航空多電發(fā)動機DCDC變換器數(shù)字化控制研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的進步，航空動力系統(tǒng)出現(xiàn)了多電化、全電化的概念。在多電發(fā)動機中，主要次級功率以電的形式進行傳遞和控制。多電發(fā)動機能提高燃油利用效率，且具有較好的可靠性和可維護性。發(fā)動機復雜的工作環(huán)境和多變的工作狀態(tài)往往導致發(fā)電電壓不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)很大的波動，需要設(shè)計安全可靠、高效的DCDC變換器進行電壓的轉(zhuǎn)換，為發(fā)動機穩(wěn)定工作以及飛行的安全提供保障。DCDC變換器是連接直流輸入電壓與負載之間的紐帶，其性能的優(yōu)劣取決于拓撲硬件電路以及控

2、制算法的設(shè)計。合理的DCDC變換器拓撲電路要滿足一定的電壓紋波以及電流紋波，并且要有良好的檢測電路來監(jiān)控電路狀態(tài)并反饋給控制系統(tǒng)，方便設(shè)計變換器控制算法。另外為了實現(xiàn)DCDC變換器穩(wěn)定的電壓輸出和良好的動態(tài)性能，使多電發(fā)動機安全可靠地工作，需要設(shè)計穩(wěn)定高效的控制算法。
　　本文設(shè)計了合理有效的多電發(fā)動機DCDC變換器，對其進行工作原理分析，并建立數(shù)學模型，并進行多種DCDC變換器控制算法的研究，采用嵌入式STM32芯片實現(xiàn)控制算法

3、進行實驗，保證多電發(fā)動機DCDC變換器實現(xiàn)快速可靠的電能轉(zhuǎn)換。論文主要研究工作如下：
　　(1)進行了多電發(fā)動機DCDC變換器電路方案研究，設(shè)計了DCDC變換器硬件電路和控制電路。對DCDC變換器的工作原理進行分析，采用開關(guān)周期平均法建立大信號系統(tǒng)非線性模型，并分離模型中的穩(wěn)態(tài)參量和動態(tài)參量，得到DCDC變換器線性化的小信號模型，便于DCDC控制器的設(shè)計。
　　(2)進行多電發(fā)動機DCDC變換器控制算法的研究。對DCDC變換

4、器電路進行頻域分析，設(shè)計了補償網(wǎng)絡(luò)反饋控制器。針對DCDC變換器，結(jié)合現(xiàn)代控制理論，設(shè)計了DCDC變換器滑模控制算法。提出了傳統(tǒng)人工蜂群算法（ABC算法）的不足，并加以多方面的改進，設(shè)計了一種融合蜂群算法（HABC算法），用于DCDC變換器PID控制器參數(shù)優(yōu)化，并基于HABC算法分別設(shè)計了離線整定算法和在線自適應PID控制算法。仿真結(jié)果表明了所設(shè)計的控制算法具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。
　　(3)進行了多電發(fā)動機DCDC控制器軟件

5、設(shè)計。將DCDC變換器的連續(xù)控制算法離散化，結(jié)合STM32嵌入式芯片，利用STM32芯片的通用定時器、ADC模塊等外設(shè)，設(shè)計了基于STM32的裸機控制程序。進一步的將uC/OS-II實時操作系統(tǒng)移植到STM32處理器，便于控制程序的編寫和提高控制的可靠性，在此基礎(chǔ)上進行了DCDC變換器的基于uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的控制程序設(shè)計。實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計的DCDC控制器具有優(yōu)良的控制性能，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出，具有較快的動態(tài)響應和抗