Design of deadbeat control system using multirate controller and its application to speed control of induction motor

This paper proposes a design method of an optimal deadbeat control system that takes into account the response between the sampling instant. The sequence of the deadbeat control signal that minimizes the quadratic performance index for the manipulated variable and deviation can be obtained easily from the matrix computation using the step response of the system. Then, the series compensation controller and series integral + local feedback compensation controller with fictitious sampler can be designed by using sequence of the control signal. The results of a computer simulation by the present method and application of this method to a speed control system of the inverter-fed induction motor have been studied in order to explore the control effect. The method seems to be useful for practical application. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 118 (1): 83–92, 1997     

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法.由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式.计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现.这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排.对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感.     

LCL滤波并网逆变器的多速率采样数字控制

针对在带LCL滤波器的并网逆变器控制设计中所用传感器多和开关频率高等问题,提出了一种基于多速率输出采样MROS(multi-rate output sampling)和无差拍控制的数字控制方法,并用状态预测算法得到滤波器状态值,再用带积分环节的无差拍控制和最优控制技术计算控制输入.此方法所用的预测算法能准确预测出滤波器...     

UPS逆变器的渐近收敛无差拍控制

传统无差拍控制应用于UPS逆变器,存在对系统参数变化的鲁棒性问题.本文提出了一种新的控制方案-渐近收敛无差拍控制.该方案与传统无差拍控制的区别是,不是将正弦信号作为参考电压,而是采用当前的输出电压和正弦信号的加权平均作为下一控制周期的目标量.基于DSP搭建了1kVA/700W的实验样机.理论分析和实验结果表明,渐近收敛无差拍控制有良好的稳态性能和快速的动态响应,对系统参数的变化有较好的鲁棒性.     

基于MATLAB的直流调速系统参数整定设计

以线性二次型最优控制设计方法为基础,通过MATLAB仿真工具对双闭环直流调速系统的速度环进行动态设计。文中通过选择最优的加权矩阵,使设计得到的调速系统获得了良好的控制性能,并结合煤矿直流提升机系统的实际应用,给出了系统响应波形。     

电能质量调节器的改进无差拍控制

传统的无差拍控制是精确数学模型的控制方法,其控制特性受系统参数变化影响较大。为了提高系统的跟踪准确度,笔者提出在线辨识参数的改进无差拍控制策略。分期实时地修正控制参数,使其对系统参数的变化具有良好的适应性,从而有效地改善了系统的跟随性能。     

A design method for continuous deadbeat control systems

Deadbeat control of discrete‐time systems has attracted particular interest because it ensures setting the deviation response to zero within finite time and affords fast responsiveness. By using controllers which include a delay element, however, the deadbeat characteristics can be realized in the continuous‐time domain, and such a tracking system has been obtained. In this paper, we propose a new design method of continuous deadbeat control systems without using delay elements. Our new controller is composed of a digital deadbeat compensator using state feedback and a series smoothing filter. Illustrative numerical examples are presented. The method proposed here is very simple compared with other methods and it seems to be useful for practical applications. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(2): 42–48, 1999     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

系统辨识在UPS逆变器无差拍控制中的应用

介绍了正弦波逆变电源无差拍控制的基本原理，分析了控制系统的稳定性和参数灵敏性，在此基础上提出了利用离线辨识系统结构参数实现无差拍控制器的精确设计。实验结果表明，利用该方法设计的无差拍控制正弦波逆变器系统稳定性好、输出电压波形畸变率低，具有一定的实际应用价值。     

三相并网逆变器无差拍解耦控制方法

针对传统无差拍控制无法实现有功功率与无功功率解耦控制的问题,在分析无差拍控制原理的基础上,提出一种新的无差拍控制策略,给出了无差拍控制策略占空比的计算方法.该控制策略将三相系统在d,q坐标系下的解耦特性与a,b,c坐标系下的无差拍控制算法有机地结合在一起,不仅实现了有功功率与无功功率的解耦控制,同时还具有控制简单、控制精度高和动态响应快等优点.最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案的正确性和有效性.     

基于DSP的电流无差控制光伏并网逆变器设计

介绍了一套15 kW的三相光伏并网发电系统,阐述了该系统的软、硬件设计和拧制原理,最后给出了实验波形.该系统采用先进的TMS320LF2407A型DSP芯片,控制策略为电流无差拍控制.经长期运行表明,该系统性能均优于国标规定值.     

Deadbeat flux level control of direct-field-oriented induction motor

A method for the deadbeat flux level control of a direct-field-oriented induction motor with position control loop has been developed that employs an adaptive rotor flux observer. The observer is a full-order type and is used not only in the direct-field-oriented controller, but also to identify stator and rotor resistances of the motor. The observer reduces the sensitivity of a deadbeat controller to fluctuations in the motor parameters. The main advantage of this method is that it improves the efficiency of an induction motor without sacrificing dynamic performance. This paper describes the method as well as the fundamental characteristics of the system derived from experimental and simulation results.     

三相三线制有源滤波器的改进无差拍控制

针对平推预测无差拍控制存在稳态误差的问题,提出了一种改进的有源电力滤波器控制策略。该方法将重复控制器嵌入基于平推预测的无差拍控制,结合重复控制和无差拍控制优势,弥补无差拍控制的固有缺陷,快速消除每一采样周期的稳态误差。根据有源电力滤波器的数学模型,得到应用于电流环的无差拍控制算法,给出了重复无差拍控制电流环各个子环节的设计过程。基于Matlab仿真环境和物理实验平台对所提控制策略进行分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

BP算法在单相逆变电源无差拍控制中的应用

传统无差拍控制应用于单相逆变电源时,存在埘系统参数变化敏感的问题。利用BP网络的任意非线性表达能力对无差拍控制参数进行离线辨识,以实现无差拍控制器的精确设计。在MATLAB环境下,对系统进行了仿真与建模。结果表明,利用该方法设计的无差拍控制正弦波逆变器系统稳定性好、输出电压波形畸变率低,具有一定的实用价值。     

基于无差拍控制策略并联型有源滤波器的谐波抑制

首先对并联型有源滤波器的主电路拓扑结构进行了电路分析。基于此提出一种能适用于并联型有源滤波器的无差拍控制方法。无差拍控制方法通过预测参考电流,使控制系统具有更好的动态性能。采用简单的预测方法,直流侧电压控制采用传统的PI控制,最后用MATLAB对无差拍的控制策略在并联型有源电力滤波器进行了仿真实验。     

并网逆变器的改进无差拍控制策略

在分析无差拍控制工作原理的基础上,给出基于无差拍电流控制的推导过程,针对无差拍控制对系统参数敏感的局限性,提出一种逆变器交流侧滤波电感在线计算方法.该方法可消除电感参数变化对系统造成的逆变输出电流不稳定和相位偏移的影响.通过仿真分析和实验结果验证了该方法的可行性与正确性.     

电能质量调节器的改进无差拍控制

传统的无差拍控制是精确数学模型的控制方法,其控制特性受系统参数变化影响较大。为了提高系统的跟踪精度．提出在线辨识参数的改进无差拍控制策略。分期实时地修正控制参数,使其对系统参数的变化具有良好的适应性。从而有效地改善了系统的跟随性能。     

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。     

感应电机无差拍模型预测转矩控制研究

传统模型预测控制（MPC）在三相两电平逆变器驱动感应电机系统中需对所有电压矢量进行滚动优化预测,计算成本高,实施难度大。为此,提出一种无差拍（DB）MPC,将滚动优化预测电压矢量从8个减少到3个。通过求解DB电压矢量和对DB扇区的划分,根据空间电压矢量位置确定扇区,只将扇区内矢量进行单步滚动优化预测,输出相对应的最优开关状态。仿真结果表明:DB预测转矩控制在减轻系统计算负担情况下,达到与传统MPC几乎相同的稳态跟踪性能。     

基于LMI的鲁棒负荷预见控制方法

提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒负荷预见控制方法。针对最优预见控制方法存在的鲁棒性较差的问题，论文首先引入保性能控制(GCC-Guaranteed Cost Control)的思想，并对其结论进行拓展，给出并证明了性能指标中加权矩阵为半正定时，最优保性能控制律的设计方法：进一步通过适当变换，把鲁棒负荷预见控制器的设计问题归结为求解一个LMI约束下的凸优化问题。仿真研究表明，该方法能够保证机组负荷控制系统不仅在满负荷下，而且在负荷变化时都具有稳定性和良好的控制品质。