《電子技術(shù)應(yīng)用》
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外部干擾下SP型ICPT系統(tǒng)的H∞濾波器設(shè)計
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第12期
梁國鈺，苗 磊，黃淦珂，朱爽鑫，許東輝，田恩剛
上海理工大學(xué) 光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院，上海200093
摘要： 對SP型ICPT系統(tǒng)在外部干擾下的H∞濾波問題展開了研究。首先對SP型ICPT系統(tǒng)的電路拓?fù)溥M(jìn)行研究并且以此創(chuàng)設(shè)了基于此電路拓?fù)涞膹V義狀態(tài)空間方程；然后通過濾波誤差系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定判定條件求取H∞濾波器的增益；最后通過實(shí)驗(yàn)仿真來驗(yàn)證本文所提出理論的準(zhǔn)確性和可行性。
中圖分類號： TM724
文獻(xiàn)識別碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222574
中文引用格式： 梁國鈺，苗磊，黃淦珂，等. 外部干擾下SP型ICPT系統(tǒng)的H∞濾波器設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(12)：104-109.
英文引用格式： Liang Guoyu，Miao Lei，Huang Ganke，et al. H∞ filter design of SP type ICPT system with external interference[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：104-109.
H∞ filter design of SP type ICPT system with external interference
Liang Guoyu，Miao Lei，Huang Ganke，Zhu Shuangxin，Xu Donghui，Tian Engang
School of Optical-Electrical and Computer Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China
Abstract： In this paper, the H∞ filter problem under external disturbance is studied for the inductive coupled power transfer(ICPT) system with the series-parallel(SP) resonant compensation network. To suppress external disturbance and obtain ideal estimation results at the same time, a generalized state space equation based on the circuit topology of the SP-ICPT system is established firstly. Then, a series of H∞ filtering gains is obtained by the asymptotic stability judgment condition of the filter error system. Finally, a simulation with regard of SP-ICPT system is carried out to verify the accuracy and feasibility of the theory proposed in this paper.
Key words : ICPT；H∞ filter；SP resonance compensation network；external interference

0 引言

    感應(yīng)式耦合電能傳輸(Inductive Coupled Power Transfer，ICPT)是一種利用交變電磁場實(shí)現(xiàn)對電能無線傳導(dǎo)的技術(shù)，其中包含了五個部分，分別為：逆變電路、諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、整流電路、電磁耦合線圈以及純阻性負(fù)載。ICPT顛覆了傳統(tǒng)的能源利用方式，并廣泛應(yīng)用于植入式醫(yī)療器械、集成電路、太陽能衛(wèi)星、電動汽車、無人飛機(jī)等眾多領(lǐng)域[1-3]。

    之所以本文采取諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來提高系統(tǒng)能量傳輸?shù)男?sup>[4]，是因?yàn)橄到y(tǒng)中原邊線圈和副邊線圈之間的空氣間隙較大。SP型諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電磁耦合線圈串聯(lián)原邊諧振補(bǔ)償電容，電磁耦合線圈并聯(lián)副邊諧振補(bǔ)償電容。

    作為高階系統(tǒng)的ICPT系統(tǒng)，系統(tǒng)的性能會受自身參數(shù)變動和外部干擾信號等不確定變量的影響[6]。為準(zhǔn)確估計ICPT系統(tǒng)在外部干擾下狀態(tài)變量的實(shí)時變化情況，需用一定的濾波方法來獲得理想的估計結(jié)果。例如：卡爾曼濾波器(或擴(kuò)展卡爾曼濾波器)已普遍應(yīng)用于具有高斯噪聲的線性(或非線性)系統(tǒng)[7]；H∞濾波方法能夠保證能量誤差噪聲服從預(yù)先規(guī)定的干擾衰減水平[8-12]；方差約束濾波方法所設(shè)計的濾波器增益不僅保證濾波誤差的方差最小，還需保證該誤差能夠達(dá)到可接受的水平[13-15]；對于帶有未知卻有界噪聲的線性(非線性)系統(tǒng)，集元濾波方法被視為一種可靠的濾波方法[16]。為了抑制外部干擾對系統(tǒng)造成的影響，本文采用H∞濾波方法來保證ICPT系統(tǒng)的濾波誤差漸近穩(wěn)定。




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作者信息：

梁國鈺，苗  磊，黃淦珂，朱爽鑫，許東輝，田恩剛 

(上海理工大學(xué) 光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院，上海200093)




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