基于模型预测的感应电机弱磁控制研究（英文）

考虑工业场合对感应电机高速运行的实际需求,分析了感应电机在不同区域运行时的特点,特别对电机高速运行时的弱磁特性进行了研究,提出了一种基于模型预测算法的感应电机弱磁控制方法。首先预测被控对象未来的状态,再由滚动优化求出最优控制变量。仿真结果表明,基于模型预测算法的弱磁控制方法有更快的响应速度和较强的鲁棒性。     

基于电压模型预测控制的大功率异步电机弱磁系统研究

研究了一种基于电压模型预测控制(Voltage model predictive control,VMPC)的大功率异步电机弱磁系统,通过对d-q轴定子电压(u_sd,u_sq)在线预测,取消了传统电流环中的两个PI控制器,进而实现对电压的优化控制,提升异步电机速-矩控制性能。首先,建立最大电磁转矩的解析模型,分析u_sd,u_sq对各个工况下转矩输出的影响;然后,引入模型预测控制,设计了d-q定子电流(i_sd,i_sq)为控制量,u_sd、u_sq为输出的VMPC模型;最后,建立了搭载VMPC的最大转矩弱磁控制系统,仿真验证方法的有效性。     

基于模型预测控制的阵风减缓技术研究

针对传统控制方法在系统存在约束时性能下降的问题,采用了基于模型预测控制的阵风减缓方法。模型预测控制采用在线滚动优化策略,相比传统控制方法,能够应对由于约束和干扰等导致的系统性能恶化。系统以某大型飞机为例,对飞机进行了考虑阵风效应的动力学方程建模。分别采用模型预测和线性二次高斯控制方法设计阵风减缓控制系统,仿真结果表明,模型预测控制在无约束时性能与传统线性二次高斯控制基本一致;而当系统存在约束时,模型预测控制相比线性二次高斯控制器具有更优的性能。     

滑模控制在感应电机直接转矩控制中的应用研究

为减少稳态转矩脉动,将滑模变结构控制方法应用于感应电机直接转矩控制。滑模控制可以根据磁链和转矩误差实际大小调节逆变器直流母线电压,并结合转矩预测控制合理的调节电压矢量的作用时间,从而有效地减少转矩脉动。仿真实验证明：即使电机运行在低速范围内,仍然能减少转矩脉动。     

自适应永磁同步交流主轴驱动的弱磁控制

永磁同步电动机用于主轴驱动需要宽调整范围,产磁控制能防止逆变器饱和,从而提高了高速下转矩输出。提出了一个自适应弱磁控制算法,在预测电流控制的基础上增加辨识,用来克服电动机参数不准确带来的影响。     

一种感应电机参数自适应转子磁链观测器的设计

为了解决“感应电机运行过程中由电机参数变化引起的转子磁场定向不准确”的问题,根据龙贝格观测器原理提出了一种新颖的参数自适应转子磁链观测器。首先论述了观测器的设计原理,针对磁链误差无法获得这一问题提出了一种有效的解决方案,引入了新变量,然后根据Lyapunov稳定性原理设计小参数自适应律。最后分别在Matlab和DSP2812平台上对该算法的参数收敛性以及定子电阻误差对观测器的影响进行了验证。仿真和实验结果表明,该方法不但可以对转子磁链加以观测,还可以同时在线调整并辨识转子电阻以及转子时间常数,对定子电阻具有很强的鲁棒性。     

基于模糊矢量及弱磁扩速机理的电动汽车控制研究

在电动汽车用内置式永磁同步电机矢量控制算法的基础上,完成了Fuzzy-PI控制器的设计,并将其嵌入矢量控制中。借鉴专家经验和对电机响应曲线的分析,结合车辆运行状况,制定了模糊控制规则表;以同时考虑转速和变调率的双判断条件确定是否进行弱磁控制,实现以转折速度为阈值的分段式矢量控制策略,完成了算法的仿真。电机运转实验证明,该算法能有效提高电机的响应特性和运行平稳性,拓宽了电机可控速度范围,提高了车辆的驾驶性能。     

六相感应电机转子感应电压有限元分析与研究

针对多相电机控制模式复杂性的特点,本文提出一种新颖的控制方式:即六相感应电机梯形波相电流控制。本文主要对磁势解耦时定子、转子磁链进行了理论和有限元分析计算,并通过有限元分析计算出的磁链进一步分析计算转子感应电压。并实验测量了梯形波相电流驱动下六相感应电机转子感应电压,结果表明转子感应电压的有限元分析和实验结果是一致的。     

基于模型参考自适应控制的直线电机位置控制

针对直线电机的强非线性和时变特性,采用模型参考自适应控制(MRAC)方法对SISO直线电机闭环位置控制器进行了研究。利用偶极子对消建立了简化的永磁直线电机二阶数学模型,提出了基于局部参数最优化MIT(梯度)方案和全局稳定性理论的Lyapunov方案下的二阶直线电机位置模型参考自适应控制器,并对自适应控制器下的直线电机闭环系统稳定性进行了分析研究。在相同的前馈加反馈的控制器下,对这两种方案下的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,基于Lyapunov第二方法设计的二阶控制器比MIT方法下的二阶控制器更能实现对三阶点到点轨迹输入信号的快速响应和跟踪,证实了直线电机位置自适应控制的有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

Multi-objective optimization for model predictive control

This paper presents a technique of multi-objective optimization for Model Predictive Control (MPC) where the optimization has three levels of the objective function, in order of priority: handling constraints, maximizing economics, and maintaining control. The greatest weights are assigned dynamically to control or constraint variables that are predicted to be out of their limits. The weights assigned for economics have to out-weigh those assigned for control objectives. Control variables (CV) can be controlled at fixed targets or within one- or two-sided ranges around the targets. Manipulated Variables (MV) can have assigned targets too, which may be predefined values or current actual values. This MV functionality is extremely useful when economic objectives are not defined for some or all the MVs. To achieve this complex operation, handle process outputs predicted to go out of limits, and have a guaranteed solution for any condition, the technique makes use of the priority structure, penalties on slack variables, and redefinition of the constraint and control model. An engineering implementation of this approach is shown in the MPC embedded in an industrial control system. The optimization and control of a distillation column, the standard Shell heavy oil fractionator (HOF) problem, is adequately achieved with this MPC.     

基于动态矩阵控制的永磁同步电机矢量控制

针对强非线性、强耦合永磁同步电机石油钻机的控制问题,本文提出了一种动态矩阵模型预测控制的方法.该方法将采用多步预估技术的动态矩阵算法应用于永磁同步电机矢量控制的速度环控制中,并将其控制效果与传统的永磁同步电机PI控制进行仿真对比.通过对两种方法的初始动态响应以及负载干扰下的稳态恢复进行对比,表明与传统的永磁同步电机PI控制相比,本文所提出的动态矩阵模型预测控制的永磁同步电机的动态响应效果更好,系统的鲁棒性更强,验证了新方法在永磁同步电机石油钻机中应用的可行性.     

基于内模电流控制的交流感应电机矢量控制系统

从同步速d—q坐标系下异步感应电机动态模型和异步电机矢量解耦控制的基本原理出发,引入了内模控制方法,设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。考虑到实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载（转矩）变化而呈不同程度的饱和而导致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性。在此基础上建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真和分析。仿真和分析结果表明,电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动、静态解耦效果。     

CE-ADRC异步电机直接转矩控制系统研究

由于传统PID控制器存在着参数整定复杂的缺陷,应用在直接转矩控制(DTC)的调速系统中时,调速的范围和精确度都受到很大限制。该文研究了一种新的异步电机直接转矩调速系统,即在自抗扰控制器(ADRC)中运用交叉熵算法(CE)对速度参数进行优化。仿真实验表明:基于CE-ADRC异步电机直接转矩控制系统,在调速范围和精度方面比经典PID控制器更具优越性。     

基于转动惯量的异步电机参数自整定系统研究

针对异步电机控制系统负载转动惯量变化对控制性能影响较大的问题,从异步电机数学模型出发,对异步电机系统转动惯量辨识和控制参数自整定进行了研究。通过合理的假设和简化,建立了双闭环级联结构速度环PI控制器参数与系统转动惯量的联系,提出一种基于转动惯量的参数自整定系统。利用Matlab/Simulink软件和d SPACE设备搭建半实物联合仿真平台,对电机系统负载转矩变化、转动惯量变化的动态稳态响应进行了测试。研究结果表明,该系统能够依据转动惯量辨识结果自动整定控制参数,拓宽参数选择范围,提高系统动态响应速度,抑制稳态波动,优化负载转动惯量频繁变化电机系统的控制性能。     

基于递归型小波神经网络的感应电动机伺服驱动系统自适应控制

针对感应电动机伺服驱动系统具有的多变、强耦合、慢时变等非线性特性和不确定性扰动,传统的位置速 度PID控制策略不能保证轨迹跟踪的精度和良好的动态品质的问题;保证系统对系统内部参数波动和外界不确定 性扰动具有较好的鲁棒性,在矢量控制策略的基础上,提出了基于递归型小波神经网络的自适应控制方案。神经 网络参数的在线学习机制采用delta自适应律并结合了BP算法和梯度下降法,算法简单,计算量大大减少。仿真 的结果验证了方案的有效性。     

抽油机电机直接转矩控制器研制

油田采油设备使用大量的游梁式抽油机,由于抽油机电机的运行效率很低,浪费了大量的电能,目前也采用了许多电机节能技术,但效果均不佳.文中介绍了采用直接转矩控制技术来控制抽油机电机,从而达到良好的节能效果.