CN115065237B - 一种升降压变换器及其输出反馈控制方法 - Google Patents

一种升降压变换器及其输出反馈控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了升降压变换器技术领域的一种升降压变换器及其输出反馈控制方法，所述方法包括：采集升降压变换器的负载电阻的电压；将采集的负载电阻的电压输入构建的输出反馈控制器，得到反馈控制输出；获得的反馈控制输出经脉冲宽度调制后输入升降压变换器的开关管，用于实现升降压变换器输出反馈控制。本发明实现了电感电流和负载电阻的同时估计，避免了对电流传感器的需求，实现了无传感器控制方案，提高了瞬态和系统对参数摄动的鲁棒性。

Description

一种升降压变换器及其输出反馈控制方法
技术领域
本发明属于升降压变换器技术领域，具体涉及一种升降压变换器及其输出反馈控制方法。
背景技术
DC-DC升降压变换器广泛应用于新能源系统中，它可以将源端和负载端之间的电压进行转换。为了展示它的优势，这里介绍其应用案例：首先，升降压变换器可用于电池供电设备。已知高能电池在大电流充放电条件下，输出电压变化很大。特别是当电池的功率很小时，其输出电压会很低。然而，在上述情况下，一些电池供电的设备需要一个相对恒定的电压。此时，升降压转换器可以放置在电池和电气设备之间。在这种情况下，电池的电压可以调节到设备所需的期望值，并保持在该电压附近。一个实际的例子是船舶辅助系统中的空调装置，在外部电源故障的情况下，空调压缩机和通风机的电源应由蓄电池供电。结果表明，电池电压的变化范围很宽。在这种情况下，理想的电源解决方案是使用升降压变换器将电池电压提高到510 V。然后，利用变频器和交流电机驱动空调压缩机和通风机。
然而，目前的传感器及其处理电路显著增加了额外的硬件成本，延迟和系统的噪声。它们还会损害电力系统的可靠性。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种升降压变换器及其输出反馈控制方法，实现了电感电流和负载电阻的同时估计，避免了对电流传感器的需求，实现了无传感器控制方案，提高了瞬态和系统对参数摄动的鲁棒性。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
第一方面，提供一种升降压变换器的输出反馈控制方法，包括：采集升降压变换器的负载电阻的电压；将采集的负载电阻的电压输入构建的输出反馈控制器，得到反馈控制输出；获得的反馈控制输出经脉冲宽度调制后输入升降压变换器的开关管，用于实现升降压变换器输出反馈控制。
进一步地，所述输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出。
进一步地，所述基于广义参数的观测器的构建方法，包括：根据升降压变换器的电路拓扑图，建立升降压变换器的数学模型：
Figure 518063DEST_PATH_IMAGE001
其中，E为输入电压；u为占空比，作为控制输入；
Figure 640739DEST_PATH_IMAGE002
为电容的标称值；
Figure 335026DEST_PATH_IMAGE003
为负载电阻的阻值；L为电感的标称值；状态变量
Figure 252166DEST_PATH_IMAGE004
为电感电流；状态变量
Figure 563062DEST_PATH_IMAGE005
为输出电压；
Figure 958271DEST_PATH_IMAGE006
为电感电流对时间的一次导数；
Figure 772644DEST_PATH_IMAGE008
为输出电压对时间的一次导数；
将升降压变换器的数学模型写成如下形式：
Figure 126264DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 658877DEST_PATH_IMAGE010
为输出信号
Figure 592198DEST_PATH_IMAGE011
对时间的一次导数，
Figure 526656DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 51178DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 805507DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 73678DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 597063DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 26907DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 534112DEST_PATH_IMAGE019
；
重构状态变量
Figure 340394DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 718286DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 596329DEST_PATH_IMAGE021
是状态变量
Figure 325251DEST_PATH_IMAGE004
的重构，
Figure 935224DEST_PATH_IMAGE022
是重构状态对时间的一次导数；
然后，利用输出信号
Figure 698780DEST_PATH_IMAGE011
，构造用于估计状态初始值
Figure 470427DEST_PATH_IMAGE024
和负载电阻R的一维线性回归方程：
Figure 686645DEST_PATH_IMAGE025
其中，状态
Figure 834730DEST_PATH_IMAGE026
和状态向量
Figure 452793DEST_PATH_IMAGE027
均为观测器状态，
Figure 395341DEST_PATH_IMAGE028
为状态向量
Figure 833276DEST_PATH_IMAGE027
的转置，
Figure 785051DEST_PATH_IMAGE029
；
接着，基于动态扩张与融合技术，将一维线性回归方程，扩张为二维线性回归方程：
Figure 257621DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 636649DEST_PATH_IMAGE031
为状态
Figure 561880DEST_PATH_IMAGE026
的扩张状态，
Figure 51767DEST_PATH_IMAGE032
为状态向量
Figure 644423DEST_PATH_IMAGE027
的扩张状态；
最后，获得基于广义参数的观测器：
Figure 194353DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 606880DEST_PATH_IMAGE034
为观测器增益，满足
Figure 634878DEST_PATH_IMAGE034
＞0，
Figure 82040DEST_PATH_IMAGE035
是重构动态
Figure 802872DEST_PATH_IMAGE021
的状态转移矩阵，
Figure 968274DEST_PATH_IMAGE036
为观测器输出，
Figure 534384DEST_PATH_IMAGE038
为电感电流估计值，
Figure 836053DEST_PATH_IMAGE039
为负载电阻估计值。
进一步地，所述PI无源控制器的构建方法，包括：根据升降压变换器的电路拓扑图，建立升降压变换器的数学模型：
Figure 727785DEST_PATH_IMAGE001
将升降压变换器的数学模型转换为端口哈密顿系统形式：
Figure 114904DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 484706DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 906460DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 969094DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 843509DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure 751422DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 27682DEST_PATH_IMAGE046
；
定义无源输出
Figure 261218DEST_PATH_IMAGE047
：
Figure 357350DEST_PATH_IMAGE048
其中，参数向量
Figure 334533DEST_PATH_IMAGE049
；
中间变量
Figure 730879DEST_PATH_IMAGE050
；
中间变量
Figure 135316DEST_PATH_IMAGE051
的期望值
Figure 453165DEST_PATH_IMAGE052
；
Figure 234039DEST_PATH_IMAGE053
为期望的输出电压值，
Figure 484892DEST_PATH_IMAGE054
；
PI无源控制器为：
Figure 60229DEST_PATH_IMAGE055
其中，
Figure 865374DEST_PATH_IMAGE056
为PI无源控制器的比例参数，
Figure 184360DEST_PATH_IMAGE057
为PI无源控制器的积分参数。
进一步地，所述输出反馈控制器为：
Figure 289720DEST_PATH_IMAGE058
其中，
Figure 770379DEST_PATH_IMAGE059
为引入负载电阻估计值
Figure 593979DEST_PATH_IMAGE039
和电感电流估计值
Figure 451077DEST_PATH_IMAGE038
后的状态变量
Figure 676521DEST_PATH_IMAGE004
的期望值；
Figure 328083DEST_PATH_IMAGE060
为中间变量
Figure 373399DEST_PATH_IMAGE051
的期望值；
Figure 34188DEST_PATH_IMAGE061
为引入负载电阻估计值
Figure 114139DEST_PATH_IMAGE039
和电感电流估计值
Figure 936602DEST_PATH_IMAGE038
后的无源输出量。
第二方面，提供一种升降压变换器，采用第一方面所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法进行控制，包括：开关管、电感、电容、二极管、电压传感器和输出反馈控制器，开关管的漏极与电源的正极连接，开关管的源极分别与电感的一端、二极管的负极连接，二极管的正极分别与电容的一端、负载电阻的一端连接；负载电阻的另一端、电容的另一端、电感的另一端分别与电源的负极连接；电压传感器采集负载电阻的电压并输出至输出反馈控制器，输出反馈控制器的输出端与脉冲宽度调制器的输入端连接；脉冲宽度调制器的输出端与开关管的基极连接；其中，输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明通过构建输出反馈控制器，将采集的负载电阻的电压输入构建的输出反馈控制器，得到反馈控制输出；获得的反馈控制输出经脉冲宽度调制后输入升降压变换器的开关管，用于实现升降压变换器输出反馈控制，构建的输出反馈控制器将PI无源控制器与基于广义参数的观测器相结合，建立了一种无传感器控制律，消除了电阻变化对闭环系统的影响，保证了闭环系统的指数稳定性；构建的输出反馈控制器实现了电感电流和负载电阻的同时估计，避免对电流传感器的需求，实现了无传感器控制方案，提高了瞬态和系统对参数摄动的鲁棒性；
（2）本发明通过构建PI无源控制器来稳定DC-DC升降压变换器，保证了系统的指数收敛性，设计过程简明，控制器结构简单，易于实现；
（3）本发明通过构建基于广义参数的观测器，将状态估计问题转化为参数观察问题，进一步利用动态扩张与混合技术，实现了电感电流和负载电阻的同时估计，有助于提高瞬态和系统对参数摄动的鲁棒性。
附图说明
图1是一种升降压变换器的电路拓扑图；
图2是本发明实施例提供一种升降压变换器输出反馈控制方法的控制结构示意图；
图3是本实施例中升降压变换器在不同参考电压下的响应曲线，其中，（a）是输出电压曲线，（b）是占空比曲线，即控制输入曲线；
图4是观测器(GPEBO)在不同的观测器增益γ值下的瞬态响应，其中，（a）是电感电流观测值，（b）是电感电流观测误差，（c）是负载电阻观测值；
图5是本实施例中输出反馈控制器（PI-PBC+GPEBO）在不同的控制器参数
Figure 469214DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 933693DEST_PATH_IMAGE057
下的闭环系统的输出曲线；
图6是本实施例中升降压变换器在引入电阻R的参数摄动后，在0.6秒从100 Ω到90 Ω阶跃变化下的响应曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图2所示，一种升降压变换器输出反馈控制方法，包括：采集升降压变换器的负载电阻的电压；将采集的负载电阻的电压输入构建的输出反馈控制器，得到反馈控制输出；获得的反馈控制输出经脉冲宽度调制（PWM）后输入升降压变换器的开关管，用于实现升降压变换器输出反馈控制。
本实施例中，输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出。
步骤（1）：由DC-DC升降压变换器的电路拓扑图，如图1所示，建立出升降压变换器的数学模型。
步骤（2）：针对步骤（1）所建立的数学模型，设计出一种PI无源控制器（PI-PBC）来稳定DC-DC升降压变换器，保证系统的指数收敛性。
步骤（3）： 针对步骤（1）所建立的数学模型，结合动态扩张与混合技术（DREM），构造一种基于广义参数的观测器(GPEBO)，估计电感电流和负载电阻。
步骤（4）：将步骤（2）、（3）中得到的PI-PBC与GPEBO结合，建立一种无传感器控制规律，无传感器控制结构如图2所示。
具体过程如下：
步骤（1）：直流升降压变换器的基本结构如图1所示。以电感电流为状态变量
Figure 868151DEST_PATH_IMAGE004
，输出电压为状态变量
Figure 861515DEST_PATH_IMAGE005
，构建大信号状态空间平均模型如下：
Figure 881424DEST_PATH_IMAGE001
其中，E为输入电压，u为占空比，也是本发明需要设计的控制输入，
Figure 149594DEST_PATH_IMAGE002
为电容的标称值，
Figure 938559DEST_PATH_IMAGE003
为负载电阻的阻值，L为电感的标称值，
Figure 102824DEST_PATH_IMAGE006
为电感电流对时间的一次导数，
Figure 610028DEST_PATH_IMAGE008
为输出电压对时间的一次导数。系统模型可以进一步转换成如下端口哈密顿系统形式：
Figure 416310DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 59781DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 660527DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 389448DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 999421DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 497399DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 269046DEST_PATH_IMAGE046
。
步骤（2）：根据步骤（1）所得系统，定义无源输出
Figure 485263DEST_PATH_IMAGE047
：
Figure 633348DEST_PATH_IMAGE048
其中，参数向量
Figure 251411DEST_PATH_IMAGE049
；
中间变量
Figure 459539DEST_PATH_IMAGE050
；
中间变量
Figure 897473DEST_PATH_IMAGE051
的期望值
Figure 849249DEST_PATH_IMAGE052
；
Figure 321818DEST_PATH_IMAGE053
为期望的输出电压值，
Figure 700847DEST_PATH_IMAGE054
；
PI无源控制器为：
Figure 626078DEST_PATH_IMAGE055
其中，
Figure 115965DEST_PATH_IMAGE056
为PI无源控制器的比例参数，
Figure 708620DEST_PATH_IMAGE056
＞0，
Figure 992971DEST_PATH_IMAGE057
为PI无源控制器的积分参数，
Figure 405498DEST_PATH_IMAGE057
＞0。
步骤（3）：步骤（1）中的数学模型可写为：
Figure 699076DEST_PATH_IMAGE063
进一步可以写为：
Figure 146238DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 867069DEST_PATH_IMAGE010
为输出信号
Figure 501313DEST_PATH_IMAGE011
对时间的一次导数，
Figure 333003DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 900250DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 791983DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 913523DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 548903DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 970657DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 33291DEST_PATH_IMAGE019
；
观测器设计过程如下，首先根据上述模型，重构状态变量
Figure 907706DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 815619DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 91880DEST_PATH_IMAGE021
是状态变量
Figure 325415DEST_PATH_IMAGE004
的重构，
Figure 421547DEST_PATH_IMAGE022
是重构状态对时间的一次导数；
然后，利用输出信号
Figure 398731DEST_PATH_IMAGE011
，构造用于估计状态初始值
Figure 529498DEST_PATH_IMAGE065
和负载电阻R的一维线性回归方程：
Figure 933934DEST_PATH_IMAGE025
其中，状态
Figure 517362DEST_PATH_IMAGE026
和状态向量
Figure 298236DEST_PATH_IMAGE027
均为观测器状态，
Figure 283510DEST_PATH_IMAGE028
为状态向量
Figure 858848DEST_PATH_IMAGE027
的转置，
Figure 929572DEST_PATH_IMAGE029
，过程如下：
Figure 248558DEST_PATH_IMAGE066
其中，参数
Figure 353917DEST_PATH_IMAGE067
，
Figure 100156DEST_PATH_IMAGE068
是重构动态
Figure 658176DEST_PATH_IMAGE021
的状态转移矩阵，
Figure 515274DEST_PATH_IMAGE069
为观测器状态。
接着，基于动态扩张与融合技术（DREM），将一维线性回归方程
Figure 475140DEST_PATH_IMAGE070
，扩张为二维线性回归方程：
Figure 392280DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 437597DEST_PATH_IMAGE031
为状态
Figure 98385DEST_PATH_IMAGE026
的扩张状态，
Figure 178337DEST_PATH_IMAGE032
为状态向量
Figure 266378DEST_PATH_IMAGE027
的扩张状态；
扩张步骤如下：
Figure 533412DEST_PATH_IMAGE071
Figure 997891DEST_PATH_IMAGE072
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，且
Figure DEST_PATH_IMAGE075
。
最后，使用上述线性回归方程
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，获得基于广义参数的观测器：
Figure 463507DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 722450DEST_PATH_IMAGE034
为观测器增益满足
Figure 742359DEST_PATH_IMAGE034
＞0，
Figure 479371DEST_PATH_IMAGE021
为状态变量
Figure 268335DEST_PATH_IMAGE004
的重构，
Figure 963759DEST_PATH_IMAGE035
是重构动态
Figure 470964DEST_PATH_IMAGE021
的状态转移矩阵，
Figure 11666DEST_PATH_IMAGE036
为观测器输出，
Figure 655137DEST_PATH_IMAGE038
为电感电流估计值，
Figure 255883DEST_PATH_IMAGE039
为负载电阻估计值。
步骤（4）：通过将
Figure 250384DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 594777DEST_PATH_IMAGE038
引入步骤（2）所述的PI无源控制器中，最终得到输出反馈控制器如下：
Figure 358334DEST_PATH_IMAGE058
其中，
Figure 129981DEST_PATH_IMAGE059
为引入负载电阻估计值
Figure 346199DEST_PATH_IMAGE039
和电感电流估计值
Figure 494283DEST_PATH_IMAGE038
后的状态变量
Figure 112346DEST_PATH_IMAGE004
的期望值；
Figure 54895DEST_PATH_IMAGE060
为中间变量
Figure 758408DEST_PATH_IMAGE051
的期望值；
Figure 444605DEST_PATH_IMAGE061
为引入负载电阻估计值
Figure 182754DEST_PATH_IMAGE039
和电感电流估计值
Figure 296203DEST_PATH_IMAGE038
后的无源系统输出值。
本发明提出了一种PI无源控制(PI-PBC)来稳定DC-DC升降压变换器，保证了系统的指数收敛性，设计过程简明，控制器结构简单，易于实现。提出了一种基于广义参数的观测器(GPEBO)，将状态估计问题转化为参数观察问题，进一步利用有动态扩张与混合技术（DREM），实现了电感电流和负载电阻的同时估计，有助于提高瞬态和系统对参数摄动的鲁棒性。将PI-PBC和GPEBO相结合，建立了一种无传感器控制律，消除了电阻变化对闭环系统的影响，保证了闭环系统的指数稳定性。
在MATLAB/Simulink中，利用GPEBO对所设计的PI-PBC的性能进行仿真研究，并作出评估，以证实其有效性。仿真设定值和物理参数如表1所示。首先，通过考虑
Figure 487013DEST_PATH_IMAGE053
的几个阶跃变化来验证跟踪性能，模拟结果如图3所示。可以看到输出电压可以收敛到期望的值。接下来，仿真测试了GPEBO的性能并研究了系统对参数摄动的鲁棒性。通过选择不同的观测器增益
Figure 976900DEST_PATH_IMAGE034
， GPEBO的收敛结果如图4所示。可以看出
Figure 303976DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure DEST_PATH_IMAGE077
越大，收敛速度就越快。在不同控制器参数下，闭环系统响应曲线如图5所示，可以看出
Figure 853906DEST_PATH_IMAGE057
越大，输出电压跟踪上参考电压的速度就越快。为考虑鲁棒性，引入了电阻R的参数摄动，从图6中可以看出，在0.6s，经过小幅短暂波动后，输出电压重新回到了期望值12V，因此，所提出的控制器可以消除电阻变化对闭环系统的影响。
Figure DEST_PATH_IMAGE078
仿真结果表明，本发明对DC-DC升降压变换器的无传感器有良好的控制性能，同时可以有效抑制电阻变化对系统带来的干扰，具有较强的鲁棒性和抗干扰性。
实施例二：
基于实施例一所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法，本实施例提供一种升降压变换器，采用实施例一所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法进行控制，包括：开关管、电感、电容、二极管、电压传感器和输出反馈控制器，开关管的漏极与电源的正极连接，开关管的源极分别与电感的一端、二极管的负极连接，二极管的正极分别与电容的一端、负载电阻的一端连接；负载电阻的另一端、电容的另一端、电感的另一端分别与电源的负极连接；电压传感器采集负载电阻的电压并输出至输出反馈控制器，输出反馈控制器的输出端与脉冲宽度调制器的输入端连接；脉冲宽度调制器的输出端与开关管的基极连接；其中，输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种升降压变换器的输出反馈控制方法，其特征在于，包括：
采集升降压变换器的负载电阻的电压；
将采集的负载电阻的电压输入构建的输出反馈控制器，得到反馈控制输出；
获得的反馈控制输出经脉冲宽度调制后输入升降压变换器的开关管，用于实现升降压变换器输出反馈控制；
其中，所述输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，
基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；
PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出；
所述基于广义参数的观测器的构建方法，包括：
根据升降压变换器的电路拓扑图，建立升降压变换器的数学模型：
Figure 323656DEST_PATH_IMAGE001
其中，E为输入电压；u为占空比，作为控制输入；
Figure 838951DEST_PATH_IMAGE002
为电容的标称值；
Figure 101522DEST_PATH_IMAGE003
为负载电阻的阻值；L为电感的标称值；状态变量
Figure 676860DEST_PATH_IMAGE004
为电感电流；状态变量
Figure 747584DEST_PATH_IMAGE005
为输出电压；
Figure 66570DEST_PATH_IMAGE006
为电感电流对时间的一次导数；
Figure 171929DEST_PATH_IMAGE007
为输出电压对时间的一次导数；
将升降压变换器的数学模型写成如下形式：
Figure 918168DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 210609DEST_PATH_IMAGE009
为输出信号
Figure 333286DEST_PATH_IMAGE010
对时间的一次导数，
Figure 293152DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 210292DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 521188DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 916397DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 730770DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 84391DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 617003DEST_PATH_IMAGE017
；
重构状态变量
Figure 815903DEST_PATH_IMAGE004
：
Figure 484782DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 9304DEST_PATH_IMAGE019
是状态变量
Figure 29213DEST_PATH_IMAGE004
的重构，
Figure 766225DEST_PATH_IMAGE020
是重构状态对时间的一次导数；
然后，利用输出信号
Figure 555189DEST_PATH_IMAGE010
，构造用于估计状态初始值
Figure 250613DEST_PATH_IMAGE021
和负载电阻R的一维线性回归方程：
Figure 492238DEST_PATH_IMAGE022
其中，状态
Figure 32941DEST_PATH_IMAGE023
和状态向量
Figure 941991DEST_PATH_IMAGE024
均为观测器状态，
Figure 542737DEST_PATH_IMAGE025
为状态向量
Figure 537237DEST_PATH_IMAGE024
的转置，
Figure 616052DEST_PATH_IMAGE026
；
接着，基于动态扩张与融合技术，将一维线性回归方程，扩张为二维线性回归方程：
Figure 379609DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 151255DEST_PATH_IMAGE028
为状态
Figure 633052DEST_PATH_IMAGE023
的扩张状态，
Figure 515558DEST_PATH_IMAGE029
为状态向量
Figure 133621DEST_PATH_IMAGE024
的扩张状态；
最后，获得基于广义参数的观测器：
Figure 341748DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 779683DEST_PATH_IMAGE031
为观测器增益，满足
Figure 465879DEST_PATH_IMAGE031
＞0，
Figure 204028DEST_PATH_IMAGE032
是重构动态
Figure 317478DEST_PATH_IMAGE019
的状态转移矩阵，
Figure 242708DEST_PATH_IMAGE033
为观测器输出，
Figure 732595DEST_PATH_IMAGE034
为电感电流估计值，
Figure 325251DEST_PATH_IMAGE035
为负载电阻估计值。
2.根据权利要求1所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法，其特征在于，所述PI无源控制器的构建方法，包括：
根据升降压变换器的电路拓扑图，建立升降压变换器的数学模型：
Figure 875181DEST_PATH_IMAGE001
将升降压变换器的数学模型转换为端口哈密顿系统形式：
Figure 287708DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure 315706DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 762868DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 483700DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 383523DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 215212DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 516881DEST_PATH_IMAGE042
；
定义无源输出
Figure 408613DEST_PATH_IMAGE043
：
Figure 61312DEST_PATH_IMAGE044
其中，参数向量
Figure 165534DEST_PATH_IMAGE045
；
中间变量
Figure 587288DEST_PATH_IMAGE046
；
中间变量
Figure 649922DEST_PATH_IMAGE047
的期望值
Figure 258758DEST_PATH_IMAGE048
；
Figure 697829DEST_PATH_IMAGE049
为期望的输出电压值，
Figure 974090DEST_PATH_IMAGE050
；
PI无源控制器为：
Figure 207625DEST_PATH_IMAGE051
其中，
Figure 569336DEST_PATH_IMAGE052
为PI无源控制器的比例参数，
Figure 15361DEST_PATH_IMAGE053
为PI无源控制器的积分参数。
3.根据权利要求2所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法，其特征在于，所述输出反馈控制器为：
Figure 411707DEST_PATH_IMAGE054
其中，
Figure 816144DEST_PATH_IMAGE055
为引入负载电阻估计值
Figure 665151DEST_PATH_IMAGE035
和电感电流估计值
Figure 914867DEST_PATH_IMAGE034
后的状态变量
Figure 165720DEST_PATH_IMAGE004
的期望值；
Figure 741058DEST_PATH_IMAGE056
为中间变量
Figure 77361DEST_PATH_IMAGE047
的期望值；
Figure 130768DEST_PATH_IMAGE057
为引入负载电阻估计值
Figure 236127DEST_PATH_IMAGE035
和电感电流估计值
Figure 982366DEST_PATH_IMAGE034
后的无源系统输出量。
4.一种升降压变换器，其特征在于，采用权利要求1~3任一项所述的一种升降压变换器的输出反馈控制方法进行控制，包括：开关管、电感、电容、二极管、电压传感器和输出反馈控制器，开关管的漏极与电源的正极连接，开关管的源极分别与电感的一端、二极管的负极连接，二极管的正极分别与电容的一端、负载电阻的一端连接；负载电阻的另一端、电容的另一端、电感的另一端分别与电源的负极连接；
电压传感器采集负载电阻的电压并输出至输出反馈控制器，输出反馈控制器的输出端与脉冲宽度调制器的输入端连接；脉冲宽度调制器的输出端与开关管的基极连接；
其中，输出反馈控制器包括PI无源控制器和基于广义参数的观测器，基于广义参数的观测器用于接收采集的负载电阻的电压，并输出升降压变换器的电感电流估计值和负载电阻估计值；
PI无源控制器根据输入的电感电流估计值、负载电阻估计值和采集的负载电阻的电压，获得反馈控制输出。
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