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1、 毕业设计（论文）开题报告 题目 PWM Boost变换器不同工作方式下的混沌现象的Matlab仿真专 业 名 称 自动化班 级 学 号 108202220学 生 姓 名 卢华森指 导 教 师 李俊 填 表 日 期 2014 年 3 月 9 日说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。1、 选题依据及意义 长期以来由于人们对DC-DC变换器系统不稳定性认识上的不足，发现变换器在运行过程中有一些不规则
2、的现象，比如系统突然紊乱导致系统崩溃、不明电磁噪声的出现、控制系统的问歇性震荡、系统的失稳性和无法按照规定的设计要求进行工作等，人们都认为是系统的故障和外界的干扰等原因产生的，但实际上可能是混沌现象引起的。 在DC-DC开关变换器中，我们主要来研究Boost变换器，由于Boost变换器的工作过程中几个电路拓扑结构之问的周期切换是导致其非线性现象产生的主要原因，当其变换器工作在混沌状态时，由于混沌的不确定性将导致系统运行状态无法预测，从而影响其变换器的工作性能，甚至导致其不能正常工作。当Boost变换器中的某些敏感参数发生变化时，其系统将逐渐从稳定的工作状态过渡到不稳定的工作状态，同时出现了几个
3、工作状态，即不同的周期态，也就是分叉现象，当这些敏感的参数继续发生变化时，系统将出现无数个工作状态，即混沌态。在许多实际问题中，混沌是一种有害的运动形式，需要通过混沌控制最终将其抑制或消灭。抑制或消灭混沌，使系统运行到正常的各种有序状态是实际问题的需要。改变系统参数是控制混沌的一种最直接的方法，使系统从原有混沌参数条件转变到各种需要的、稳定的及规则有序态的参数条件，然而这些参数常常是客观给定不可能改变。这时就需要采用一定的控制方法来抑制或消灭混沌，例如实际问题中Boost变换器的控制方法经常采用的斜坡补偿法及参数共振微扰法等。因此，用非线性动力学理论对Boost变换器中出现的不规则运动进行分析
4、和研究，这样才能满足对其变换器控制性能日益提高的要求。一方面研究Boost变换器及采用扩频技术后Boost变换器中存在的分叉与混沌现象，分析该系统中电路参数不同时的工作状态，通过调节电路参数使其变换器避开非线性现象;另一方面利用混沌控制方法抑制Boost变换器中的非线性现象，并尝试把先进的控制理论应用到混沌控制中去。这些对深入分析电流模式Boost变换器的特性、提高控制性能具有现实的研究目的和意义。二、国内外研究概况及发展趋势 混沌的基本思想起源于20世纪初，发生于20世纪60年代后，发展壮大于20世纪80年代。如今，混沌的研究已经成为很多学科关注的一个学术热点。 1903年，法国数学物理学家
5、Poincare在科学与方法一书中提出了Poincare猜想，指出三体问题中，在一定范围内其解是随机的。他把动力学系统和拓扑学结合起来，提出了混沌存在的可能性，从而被公认为是发现混沌的第一人。他是在研究天体力学时，特别是研究三体问题时发现混沌的。当他意识到当时的数学水平不足以解决天体力学的复杂问题时，就着手于发展新的数学工具。他与Lyapunov一起奠定了微分方程定性理论的基础，并为现代动力学系统理论创建了奇异点、稳定性、极限环、分岔等一系列重要概念。 1978年，日本著名统计学家久保指出:在非平衡非线性系统的研究中，混沌问题揭示了新的一页。同年，美国物理学家Feigenb在统计物理学杂志上发
6、表了“一类非线性变换的定量的普适性”文章，通过数值研究揭示了一维映射的两个普适常数。普适性的研究使混沌科学确定起自己稳固的地位。 1983年，加拿大物理学家Grassberger在物理学杂志上发表了“计算奇异吸引子的奇异程度”的文章，从此在世界范围内掀起了计算时间序列维数的研究热潮。同年，由蔡少棠(Chua)发明的蔡氏电路由于结构简单，实现容易，并且表现出丰富的混沌行为，受到广泛的研究。蔡氏电路是最早被数学理论严格论证的混沌模型。蔡氏电路可以展现任何三阶非线性系统的定量动力学，可以产生倍周期分岔、周期增(减)的递加分岔、成双的涡卷结构以及对称、不对称双涡卷的转化。 1984年，中国著名混沌科学
7、家赫柏林院士编辑出版混沌一书在新加坡问世。 1986年，第一届中国混沌会议在桂林召开，促进了全国范围内混沌研究的广泛展开。同年，中国学者徐京华在世界上第一个提出了三种神经细胞的复合网络，并证明了其中混沌的存在。 1999年，美国休斯顿大学陈关荣教授发现了一个新的混沌吸引子(Chen系统)，它与Lorenz系统类似。2002年，吕金虎等提出了统一混沌系统，该系统连接了Lorenz系统和Chen系统。DC-DC变换器的混沌控制是非线性控制理论的新分支，尽管目前国内外学者已有一定的研究，但是混沌系统和混沌现象的控制仍然是一个全新的科学前沿。一方面，对某些实际系统出现分岔和混沌往往是不希望的，甚至是有
8、害的，人们希望能找到一些方法来控制系统中的分岔和混沌行为;另一方面，混沌在某些环境下是非常有用的。当系统处在混沌状态时，它包括各种各样的失稳周期、准周期运动，这就为混沌的应用提供了新的途径。因此，如何通过DC-DC变换器的混沌控制避免混沌现象的产生，并利用混沌自身的特性来改善其性能，是一个非常有意义的研究课题。三、研究内容及实验方案 论文主要从三个方面对PWM型DC-DC变换器的非线性行为进行研究:精确状态方程模型和离散迭代映射模型的建立;混沌现象分析;混沌控制。在本文中，主要研究对象为Boost变换器，同时也对Boost变换器混沌现象与混沌控制进行研究，在离散迭代映射模型的建立方面，主要以B
9、oost变换器作为研究对象。论文的研究内容和组织结构如下: 1.介绍课题研究的背景及意义，论文的研究内容和组织结构。2.介绍DC-DC变换器混沌现象及混沌控制的基本理论。包括混沌的基本理论、DC-DC变换器通向混沌的路径、DC-DC变换器混沌状态的辨识方法。3.对DC-DC变换器的混沌现象进行研究。首先建立Boost变换器精确状态方程模型和离散迭代映射模型，在此基础上通过Simulink建模和Matlab编程仿真分析在不同参数下Boost变换器的动力学特征，并考察其通向混沌的道路。 4.对全文内容进行总结，为后续进一步深入研究提供努力方向。四、目标，主要特色及工作进度目标：深刻理解PWM Bo
10、ost变换器不同工作方式下的混沌及Matlab仿真 工作进度： 1、查阅文献，翻译英文资料，撰写开题报告 第1-4周 2、相关资料的获取和必要知识的学习 第5-8周 3、设计电路，选择参数进行仿真 第9-13周 4、撰写毕业论文 第14-16周 5、总结、准备答辩 第17-18周5、 参考文献 1 D.C.Hami11 and D.J.Jefferies,Sub harmonics and chaos in a controlled switched-mode power convener,IEEE Trans. on Circuit and System, 1988,35(8):1059-1
11、061. 2 J.R.Wood, Chaos: a real phenomenon in power electronics, in Applied Power Electronics Conference and Exposition,1989:15-124. 3 P.T.Krein,R.M.Bass,Types of instability encountered in simple power electronic circuits, unbounded ness, chattering and chaos, in Applied Power Electronics Conference
12、 and Exposition,1990:191一194. 4 D.C.Hamill, J.B.Deane and D.J.Jefferies. Modeling of Chaotic DC/DC Converters by Iterated Nonlinear MappingsJ. IEEE Trans. on Power Electronics ,1992,7(1):25-36. 5 J.H.B.Deane and D.C.Hamill. Chaotic Behavior in Current-Mode Controlled DC/DC Converter J. Electronics L
13、etters. 1991,27:1172-1173. 6 C.K.Tse. Flip Bifurcation and Chaos in a Three State Boost Switching Regulator, IEEE Trans.CAS.Pan I,1994,42(1):16-23. 7 Hami11 D.C.Deane J H B Jefferies D J Modeling of chaotic DC-DC converters by iterated nonlinear mappings J. IEEE Trans. on Power Electron,1992,7(1) 25
14、-36. 8 Banerjee S Chakrabarty K Nonlinear modeling and bifurcations in the boost converter J IEEE Trans. on Power Electron, 1998,13(2):252-260. 9 Alfayyoumi M Nayfeh A H Borojevic D Modeling and analysis of switching -mode DC -DC regulators J International Journal of Bifurcation and Chaos,2000,10(2):373-390. 10 高金峰，黄明明，赵昆.应用混沌控制降低Boost型变换器EMI水平的研究电力电子技术，2004, 38(3): 82-85. 11 李志忠，丘水生，陈艳峰.混沌映射抑制DC-DC变换器EMI水平的实验研究中国电机工程学报，2006,26,(5): 76-81. 12 张波，曲颖Buck DC-DC变换器分岔和混沌的精确离散模型及实验研究中国电机工程学报，2003, 23(12): 99-103. 13 邵和江.电流模式控制BOOST变换器分岔及其控制D.安徽:安徽大学，2011.
