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...     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制

针对传统永磁同步电机PWM电流预测控制中电机参数扰动偏差造成的输出电流静差及振荡问题,提出基于扩张状态观测器的新型PWM电流预测控制算法.分析电机参数扰动偏差对PWM电流预测控制系统的影响,构建相应的扩张状态观测器来观测参数偏差造成的系统扰动,为传统预测控制算法提供实时性扰动补偿,并通过极点配置验证新型算法的稳定性.仿真结果表明,新型算法能够快速无静差地观测系统扰动,有效避免电感参数扰动偏差对电流预测系统的影响.     

永磁同步电机调速系统鲁棒电流预测控制北大核心CSCD

为了增强永磁同步电机调速系统电流预测控制的鲁棒性,提高调速性能,提出了一种永磁同步电机非线性电流预测鲁棒控制策略。首先,将含扰动误差项的永磁同步电机非线性数学模型利用前向欧拉公式转换为离散数学模型,在此基础上利用复合积分终端滑模观测器估计非线性模型的未知扰动项,并通过最优控制理论完成预测电流最优控制作用转化,构建模型预测电流控制环路;再结合预估器及自适应控制思想,对环路输入输出辨识校正,提高延迟补偿的精确性,从而达到增强系统鲁棒性和快速跟踪性的目的;最后,通过仿真与半实物实验验证了控制策略的有效性。     

小转动惯量永磁同步电机电流环内模控制

永磁同步电机调速系统由于电流动态过程中反电势的影响,特别是小转动惯量电机,电流动态响应明显恶化.为了减小电机动态过程中反电势对电流环的影响和改进电流动态响应性能,以考虑旋转反电势永磁同步电机电流二阶系统为对象,依据内模控制原理设计出小转动惯量永磁同步电机电流内模控制器,该方法参数单一,电流动静态性能好,鲁棒性强,工程上...     

基于GFTSM的永磁同步电机驱动系统单相电流传感器模型预测转矩控制

针对仅有单相电流传感器的永磁同步电机（PMSM）驱动系统,提出了基于全局快速终端滑模（GFTSM）的模型预测转矩控制（MPTC）策略.通常情况下MPTC系统必需两个相电流传感器,考虑PMSM系统仅有一相电流传感器以及定子电阻变化情况,本文设计了一种既能观测剩余两相定子电流又能观测定子电阻变化的新型自适应观测器.此外,考虑系统参数变化及外部扰动,设计了一种新型的基于GFTSM的转速调节器以此来增强系统鲁棒性.本文基于滑模控制理论的GFTSM,在到达阶段和滑动模态阶段同时采用了快速终端滑模.所设计的基于GFTSM的PMSM单相电流传感器MPTC系统具有同基于GFTSM的PMSM两相电流传感器MPTC系统几乎一致的优良动态性能.此外,同基于PI和基于SM转速调节器的PMSM MPTC系统相比,当出现负载变化时,本文所设计的系统具有更好的动态响应、更强的鲁棒性以及更小的三相定子电流THD值.仿真结果验证了所设计系统的正确性和有效性.     

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.     

永磁同步电机电流传感器故障诊断及容错控制

电流传感器对永磁同步电机矢量控制系统的稳定性和安全性十分重要.为实现电流传感器的故障诊断及其容错控制，提出了一种简单的逻辑判断策略，该策略基于αβ相电流构造3个故障判断因子以实现故障判断，一相电流传感器故障时，根据基尔霍夫定律重构电流；两相以上故障时，基于李亚普诺夫稳定性定理设计自适应反推观测器进行电流估计，以确保系统稳定运行.在低速和高速运行状态下分别进行了仿真和实验，证明了该策略能够快速诊断故障、准确判断故障相，并基于逻辑判断策略稳定地重构电流，具有较高的可行性和可靠性.     

基于电流偏差的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(PMSM)矢量控制的目标是使PMSM表现优良的动态性能和稳态性能, 为解决同步旋转坐标 下dq轴电流存在耦合, 同时传统解耦方法在电感参数失配时解耦效果不佳的问题, 提出一种基于电流偏差的永磁 同步电机滑模电流解耦控制方法. 该方法在电流偏差解耦控制电机模型的基础上, 保证系统的良好的动态性能, 并 充分利用偏差解耦结构的灵活性, 引入新的Z控制函数, 设计滑模控制律, 使其运动在滑模阶段, 并且呈非线性光滑 特性, 以保证系统滑动模态, 抑制抖振, 从而实现dq轴电流较好的解耦效果, 同时提高系统在整个运动过程中因参数 摄动和外在扰动的鲁棒性, 保证系统的动态性能. 通过对传统解耦方法和新方法的仿真和实验对比分析, 验证所提 方法的可行性和有效性.     

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.     

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。     

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.     

永磁同步电机多步模型预测电流控制球形编码研究

传统多步模型预测电流控制遍历所有开关序列, 并寻求成本函数最小, 使得运算量较大. 球形编码算法将成本函数转换为开关序列对应的矩阵二范数平方, 并采用事件触发机制动态精简计算量. 仿真结果表明: 基于球形编码的多步模型预测电流控制性能良好, 与传统方法完全等价, 控制效果相当. 基于STM32H743单片机平台, 球形编码和传统方法单控制周期执行时间实验结果表明: 对于多步预测, 球形编码算法可减少单控制周期执行时间, 2步预测减小至96.78%, 3步预测减小至87.99%, 4步预测减小至73.41%, 5步预测减少至63.63%, 在控制性能与传统方法相当的条件下, 提高系统实时性能