近年来,感应电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)技术凭借无直接接触、方便、安全、效率高的优势,在消费电子、家用电器等小功率应用领域发展迅速,现已进入产业化阶段。随着功率指标的不断提升,IPT技术也逐渐在电动汽车、轨道交通等复杂用电场景中开展研究。然而,复杂场景下IPT系统的实际运行经常会受到耦合机构偏移、功率变化、外部环境干扰等的影响,使得系统的输出稳定性面临严峻的挑战。为此,针对互感、负载等多参数摄动问题给IPT系统稳定输出带来的影响,本文通过设计和优化H_∞鲁棒控制器结构和参数,有效提升了系统的闭环响应性能及对参数摄动的鲁棒性。具体内容包括:(1)参数摄动下IPT系统的数学建模。针对SS型标称IPT系统,利用广义状态空间平均(Generalized State-Space Averaging,GSSA)建模方法进行建模,根据参数摄动特性和范围,在GSSA模型基础上建立了具有结构化参数不确定性的综合系统模型;基于IPT系统GSSA模型,研究了参数摄动下系统的零极点分布。(2)基于特征参数优化的双自由度H_∞鲁棒控制。在传统H_∞鲁棒控制方法的基础上,提出了一种基于“前置滤波器和反馈控制器”的双自由度H_∞鲁棒控制器,同时加入了期望的闭环传递函数;通过分析互感、负载与系统性能之间的关系,对控制器采用的参数取值进行了优化;最后通过仿真和实验证明,采用使主导极点模值最大的参数设计的控制器在启动和参考跟踪过程中,能够满足调节时间小于5ms和超调量小于2%的要求,同时在参数摄动下的恢复时间小于5ms,具有良好的抗摄动性能。(3)基于区域极点配置的双自由度鲁棒控制。基于具有结构化参数不确定性的IPT系统模型,推导出双自由度闭环控制结构;在此基础上,利用变量替换将具有极点区域约束的鲁棒D稳定问题转化为线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)形式,据此求解出鲁棒控制器;通过分析LMI区域变化对极点配置和系统性能的影响,对鲁棒控制器进行了优化;最后通过仿真和实验证明所设计的鲁棒控制器在互感和负载变化时能够达到期望的动态性能,同时在参数摄动和外部干扰下能够保持良好的稳态特性。