低计算复杂度的永磁同步电机多步预测电流控制

传统的永磁同步电机模型预测电流控制策略仅在一个采样周期内寻优,难以避免陷入局部最优问题,而多步预测会增加预测次数,计算复杂度成倍增长.为此,提出一种低复杂度的永磁同步电机三步电流预测控制策略.首先,在延时补偿的基础上,两步预测结合三矢量电压控制和最优占空比电压控制,三步预测保持与两步预测相同的电压矢量,然后由代价函数选...     

永磁同步电机的模型参考自适应反步控制

基于转子磁场定向坐标系下的永磁同步电机(PMSM)模型,提出一种PMSM的模型参考自适应反步控制方法.该方法采用线性参考模型来给出控制系统的性能规范,通过定义虚拟控制和选择适当的Lyapunov函数来保证整个系统的稳定性,进而导出系统控制律及参数自适应律.系统可在电机参数变化和负载扰动的情况下,渐近跟踪参考模型给出的转速和定子电流信号.仿真结果证实了该方法的有效性.     

失配参数在线矫正的永磁同步电机预测电流控制

针对永磁同步电机预测电流控制模型参数失配引起的系统性能下降问题,提出一种基于内模控制观测器的应对策略来矫正模型参数.首先,根据旋转坐标系下的永磁同步电机动态模型,设计了d,q轴电流内模控制观测器并进行稳定性推导证明,观测器可以无静差估计d,q轴电流变化率,进而在线估计电机参数;然后,由卡尔曼滤波减弱参数噪声得到最优参数...     

永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量, 计算负担较大.当转矩误差较小时, 零电压矢量利用率较高, 则可当转矩误差位于阈值范围, 电机系统直接输出零电压矢量, 否则,依然遍历7个电压矢量, 并给出阈值确定方法. 基于上述策略, 本文增加了6个定子磁链扇区位置约束, 将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个, 并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束, 进一步减小备选电压矢量. 仿真结果表明, 提出的3种简化策略控制下, 永磁同步电机系统运行正常, 控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%, 平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.     

永磁同步电机自抗扰反步控制

为实现永磁同步电机的高性能控制,提出一种复合控制策略。在永磁同步电机矢量控制基础上,设计反步控制器用于电流环控制,得到同步旋转坐标系下定子电压,并能保证系统全局稳定。设计结构优化的线性自抗扰控制器用于速度环控制,提高系统抗干扰能力。采用二阶环节平滑速度指令,实现转速无超调。仿真结果表明该控制策略较传统PI控制具有转速适应范围广、无超调、抗扰动性能强等优点。     

永磁同步电机高效非线性模型预测控制

永磁电机控制器要求电机有很强的转速跟踪能力,并且要保证系统参数变化及负荷扰动下系统的鲁棒性. 永磁电机包含很多不确定因素,是强耦合的非线性系统,传统的线性控制器很难对其进行控制. 针对永磁电机的转速控制构造非线性模型预测控制方法. 非线性永磁电机模型通过输入-输出反馈线性化策略解耦成为新的线性系统. 为保证可行解的收敛性,提出一种迭代二次规划方法来处理由输入-输出反馈线性化导致的非线性约束. 仿真结果表明,控制器能有效降低计算负担,具有很好的动态控制性能,能抑制转矩脉动,并保证在参数变化和负荷扰动下控制系统的鲁棒性.     

永磁同步电机MTPA预测控制方法研究

为了充分利用永磁同步电机（PMSM）的磁阻转矩,提出了一种PMSM最大转矩电流比（MTPA）预测控制优化方法。该方法在建立PMSM调速系统电磁转矩离散预测模型的基础上,重点研究了其MTPA优化的内在机理与典型问题。进而构建了一个以电磁转矩跟踪、MTPA优化以及系统限流保护为目标的预测控制价值函数,该价值函数可以在线自适应地识别出PMSM调速系统的动、稳态情况,并根据相应的识别结果重点突出各个优化目标项,从而实现PMSM调速系统的全局最优控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,该方法有效地提升了PMSM调速系统的运行效率,同时其保留了预测控制多目标优化、高动态响应等控制优势。此外,在实现MTPA优化控制时该方法对电机参数的变化展现出较强的鲁棒性。     

基于负载角限制的永磁同步电机模型预测控制

针对永磁同步电机电磁转矩与负载角之间强耦合及非线性的关系,并就传统直接转矩控制容易失步的问题,该文提出了一种负载角限制的策略。基于直接转矩控制基本原理对电机失步原因进行研究,重点分析负载角与转矩之间的关系,提出了对负载角限制避免电机失步的控制思想。详细介绍了基于永磁同步电机的模型预测数学模型,考虑到消除系统预测误差加入了控制延时补偿。最后通过评价函数有效地限制了电机转矩和磁链脉动,直接限制负载角确保了电机的稳态运行。通过仿真分析可看出该文提出的方案有效可行,在保持快速响应的情况下,降低了转矩和电流脉动,避免了电机失步的风险。     

永磁同步电机模型预测转矩控制模糊排序法研究

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)中成本函数权重系数难以设计和调节的问题, 以降低逆变器开关频率的多目标控制问题为例, 本文研究了基于排序法的模型预测转矩控制策略. 本文通过优先级的设计解决了排序过程中最优电压矢量解不唯一的问题. 考虑到控制目标重要性并不完全等同, 提出了一种带有缩放因子的排序优化方法, 利用缩放因子来调节控制目标的重要程度. 不同于连续变化的权重系数, 缩放因子的作用效果具有离散分段特性, 因此其调整过程可得到有效简化. 本文进一步提出了基于模糊排序法的模型预测转矩控制策略, 实现了缩放因子的动态优化, 从而更好地适应电机不断变化的运行状态. 仿真结果表明, 与固定权重系数的传统模型预测转矩控制相比, 本文所提控制策略可降低系统的平均开关频率、转矩与磁链脉动, 并可有效抑制动态条件下的转矩和磁链脉动. 实时性实验结果表明, 排序法不会严重降低模型预测转矩控制的实时性.     

基于连续控制集的永磁同步直线电机模型预测控制

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)目前多被应用于直线牵引系统,例如轨道交通、无绳电梯等.传统的永磁同步直线电机预测控制主要考虑有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS–MPC),在一个系统采样周期从备选的开关状态中选择一个相对最优的开关状态送入逆变器中.该方法的计算量通常随着预测步长的增加呈几何增长,因而限制了其广泛使用.本文针对PMLSM提出一种基于二次优化的连续控制集模型预测控制(continuous-control-set model predictive control, CCS–MPC)策略.该方法在每个周期内选择两组开关状态送入逆变器,表现为两个相邻电压矢量的合成,因而可以达到更为平滑的控制效果.策略结合了FCS–MPC中的扇区划分原理,将扇区中的两个相邻非零矢量和一个零矢量等效合成为二次优化的最优控制矢量.与此同时,在二次优化的框架下CCS–MPC有效地避免了多步预测控制中计算量过大的问题.仿真与实验结果表明在相同条件下,所提方法相较于空间矢量调制以及FCS–MPC能获得更好的PMLSM控制效果.     

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.     

基于单神经元的永磁同步电机解耦控制

针对永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制为代表的传统解耦策略难以实现高性能控制的问题,本文利用神经网络不依赖对象模型的特点以及出色的学习能力,提出了一种基于单神经元的永磁同步电机解耦控制策略.在传统磁场定向控制模型的基础上,构建了基于单神经元的永磁同步电机解耦控制系统,进行了仿真,并搭建以数字信号处理器为核心的电机控制实验平台上进行实验论证.结果表明,基于单神经元解耦的永磁同步电机控制系统具有快速响应能力,并且几乎达到无静差、无超调,实现了PMSM的高性能控制.     

基于间接自适应鲁棒的永磁同步电机电流控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)电流环非理想反电势的抑制问题,本文提出一种基于鲁棒最小二乘(RRLS)自适应律的间接自适应鲁棒控制(IARC)方法.该控制方法基于自适应鲁棒控制(ARC)理论,根据电机状态方程构造最小二乘型自适应律,加入修正因子增强自适应律对系统中扰动的鲁棒性.本文理论证明了该方法的稳定性.通过建立含有非理想反电势的电机模型,设计IARC电流控制器,并分析说明IARC具有比直接ARC更好的输出跟踪性能和扰动抑制能力.最后,通过仿真和实验验证了该方法的有效性.     

基于永磁同步电机的新型直接转矩控制策略研究

传统直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)策略在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)中应用时出现转矩和磁链脉动较大的现象.对此,提出了一种新型DTC策略,将改进后的滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)器引入到P...