基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

一种新型的三相异步电机控制方法

三相异步电机通过坐标变换可实现定子励磁电流分量和转矩分量的相互解耦,但是不能改变其为一个多变量、非线性被控对象的本质,并且传统的三相异步电机PI的参数在运行中固定不变,不能使控制系统随着外界因素的变化而适时跟踪变化。针对这一问题,在传统的矢量控制系统中引入了模糊的PI控制思想,利用模糊控制理论设计出了一种新型适用的模糊PI控制器。模糊控制不依赖被控对象精确的数学模型,能够克服系统非线性因素和电机运行时外界因素的影响,并对被控对象的参数变化具有较强的鲁棒性。在仿真和实验时还采用了多采样率转子磁链观测控制,多采样率能改善系统的稳态性能。采用多采样率的模糊控制三相异步电动机,通过仿真和实验验证可知,该控制方法能改善电机的静动态响应性能,提高系统的鲁棒性。     

单神经元PID控制器在直接矢量控制中的应用研究

异步电机矢量控制改善了电机的转矩控制特性,但是由于系统运行过程中一些不可控或不确定的因素,传统PID控制难以满足精度高、反应快、鲁棒性好的要求。基于单神经元网络设计了用于矢量控制的增益自调整的自适应磁链和速度控制器,并运用改进的学习与控制算法,实现单神经元PID控制器的参数优化与在线自动调整。仿真与实验结果表明：单神经元PID控制器可以改善异步电动机矢量控制的性能,具有较强的自适应性与鲁棒性。     

连续极永磁电机弱磁控制研究

连续极永磁(consequent-pole permanent magnet , CPPM)电机是一种特殊结构的混合励磁同步电机。该文根据电压、电流约束条件,推导了全速度范围内的 CPPM 电机理论最大转矩输出的必要条件。在此基础上,考虑 CPPM电机的结构特点和电机参数变化特性,研究了一种实现CPPM 电机宽速度范围最大转矩输出的弱磁控制方法。CPPM样机的实验结果表明,所提出的弱磁控制算法具有较强的参数鲁棒性,可以实现电机宽速度范围高响应控制性能。     

一种应用于异步电机的基于Laguerre函数的模型预测控制电流调节器

电动汽车用异步电机复杂的运行工况,造成电机参数改变,传统同步PI控制性能不甚理想。基于复矢量比例积分(PI)控制和模型预测控制(MPC)的电流调节器,使得其控制效果得到一定改善,但仍然存在响应时间长和超调大的问题。针对电动汽车用异步电机控制器,设计一种基于Laguerre函数的模型预测控制(LMPC)电流调节器,该电流控制器根据过去和现在的信息,对系统的状态量进行多步预测,并综合考虑控制对象的预期值和控制量的变化等评价指标,得到最优的控制律。仿真和实验结果表明,该调节器相比于复矢量PI控制和模型预测控制,具有更快的动态响应和更好的参数鲁棒性。     

基于矢量控制的异步电机预测电流控制算法

该文提出一种基于异步电机间接矢量控制的预测电流鲁棒控制方法。分析了传统间接矢量控制中电流环比例积分控制器带宽提升受限制的原因,提出基于同步旋转坐标下异步电机数学模型的预测电流控制方法,以提高系统带宽和动态性能。为了增强预测电流控制器的鲁棒性,分析了预测电流控制器使系统不稳定运行的原因,引入鲁棒控制因子来增强系统鲁棒性,降低预测电流控制器对电机参数的敏感度。实验结果表明,与传统的比例积分控制器相比,该文提出的预测电流鲁棒控制能有效增强系统的鲁棒性,提高系统响应速度并且优化系统动态特性。     

考虑效率优化时的车用感应电机转矩控制研究

针对传统磁场定向控制(FOC)对电机模型参数变化敏感、调节控制参数多的问题,基于PI调节器本文提出一种新型FOC控制器以改善电动汽车用感应电机转矩跟踪控制性能。用对同步角频率(ωe)的PI控制代替传统的定子电流q轴分量(iqs)的控制,不仅调控参数少、而且转子磁链幅值和定向控制精度高,对模型不确定性具有较好鲁棒性。基于电机与变频器损耗逼近函数对转子磁链进行优化,避免了恒定磁链控制下大马拉小车现象。该效率优化算法收敛速度快,不需要预知电机模型参数。最后,针对2.2 k W感应电机,在TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置上进行实验研究,验证了所提方法的正确性和有效性。     

模型预测控制在光伏并网逆变器中的应用

本文基于两级式三相并网逆变器的数学模型和模型预测控制的基本原理,提出了一种基于模型预测控制的光伏并网逆变器控制方法。该方法以光伏逆变器的一阶差分方程为基础,建立了其预测模型,通过模型预测算法对光伏并网逆变器未来若干个采样时刻的三相并网电流值进行预测,再根据滚动优化函数进行最优化求解,进而得到最优的控制变量,具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。详细介绍了模型预测控制算法的建立和实现过程,在Matlab/Simulink环境下建立了相应的仿真模型。相关仿真结果表明,模型预测控制算法具有动态响应快和鲁棒性强的特点,适用于三相光伏并网逆变器的高性能控制。     

基于滚动优化的异步电机预测直接转矩控制

针对传统鼠笼式异步电机直接转矩控制存在转矩波动大的问题,提出一种基于滚动优化的新型直接转矩预测控制算法。通过转子磁链近似预测转矩和磁链,经滚动优化评估目标函数来选取最优的电压矢量从而达到最佳控制。同时在电压型磁链观测器中引入补偿电压,提高了电机在启动和低速时磁链观测的准确度。实验结果表明,该控制算法可有效减小转矩脉动,提高动态性能。     

永磁同步电机自适应鲁棒电流预测控制

针对传统永磁同步电机电流预测控制易受电机内部参数摄动影响的问题,研究一种考虑电机内部参数摄动的自适应鲁棒电流预测控制算法。基于Lyapunov稳定性判据,设计自适应扰动观测器在线观测d,q轴系统扰动,用以实时补偿电流预测控制器的输出电压,校正系统扰动引起的模型失配,提高电流预测控制的抗参数摄动性能。实验给定永磁同步电机定子电阻、电感以及转子磁链三种参数摄动情况,结果验证了该自适应鲁棒电流预测控制算法的优良性能。     

基于滑模变结构矢量控制的异步电机调速

针对异步电机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,在转差频率控制的异步电机矢量控制系统的基础上,用两个滑模变结构控制器代替传统的PI控制器分别控制d轴和q轴的电流,并采用电压空间矢量技术来调节电机的输入电压,达到调速的目的。仿真结果说明,所提的控制方式与传统的PI控制方式相比较,具有响应速度快、控制精度高,对负载波动和电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

基于滑模变结构矢量控制的异步电机调速

针对异步电机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,在转差频率控制的异步电机矢量控制系统的基础上,用两个滑模变结构控制器代替传统的PI控制器分别控制d轴和q轴的电流,并采用电压空间矢量技术来调节电机的输入电压,达到调速的目的.仿真结果说明,文中所提出的控制方式与传统的PI控制方式相比较,具有响应速度快,控制精度高,对负载波动和电机参数变化具有较强的鲁棒性.     

基于滑模变结构矢量控制的异步电机调速

针对异步电机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,在转差频率控制的异步电机矢量控制系统的基础上,用两个滑模变结构控制器代替传统的PI控制器分别控制d轴和q轴的电流,并采用电压空间矢量技术来调节电机的输入电压,达到调速的目的。仿真结果说明,所提的控制方式与传统的PI控制方式相比较,具有响应速度快、控制精度高,对负载波动和电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

基于抗积分饱和增量式PID算法的电机控制的研究

利用Matlab/Simulink将抗积分饱和算法运用于电机控制中,采用弱磁控制算法结合电压极限算法实现异步电机的控制。并在电流环中加入解耦电压补偿器,采用抗饱和积分增量式PI算法对电机进行控制。     

无差拍直接转矩控制的MRAS参数辨识方法

异步电机的无差拍直接转矩控制方法具有优异的动态、稳态控制性能,但其对参数准确性依赖较高,研究提出了一种适用于该控制算法的参数辨识方法,以提高算法的参数鲁棒性。首先对参数误差对无差拍直接转矩控制性能的影响进行了理论和仿真研究,之后基于模型参考自适应方法(MRAS)提出了一种针对励磁电感和转子时间常数的参数辨识方法。实验证明该方法辨识结果与理论分析相一致,辨识算法的有效性得到了验证。     

基于滑模变结构和SVM-DTC异步电机调速系统的研究

针对异步电机传统直接转矩控制系统中转矩脉动大,以及因电机负载波动等因素使调速性能变差的问题。构造了基于滑模变结构和SVM-DTC异步电机调速系统。仿真结果验证该策略减小异步电机的转矩和磁链脉动,对参数变化、干扰具有较强的鲁棒性,使得电机转速响应加快。     

基于区间二型模糊逻辑控制的BLDCM转速控制研究

针对无刷直流电机调速系统强耦合与非线性时变的特点,设计了一种无刷直流电机区间二型模糊逻辑控制器,通过动态调节控制器参数,实现无刷直流电机高精度速度控制,提升电机控制性能。基于MATLAB/Simulink环境搭建无刷直流电机调速系统仿真模型,并在恒速、加减速和突加负载三种工况下,比较区间二型模糊逻辑控制与传统PI控制的电机转速响应差异。仿真结果表明:相比于传统PI控制,基于区间二型模糊逻辑控制的电机响应速度快,控制精度高,抗干扰能力强,可以有效降低不确定性对系统的影响,具有较强的鲁棒性。     

无轴承异步电机的直接转矩控制技术研究

针对无轴承异步电机气隙磁场定向算法控制复杂、存在失稳转矩及高度非线性等局限性,将直接转矩控制算法引入到无轴承异步电机解耦控制中。利用小信号模型分析了转矩绕组电流波动对无轴承异步电机麦克斯韦力的影响,研究了一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的直接转矩控制算法,转矩PI环和磁链PI环的输出分别为磁链的相位角增量和幅值增量,经过相位角增量校正环节解决了转矩环和磁链环的干扰问题,对SVPWM的谐波系数进行了分析。针对一台无轴承异步电机,利用数字信号处理器TMS320F2812 DSP实现了电机在两种直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法下的悬浮。实验结果表明该算法降低了电流的总谐波系数,减小了电机转矩的脉动,提高了电机的悬浮性能。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

电动汽车异步电机变频驱动系统的自抗扰控制

电动汽车异步电机电驱动系统通常采用效率优化策略以节约电能,但效率优化异步电机变频驱动系统存在磁链、负载变化以及电机参数时变等多种不确定因素,对闭环系统的控制器设计提出了较高的要求.为提高电驱动系统的运行性能,设计了效率优化异步电机变频驱动系统的自抗扰控制器,根据在不同负载时电机磁链变化大的特点,给出了自抗扰控制器的参数整定方案.实验结果表明,采用自抗扰控制器的效率优化异步电机变频驱动系统与传统的采用PI调节器的效率优化异步电机变频驱动系统相比,具有更好的抗干扰性能和快速的转速跟踪性能.