本文中的感应电流忽略Buck变换器的建模。建模过程中只考虑变换器建立MLD的工作状态模型。它将一般控制问题转化为最优状态选择根据控制目标和MLD模型。最有利的工作状态选择的控制目标是MPC方法,开关切换。自从MLD模型忽略了电感电流的因素,有必要将预测控制的优化结果的约束下电感电流,避免模型不匹配。gydF4y2Ba
2.1。模型建立gydF4y2Ba
巴克转换器的原理和等效电路如图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba ,在那里gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
储能电感,gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
输出滤波电容器,gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
负载电阻,gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
电压输入,gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
理想的开关管,gydF4y2Ba
DgydF4y2Ba
随心所欲的二极管。电路状态切换的开/关开关管,与第一开关电路进入状态时,开关管导通图所示gydF4y2Ba
1 (b)gydF4y2Ba 。在这种状态下,电源的能量到电路中储能元件;第二开关电路进入状态时,开关管关闭,如图gydF4y2Ba
1 (c)gydF4y2Ba 。储能组件逐渐出血。这时,电感电流线性降低。电感电流下降到零,开关晶体管不打开,和电路进入第三开关状态,如图gydF4y2Ba
1 (d)gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba
Buck变换器等效电路工作状态。gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
(d)gydF4y2Ba
独立国家的Buck变换器电感电流gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
和输出电压gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
在电容器的输出。gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
vgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
是状态向量。每个国家的状态方程,可以写成gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1、2、3gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
状态gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
状态gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
状态gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba = 1、2和3,分别对应于状态开关管的打开,关闭开关管、电感电流大于零。开关管断开电感电流等于零。相对应的三个逻辑变量定义上面的三个状态方程:gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
由于转换器只能在一个州同时,逻辑变量有以下限制:gydF4y2Ba
(4)gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1。gydF4y2Ba
每次都有三个逻辑变量与一个且只有一个是1。根据这个状态方程、逻辑变量可以写成gydF4y2Ba
(5)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
此外,gydF4y2Ba
(6)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
˙gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
根据gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
的状态变量gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
可以用来表示系统的状态方程。在上面的建模过程中,产生的逻辑变量约束如下:gydF4y2Ba
(7)gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
≥gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
1。gydF4y2Ba
状态1:gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
;状态2:gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
;州3:gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
。离散化系统如下:gydF4y2Ba
(8)gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
是采样周期。状态方程分别写:gydF4y2Ba
(9)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
辅助混合变量gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
⋅gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
定义。有逻辑变量和连续变量的乘积,显示为gydF4y2Ba
(10)gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
由此产生的辅助混合变量约束如下:gydF4y2Ba
(11)gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
⋅gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
⟺gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
≥gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
≥gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
最大和最小或上界和下界的gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
状态方程是有组织的如下:gydF4y2Ba
(12)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
巴克转换器的MLD模型是可用的:gydF4y2Ba
(13)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
辅助逻辑变量在哪里gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
和辅助混合变量gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
。让gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
是输入。逻辑变量gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
在建模过程中也包含在gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。该模型只包含两个辅助逻辑变量和四个混合逻辑变量,大大减少了模型的复杂度。这在文献[MLD比这更简单的gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
2.2。混合逻辑动态模型预测控制gydF4y2Ba
自从混合逻辑动态模型包含信息如连续动力学、离散状态和物理约束,模型预测控制用于优化模型的连续和离散部分,这是重要的控制发展(gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba ]。优化的控制是直接应用到系统(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba ]。本文的控制问题可以表示:鉴于当前的系统状态gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
和控制目标gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,最优控制序列gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
在预测步骤解决gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和第一个控制量的控制序列应用于系统。使用下面的目标函数:gydF4y2Ba
(14)gydF4y2Ba
最小值gydF4y2Ba
JgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
egydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
权重矩阵,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
当前状态变量和输出值,然后呢gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
egydF4y2Ba
每个代表了状态变量和输出的期望值。gydF4y2Ba
MLD模型是包含在约束,即。,the state equation of the model is used as the equality constraint. The model’s inequality constraint matrix is used as the inequality constraint of the function to be optimized:
(15)gydF4y2Ba
MLD模型,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
最小值gydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
马克斯gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
自模型包含两个整数和noninteger变量,上述公式写成一种混合整数二次规划(MIQP)和解决分支界限法(B&B)算法。原理是将整个解空间划分为较小的子集和计算目标下界为每个子集(最小问题),逐步减少最优解范围不断丢弃不符合需求的子集。确定最优解是通过不断分裂可行解范围,逐步降低解决方案的上限和下限。gydF4y2Ba
混合动力系统控制器基于MPC和MLD模型的性质稳定,可追溯性,和约束实现,其理论基础可以在找到gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba ]。gydF4y2Ba
2.3。预测控制结果转换gydF4y2Ba
在上面所示的过程,预测控制只选择最有利的工作状态为控制目标根据对象模型,以及建模过程不考虑电感电流。如果上述优化结果直接用于控制、预测模型将不符合实际的对象,导致控制偏差。因此,优化解决方案需要转换的结果根据电感电流。在这个过程中,正常状态和“病态状态”(系统状态的状态表示优化的开关状态和电感电流是不合理的)将会出现,这是在下面详细描述。gydF4y2Ba
让gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
逻辑变量。电感电流的gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
优化结果如表所示gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba
预测控制优化结果转换。gydF4y2Ba
电感电流gydF4y2Ba
预测控制的优化结果gydF4y2Ba
结果转换gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
开关状态得到预测控制优化解决方案gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,这意味着系统进入state3下次更有利的控制目标。然而,这是不符合电感电流大于零,称为“病态”状态。这意味着电感电流大于0的情况下,系统不能进入state3,所以,当这一切发生的时候,国家应该转换gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
state2。电感电流大于0时,其他预测控制优化的结果是正常的。gydF4y2Ba
同样,电感电流的状态gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
也有优化结果表gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
表2gydF4y2Ba
优化结果转换模型的预测控制。gydF4y2Ba
电感电流gydF4y2Ba
预测控制的优化结果gydF4y2Ba
结果转换gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
当开关状态预测控制获得的优化解决方案gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
,这意味着在下次系统进入state2更有利的控制目标,但电感电流等于零,也称作为一种“病态”状态。在这种情况下,国家应该转换gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
′gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
并输入state3。gydF4y2Ba
根据上面的状态转换过程中,巴克转换器的状态转换图所示gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba
巴克转换器状态转换图。gydF4y2Ba
“{}”标志的状态图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba “病态”是获得的最优控制。“病态”这个真正的系统是不可能的;没有“{}”支架的状态是正常状态,和系统状态转换可以直接执行基于预测控制优化的结果。混合逻辑动态模型的一般巴克转换器,这些“病态”国家限制约束,因此不出现在模型中。然而,本文提出的建模方法将这些障碍。有必要调整这些“病态”优化结果根据电感电流完成预测模型状态转换,这是符号所代表的“≥”。gydF4y2Ba
模型预测控制流图基于MSMLD模型图所示gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba
控制流图基于MSMLD模型。gydF4y2Ba