精确线性化是非线性控制理论中的一种基本设计方法，它基于微分几何理论，在非线性系统的能控性、能观性、标准型转化等方面得到广泛应用。其主要思想是在控制器设计过程中通过坐标变换以及非线性状态反馈来补偿系统的非线性特性，从而将原来的非线性系统转化为熟知的线性系统，进而采用线性控制策略来实现满意的稳态和动态特性[1-2]。

    Forward变换器本质是非线性、多模态、时变的动态系统[3]，采用常规的线性控制方法较难满足大范围调压和抗扰性能。为满足系统高性能的控制要求，本文将状态反馈精确线性化方法和最优控制应用于Forward变换器系统中。首先建立了系统数学模型，从理论上证明了系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件，推导出非线性状态反馈控制律。最后通过实验验证了控制方案的合理性。




3 实验验证
3.1 实验参数
    为验证控制策略的合理性，对系统进行实验研究。实验参数如下：直流电压ui=200 V，n=0.4，给定输出电压为20 V，开关周期为TS=0.025 ms，负载电阻R=5 Ω，输出滤波电感L=2 mH，电容C=100 μF。参数R在控制过程中，通过输出电压和流过电阻的电流进行参数辨识。其中电压传感器采用CHV-25/400霍尔传感器，电流传感器采用CHB-25NP霍尔传感器，实验采用TMS-320F2812 DSP为控制器，功率器件选用IRFP460 414KAX。
3.2 实验波形
3.2.1 系统启动响应
    图3为输出电压uo、电感电流iL的启动波形，从波形上看启动速度快，过渡时间为10 ms左右，输出电压基本无超调，输出电压无静差。

3.2.2 负载变化瞬态响应
    负载由R=5Ω跳变为R=2.5 ?赘，系统的负载瞬态响应如图4所示，从实验波形可以看出，系统在负载突变后3 ms左右系统稳定，输出电压完全跟随给定且无静差，说明系统抗负载扰动能力强。
3.2.3 直流电压变化瞬态响应
    直流电压uin突变：由200 V跳变为140 V，然后再由140 V跳变为200 V；由200 V跳变为250 V，然后再由250 V跳变为200 V。系统的直流电压变化瞬态实验波形如图5所示。从实验波形可以看出，直流电压变化时，输出电压和电感电流基本恒定，说明对直流电压变化扰动抵抗能力很强。从式（18）可知，控制占空比对直流电压波动有前馈作用。

    本文建立了Forward变换器的仿射非线性控制系统数学模型。提出对此模型应用状态反馈精确线性化方法和最优设计反馈控制律，并应用此反馈控制规律组建Forward变换器闭环控制系统。实验结果表明，系统具有良好的动态响应能力和很强的鲁棒性，从而验证了该控制策略的合理性和可行性。
参考文献
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[2] 方勇纯，卢桂章.非线性系统理论[M].北京：清华大学出版社，2009：45-60.
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[6] 帅定新，谢运祥，王晓刚.基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制[J].中国电机工程学报，2008，28(33)：1-5．