，抗干扰能力强，能够满足DC‑DC降压转换器在高性能领域的应用需求，同时还适用于系统的时变干扰抑制情况。

Description

一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法
技术领域
本发明涉及时变负载系统的控制，尤其是一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法。
背景技术
DC-DC降压转换器广泛用于提供各种工业系统中的输出电压，例如直流电动机驱动系统，风力发电系统，高压直流输电系统，光伏电力系统，混合电动汽车系统，电动车辆系统等。
传统的DC-DC降压转换器是可变结构的时变系统。首先，基于参数的不确定性建立的系统模型会不可避免地受到建模错误的影响，例如电感的磁特性特别是当磁通密度较大时会对系统建模产生较大的影响。其次，干扰包括负载变化，因此DC-DC降压转换器的输入电压会随着干扰变动而变化。对于这些需要获得良好输出的系统，DC-DC降压转换器的控制设计方法要求DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力，较小的稳态误差，动态响应快且低超调。
针对DC-DC降压转换器的控制方法设计，已经有很多相关研究方向的学者提出了多种控制方法。在文献(J.Wang,S.Li,J.Yang,B.Wu and Q.Li,"Finite-time disturbanceobserver based non-singular terminal sliding-mode control for pulse widthmodulation based DC–DC DC-DC converters with mismatched load disturbances,"inIET Power Electronics,vol.9,no.9,pp.1995-2002,27 7 2016,doi:10.1049/iet-pel.2015.0178.)中，作者已经将连续终端滑模方法应用于DC-DC降压转换器，这种方法的理想是形成非线性确保系统有限时间收敛的滑动表面，但缺点在于前述控制方法没有考虑不匹配的负载干扰由电阻变化引起的，实际上是电阻由于许多不同因素而经常变化。在文献(Siew-Chong Tan,Y.M.Lai and C.K.Tse,"A unified approach to the design ofPWM-based sliding-mode voltage controllers for basic DC-DC converters incontinuous conduction mode,"in IEEE Transactions on Circuits and Systems I:Regular Papers,vol.53,no.8,pp.1816-1827,Aug.2006,doi:10.1109/TCSI.2006.879052.)中，考虑到DC-DC降压转换器系统中的变化，作者将滑模控制律应用于瞬时负载的变化，这使得DC-DC降压转换器对负载具有良好调节性能。但是，这将需要额外的传感器和繁琐的计算，这使得控制器的设计变得十分复杂。这些方法可以提高DC-DC降压转换器系统的不同方面。
传统的DC-DC降压转换器控制方法可以使用线性控制方法如PD控制，因其结构简单、容易实现而被广泛应用。然而，实际的DC-DC降压转换器系统是一个非线性系统。因此，设计一种新型DC-DC降压转换器系统控制方法，使其控制性能良好，对DC-DC降压转换器系统的应用及推广非常重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，使得DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力、较小的稳态误差、动态响应快且低超调，从而使得DC-DC降压转换器系统能获得良好的输出，具有良好的动态性能和稳态性能。
本发明通过下述技术方案实现：
由于传统的DC-DC降压转换器控制方法可以使用线性控制方法如PD控制，因其结构简单、容易实现而被广泛应用，然而，实际的DC-DC降压转换器系统是一个非线性系统。因此，本发明设计一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，该控制方法包括以下步骤：
S1、由传感器检测得到DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
S2、将所述并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到有限时间干扰观测器中，得到时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000021
和
Figure BDA0002772654130000022
S3、将时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000023
和
Figure BDA0002772654130000024
并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到连续终端滑模控制器中，得到占空比μ；
S4、将占空比μ输入到PWM调制模块中，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则得到DC-DC降压转换器的驱动电压v。
本发明采用的控制方法用于控制DC-DC降压转换器系统获得良好的输出，所述DC-DC降压转换器包括输入电源、场效应晶体管VT、二极管VD、电感L、电容C、负载电阻R、驱动器；所述场效应晶体管VT的漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与二极管VD的负极以及电感L的一端相连，驱动器与场效应晶体管VT栅极连接；电感L的另一端与电容C的一端以及负载电阻R的一端连接；负载电阻R的另一端、电容C的另一端以及二极管VD的正极均与输入电源负极连接；其中，将电容C两端的电压作为并联电容电压vs，将电感L两端的电流作为串联电感电流iL，所述驱动电压v为驱动器的输入电压，驱动器的输出控制场效应晶体管VT。
其中，所述有限时间干扰观测器是具有输出量反馈的观测器，所述连续终端滑模控制器是具有所述干扰估计
Figure BDA0002772654130000025
和
Figure BDA0002772654130000026
的前馈补偿的控制器，可以有效提高系统的抗干扰能力，使得DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力、较小的稳态误差、动态响应快且低超调，从而使得DC-DC降压转换器系统能获得良好的输出，具有良好的动态性能和稳态性能。因此，本控制方法适用于各类时变负载系统，对系统的常值干扰与慢变干扰的抑制，如外部负载扰动、内部系统参数不确定和摩擦等。
进一步地，令z0＝f1，
Figure BDA0002772654130000027
x1＝vs-vr，则有限时间干扰观测器的数学表达式为：
Figure BDA0002772654130000031
其中，f1和f2为集总干扰，
Figure BDA0002772654130000032
和
Figure BDA0002772654130000033
为所述有限时间干扰观测器输出的时变负载干扰估计，C、R0分别为DC-DC降压转换器端电容与电阻数值，l1、l2、l0、β1、β2、β3为给定的所述有限时间干扰观测器增益，vr为参考输出电压。
进一步地，所述连续终端滑模控制器的滑模面s为：
Figure BDA0002772654130000034
x1＝vs-vr，
Figure BDA0002772654130000035
其中，C、R0分别为DC-DC降压转换器端电容与电阻数值，vs为DC-DC降压转换器端并联电容电压，iL为DC-DC降压转换器端串联电感电流，vr为参考输出电压，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益。
进一步地，基于提出的所述滑模面s，所述连续终端滑模控制器的控制律计算如下：
Figure BDA0002772654130000036
Figure BDA0002772654130000037
x1＝vs-vr，
Figure BDA0002772654130000038
其中，u为所述连续终端滑模控制器输出的控制律，μ为PWM调制模块的输入占空比，L、C、R0分别为DC-DC降压转换器的电感、电容以及电阻数值，vin为DC-DC降压转换器开关打开时的输入电压，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益。
另外，本发明提供了一种DC-DC降压转换器控制系统，包括连续终端滑模控制器、有限时间干扰观测器、PWM调制模块、传感器以及DC-DC降压转换器，其中，
由所述传感器检测得到所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
所述有限时间干扰观测器与所述DC-DC降压转换器连接，将所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL作为输入量，输出时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000041
和
Figure BDA0002772654130000042
所述连续终端滑模控制器分别与所述有限时间干扰观测器和所述DC-DC降压转换器连接，将所述时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000043
和
Figure BDA0002772654130000044
所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs和串联电感电流iL作为输入量，输出占空比μ；
所述PWM调制模块设于所述连续终端滑模控制器与所述DC-DC降压转换器之间，将所述占空比μ作为输入量，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则输出驱动电压v，用于驱动所述DC-DC降压转换器。
进一步地，所述DC-DC降压转换器包括输入电源、场效应晶体管VT、二极管VD、电感L、电容C、负载电阻R、驱动器；所述场效应晶体管VT的漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与二极管VD的负极以及电感L的一端相连，驱动器与场效应晶体管VT栅极连接；电感L的另一端与电容C的一端以及负载电阻R的一端连接；负载电阻R的另一端、电容C的另一端以及二极管VD的正极均与输入电源负极连接；其中，将电容C两端的电压作为并联电容电压vs，将电感L两端的电流作为串联电感电流iL，所述驱动电压v为驱动器的输入电压，驱动器的输出控制场效应晶体管VT。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，通过反馈控制和基于干扰估计的前馈补偿，可以使得DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力、较小的稳态误差、动态响应快且低超调；并且本发明控制方法算法结构简单，对于各类未知时变干扰影响，本发明的控制方法可以有效抑制表现形式为常值、斜坡和抛物线等多种形式的时变干扰，从而使DC-DC降压转换器系统达到良好的动态性能和稳态性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明方法流程图；
图2是DC-DC降压转换器切换状态电路原理图：
(a)为DC-DC降压转换器电路，(b)为开关打开时的电路，(c)为开关闭合时的电路；
图3是本发明所提出方案与CSMC控制下的输出电压vs仿真对比图；
图4是本发明所提出方案与CSMC控制下的电感电流iL对比图；
图5是本发明所提出方案与CSMC控制下的占空比μ仿真结果对比图；
图6是本发明控制方式下的扰动观测
Figure BDA0002772654130000045
仿真结果图；
图7是本发明控制方式下的电压跟踪误差x1仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
由于传统的DC-DC降压转换器控制方法可以使用线性控制方法如PD控制，因其结构简单、容易实现而被广泛应用，然而，实际的DC-DC降压转换器系统是一个非线性系统。因此，本发明设计一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，如图1所示，该控制方法包括步骤S1-S4：
S1、由传感器检测得到DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
S2、将所述并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到有限时间干扰观测器中，得到时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000051
和
Figure BDA0002772654130000052
S3、将时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000053
和
Figure BDA0002772654130000054
并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到连续终端滑模控制器中，得到占空比μ；
S4、将占空比μ输入到PWM调制模块中，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则得到DC-DC降压转换器的驱动电压v。
可以理解，在执行上述步骤S1-步骤S4所描述的内容时，可以得到输出DC-DC降压转换器的驱动电压v以驱动DC-DC降压转换器能够正常工作，并且所述有限时间干扰观测器是具有输出量反馈的观测器，所述连续终端滑模控制器是具有所述干扰估计
Figure BDA0002772654130000061
和
Figure BDA0002772654130000062
的前馈补偿的控制器，可以有效提高系统的抗干扰能力。
为了使DC-DC降压转换器控制系统能获得良好输出，要求DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力，较小的稳态误差，动态响应快且低超调，首先利用降压器转换原理推导出降压转换器系统数学模型具体推导过程以下过程具体展开叙述。
如图2(a)所示，是本发明提供的提供DC-DC降压转换器电路，所述DC-DC降压转换器包括输入电源、场效应晶体管VT、二极管VD、电感L、电容C、负载电阻R、驱动器；所述场效应晶体管VT的漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与二极管VD的负极以及电感L的一端相连，驱动器与场效应晶体管VT栅极连接；电感L的另一端与电容C的一端以及负载电阻R的一端连接；负载电阻R的另一端、电容C的另一端以及二极管VD的正极均与输入电源负极连接；其中，将电容C两端的电压作为并联电容电压vs，将电感L两端的电流作为串联电感电流iL，所述驱动电压v为驱动器的输入电压，驱动器的输出控制场效应晶体管VT的导通。
根据DC-DC降压转换器的动态数学方程进行推导：
如图2(b)所示，当DC-DC降压转换器开关打开，二极管VD断开，场效应晶体管VT漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与电感L的一端相连；电感L的另一端与电容C以及电源负极连接形成第一回路，电感L的另一端与负载电阻R的一端连接，负载电阻R的另一端与输入电源负极连接形成第二回路，由第一回路和第二回路可得：
Figure BDA0002772654130000063
如图2(c)所示，当DC-DC降压转换器开关关断，场效应晶体管VT断开，二极管VD正向导通与电感L、电容C依次连接形成第一回路，二极管VD与电感L、负载电阻R依次连接形成第二回路，由第一回路和第二回路可得：
Figure BDA0002772654130000064
由上述公式(1)和公式(2)可得DC-DC降压转换器的动态数学方程为：
Figure BDA0002772654130000071
Figure BDA0002772654130000072
通常，对于上述的DC-DC降压转换器数学方程，可将其整理写为如下形式，即:
Figure BDA0002772654130000073
其中x1＝e＝vs-vr，
Figure BDA0002772654130000074
对于公式(3)，令
Figure BDA0002772654130000075
可以将DC-DC降压转换器数学方程继续整理为如下形式：
Figure BDA0002772654130000076
综上可以得到DC-DC降压转换器的数学方程如下：
Figure BDA0002772654130000077
令
Figure BDA0002772654130000078
对公式(6)进行变形可以得到降压转换器系统数学模型：
Figure BDA0002772654130000079
其中，vs为DC-DC降压转换器输出端并联电容电压，iL为DC-DC降压转换器的串联电感电流，vin为DC-DC降压转换器开关打开时的输入电压，vr为参考输出电压；C为DC-DC降压转换器系统电容，L为DC-DC降压转换器系统电感，R为DC-DC降压转换器系统负载电阻，R0为DC-DC降压转换器系统给定电阻，E为DC-DC降压转换器系统电源电压，μ为PWM脉宽调制模块的输入占空比，u1为PWM模块的输入控制量，f1和f2为集总干扰。
针对上述推导出的降压转换器系统数学模型，设计采用基于输出量反馈的有限时间干扰观测器，根据DC-DC降压转换器系统所设计的有限时间干扰观测器模型如下所示：
定义
Figure BDA0002772654130000081
令z0＝f1,
Figure BDA0002772654130000082
则有限时间干扰观测器数学模型的表达式如下所示：
Figure BDA0002772654130000083
其中，
Figure BDA0002772654130000084
和
Figure BDA0002772654130000085
为所述有限时间干扰观测器输出的扰动估计，l1、l2、l0、β1、β2、β3为给定的所述有限时间干扰观测器增益。
具体地，为考虑到由电阻变化引起的不匹配的负载干扰，基于所述有限时间干扰观测器数学模型，连续终端滑模控制器的滑模面s为：
Figure BDA0002772654130000086
其中C、R0分别为DC-DC降压转换器端电容与电阻数值，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益，vr为参考输出电压。
基于提出的所述滑模面s，则该滑模面的控制律为：
Figure BDA0002772654130000087
其中，u为所述连续终端滑模控制器输出的控制律，μ为PWM调制模块的输入占空比，L、C、R0分别为DC-DC降压转换器的电感、电容以及电阻数值，vin为DC-DC降压转换器开关打开时的输入电压，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益，调整合适的系数即可使得DC-DC降压转换器系统获得良好的输出电压。
由于实际的DC-DC降压转换器系统是一个非线性系统，为证明本设计方案的控制方法用于DC-DC降压转换器系统的稳定性，滑模面控制律设计合理，本发明方法利用李雅普诺夫函数进行控制律的设计，推导过程如下：
Figure BDA0002772654130000091
由上述过程已知x1＝e＝vs-vr，
Figure BDA0002772654130000092
则由上述滑模面的设计可有：
Figure BDA0002772654130000093
从而得到：
Figure BDA0002772654130000094
则有：
Figure BDA0002772654130000095
其中
Figure BDA0002772654130000096
则系统状态在有限时间到达滑模面，即：s＝0则
Figure BDA0002772654130000097
将
Figure BDA0002772654130000098
代入滑模面公式(9)可得：
Figure BDA0002772654130000099
由式(15)可知当
Figure BDA00027726541300000910
有限时间收敛至z0、z1后，有
Figure BDA00027726541300000911
则x1也就是电压跟踪误差有限时间收敛至零。从而所设计的连续终端滑模面可以使得系统在有限时间内收敛至零，完成了所涉及的连续终端滑模面的稳定性证明，所述控制方法还适用于对各类时变负载系统的常值干扰与慢变干扰的抑制，如外部负载扰动、内部系统参数不确定和摩擦等。
另外，本发明提供了一种DC-DC降压转换器控制系统，包括连续终端滑模控制器、有限时间干扰观测器、PWM调制模块、传感器以及DC-DC降压转换器，其中，
由所述传感器检测得到所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
所述有限时间干扰观测器与所述DC-DC降压转换器连接，将所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL作为输入量，输出时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000101
和
Figure BDA0002772654130000102
所述连续终端滑模控制器分别与所述有限时间干扰观测器和所述DC-DC降压转换器连接，将所述时变负载的干扰估计
Figure BDA0002772654130000103
和
Figure BDA0002772654130000104
所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs和串联电感电流iL作为输入量，输出占空比μ；
所述PWM调制模块设于所述连续终端滑模控制器与所述DC-DC降压转换器之间，将所述占空比μ作为输入量，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则输出驱动电压v，用于驱动所述DC-DC降压转换器。
为更好地说明本发明方DC-DC降压转换器系统控制方法与传统控制方法(SMC控制)相比，系统具有低超调，如图3所示，相比传统的SMC控制，本发明方案的控制方法可以使DC-DC降压转换器输出快速跟踪参考电压，系统超调量小，调节时间短；且在(t＝8s)施加干扰后，系统波动小，调节时间极短，迅速跟踪给定信号。
如图4所示，本发明的控制方法使DC-DC降压转换器电感电流信号跟踪在设置给定后迅速达到稳定值，系统超调量小，调节时间短；且在(t＝8s)施加干扰后，该系统迅速恢复，调节时间极短，与传统控制方法(SMC控制)相比本发明设计方案相比几乎不受外部负载干扰影响，系统的抗干扰能力强。
如图5所示为本发明的控制策略与传统控制方法(SMC控制)控制方式下的系统占空比信号仿真结果对比图，本系统的占空比稳定输出，系统具有稳定性；
如图6所示，为本发明控制方式下的有限时间干扰观测器输出干扰估计结果图。图中所示曲线为有限时间干扰观测器对于外部干扰的估计，易知该图随时间的变化趋势与给定干扰是一致的，且观测值
Figure BDA0002772654130000105
表明，该观测器可以实时准确地观测DC-DC降压转换器系统干扰的动态，包括系统在(t＝8s)受到外部负载干扰的情况。
如图7所示，在本发明控制方式下的电压跟踪误差x1仿真结果可以得知本系统方法具有较小的稳态误差，系统有很强的稳定性。
可以理解，经过本发明控制方法，通过反馈控制和基于干扰估计的前馈补偿，可以使得DC-DC降压转换器具有良好的抗扰性能力、较小的稳态误差、动态响应快且低超调；并且本发明控制方法算法结构简单，对于各类未知时变干扰影响，本发明的控制方法可以有效抑制表现形式为常值、斜坡和抛物线等多种形式的时变干扰，从而使DC-DC降压转换器系统达到良好的动态性能和稳态性能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
S1、由传感器检测得到DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
S2、将所述并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到有限时间干扰观测器中，得到时变负载的干扰估计
Figure FDA0002772654120000011
和
Figure FDA0002772654120000012
S3、将时变负载的干扰估计
Figure FDA0002772654120000013
和
Figure FDA0002772654120000014
并联电容电压vs与串联电感电流iL输入到连续终端滑模控制器中，得到占空比μ；
S4、将占空比μ输入到PWM调制模块中，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则得到DC-DC降压转换器的驱动电压v。
2.根据权利要求1所述的一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，所述DC-DC降压转换器包括输入电源、场效应晶体管VT、二极管VD、电感L、电容C、负载电阻R、驱动器；所述场效应晶体管VT的漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与二极管VD的负极以及电感L的一端相连，驱动器与场效应晶体管VT栅极连接；电感L的另一端与电容C的一端以及负载电阻R的一端连接；负载电阻R的另一端、电容C的另一端以及二极管VD的正极均与输入电源负极连接；其中，将电容C两端的电压作为并联电容电压vs，将电感L两端的电流作为串联电感电流iL，所述驱动电压v为驱动器的输入电压，驱动器的输出控制场效应晶体管VT。
3.根据权利要求1所述的一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，所述有限时间干扰观测器是具有输出量反馈的观测器，所述连续终端滑模控制器是具有所述干扰估计
Figure FDA0002772654120000015
和
Figure FDA0002772654120000016
的前馈补偿的控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，令z0＝f1，
Figure FDA0002772654120000017
x1＝vs-vr，则有限时间干扰观测器的数学表达式为：
Figure FDA0002772654120000018
其中，f1和f2为集总干扰，
Figure FDA0002772654120000019
和
Figure FDA00027726541200000110
为所述有限时间干扰观测器输出的时变负载干扰估计，C、R0分别为DC-DC降压转换器端电容与电阻数值，l1、l2、l0、β1、β2、β3为给定的所述有限时间干扰观测器增益，vr为参考输出电压。
5.根据权利要求1所述的一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，所述连续终端滑模控制器的滑模面s为：
Figure FDA0002772654120000021
x1＝vs-vr，
Figure FDA0002772654120000022
其中，C、R0分别为DC-DC降压转换器端电容与电阻数值，vs为DC-DC降压转换器端并联电容电压，iL为DC-DC降压转换器端串联电感电流，vr为参考输出电压，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益。
6.根据权利要求5所述的一种基于时变负载的DC-DC降压转换器系统控制方法，其特征在于，根据提出的所述滑模面s，所述连续终端滑模控制器的控制律计算如下：
Figure FDA0002772654120000023
Figure FDA0002772654120000024
x1＝vs-vr，
Figure FDA0002772654120000025
其中，u为所述连续终端滑模控制器输出的控制律，μ为PWM调制模块的输入占空比，L、C、R0分别为DC-DC降压转换器的电感、电容以及电阻数值，vin为DC-DC降压转换器开关打开时的输入电压，p1、p2、α1、α2为给定的连续终端滑模控制器增益。
7.一种DC-DC降压转换器控制系统，其特征在于，包括连续终端滑模控制器、有限时间干扰观测器、PWM调制模块、传感器以及DC-DC降压转换器，其中，
由所述传感器检测得到所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL；
所述有限时间干扰观测器与所述DC-DC降压转换器连接，将所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs与串联电感电流iL作为输入量，输出时变负载的干扰估计
Figure FDA0002772654120000026
和
Figure FDA0002772654120000027
所述连续终端滑模控制器分别与所述有限时间干扰观测器和所述DC-DC降压转换器连接，将所述时变负载的干扰估计
Figure FDA0002772654120000028
和
Figure FDA0002772654120000029
所述DC-DC降压转换器的并联电容电压vs和串联电感电流iL作为输入量，输出占空比μ；
所述PWM调制模块设于所述连续终端滑模控制器与所述DC-DC降压转换器之间，将所述占空比μ作为输入量，根据输入的占空比μ和脉冲宽度调制规则输出驱动电压v，用于驱动所述DC-DC降压转换器。
8.根据权利要求7所述的一种DC-DC降压转换器控制系统，其特征在于，所述DC-DC降压转换器包括输入电源、场效应晶体管VT、二极管VD、电感L、电容C、负载电阻R、驱动器；所述场效应晶体管VT的漏极与输入电源正极连接，场效应晶体管VT源极与二极管VD的负极以及电感L的一端相连，驱动器与场效应晶体管VT栅极连接；电感L的另一端与电容C的一端以及负载电阻R的一端连接；负载电阻R的另一端、电容C的另一端以及二极管VD的正极均与输入电源负极连接；其中，将电容C两端的电压作为并联电容电压vs，将电感L两端的电流作为串联电感电流iL，所述驱动电压v为驱动器的输入电压，驱动器的输出控制场效应晶体管VT。
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