基于无差拍控制的PMSM电流预测控制算法

在传统的离散化矢量控制系统中,由于电流采样和PWM占空比更新等数字延时的存在,限制了PMSM控制系统在动态过程中对电机电流的控制能力.为了提高系统电流环性能拓展其带宽,在同步旋转轴系下,基于无差拍控制原理,提出了一种对电机电流的离散化预测控制算法.在理论上消除了矢量控制系统中的各种数字延时,提高了电机电流的控制能力.最后使用1台750 W的永磁同步伺服系统验证了这种算法的性能,实验结果表明永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度.     

带延迟补偿的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)无差拍电流预测控制(DPCC)系统易受模型失配影响,导致电流静差的问题,提出了一种具有延迟补偿的改进DPCC策略来实现精确的电流环控制。此处根据旋转坐标系下PMSM模型,针对数字控制系统的固有延迟,采用电流预测校正算法估计下一时刻电流值;构建了带扰动补偿的无差拍电流预测控制器,将输出量进行前馈补偿,该算法适用于电机模型定子电感、电阻与磁链失配的情况,可有效抑制因参数失配引起的电流静差。实验结果表明,此处采用的算法较传统DPCC策略在补偿控制延迟的同时,对模型失配时的电流静差有明显的抑制作用,并具有较强的鲁棒性。     

基于无差拍电流预测控制的PMSM电感失配研究

永磁同步电机（PMSM）双闭环调速控制系统中,作为内环的电流环直接制约着控制系统的动态响应性能。无差拍电流预测控制(DPCC)具有算法简单、动态响应快等优势,但DPCC需要精准的电机模型,参数不匹配会引起电流静差和畸变,尤其是电感失配,甚至会导致控制系统不稳定。为解决上述问题,提出改进型DPCC算法。首先,推导了传统DPCC的离散传递函数,分析了其参数敏感性影响。其次,改进DPCC算法,改善其电感参数敏感性,有效扩展电感适用范围,减小电流畸变。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和试验验证了在电感失配下改进型DPCC的有效性。     

基于ESO的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统矢量控制系统的比例积分(PI)控制器易受电机参数和负载扰动的影响,导致调速系统鲁棒性差的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制(DPCC)策略。首先设计了基于ESO的二阶滑模速度控制器,并运用李雅普诺夫函数证明了其稳定性,在消除抖振的同时,提高了速度控制器的鲁棒性;然后,在电流环控制器中,采用DPCC,结合ESO对总扰动量D进行估计并分别对d轴和q轴进行补偿,提高了电流环的鲁棒性;最后进行了仿真和半实物实验验证,仿真及实验结果表明所提算法能够实现快速精确控制,明显提高了系统的鲁棒性。     

基于简化有限集模型预测电流控制的五相PMSM统一容错控制

在五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)中,有限集模型预测容错控制(finite control set model predictive fault tolerant control,FCS-MPFTC)存在计算量大、电流谐波含量高等问题。因此,该文提出一种简化FCS-MPFTC来实现相开路和短路故障情况下的统一容错控制。首先,将模型预测电流控制的电流代价函数等效转化为电压代价函数,并采用无差拍方法通过电流模型计算出参考电压。然后,基于抑制三次谐波电流为0的原则合成虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V3);通过重构V3和扇区,以直接获得参考电压矢量对应的最优电压矢量。最后,对传统和简化FCS-MPFTC在开路和短路故障下进行对比实验。结果表明,所提策略能够有效减小故障后计算量、转矩脉动以及电流谐波含量。     

新型模型参考自适应的PMSM无差拍电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)的无差拍电流预测控制(DPCC)对参数失配非常敏感。在实际应用环境中,由于某些因素的影响,电机参数会失配,严重时会导致PMSM运行故障。为了减小对DPCC的影响,提出一种基于新型模型参考自适应系统(MRAS)的参数分步辨识方法。首先,获得定子电阻和定子电感的参数,并将其作为已知量来辨识转子磁链。等待参数稳定之后,再将辨识结果作为已知量用于辨识定子电感和定子电阻。最后,将辨识出的参数代入DPCC进行改进。实验结果表明,该方法可以解决模型欠秩的问题,并且可以抑制电机参数失配对DPCC的影响,提高动态跟踪性和鲁棒性,具有一定的工程实际意义。     

基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究

由于数字控制固有的采样、滤波延时等因素,限制了系统电流环的性能,因此为了减小延时并提高伺服系统电流环控制性能,提出了一种基于无差拍控制原理的永磁同步电机鲁棒预测电流控制算法。根据电流给定和相应系统变量的反馈值,计算出下一周期逆变器的开关状态。分析了电机电感误差、电流采样及其滤波引起的系统相角裕量减小的问题。为了补偿系统的相角裕量,提高系统对电感参数的容许误差,引入了龙伯格(Luenberger)状态观测器,通过调节鲁棒性系数来增加系统的相角裕量。定量给出了鲁棒性系数与系统带宽和相角裕量之间的关系。使用一套750W永磁同步伺服单元验证了算法的有效性,并分析了仿真和实验结果。     

焊接机器人用永磁同步电机电流预测控制

针对焊接机器人永磁同步电机矢量控制系统中负载变化,外界干扰时转速不稳定以及传统PI控制中速度超调与快速性存在矛盾的问题,提出一种改进无差拍电流预测控制与模型预测控制相结合的控制方法。仿真结果表明,所提控制方法动态响应快,能够实现转速无超调,具有较强的抗负载干扰能力,并搭建硬件平台验证了控制策略的优越性。     

基于模糊PI的永磁同步电机电流预测控制

永磁同步电机电流预测具有动态响应高的优点,但易受模型参数不准确的影响,引发dq轴电流静态误差,降低系统效率。为改善该情况,在永磁同步电机无差拍电流控制基础上引入模糊前馈控制器,模糊外环由模糊PI控制,大大降低了参数的灵敏度,提高了系统的抗干扰性和鲁棒性。仿真试验验证了该方法的可行性和准确性。     

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

永磁同步电机数字控制系统的电流预测控制,具有动态响应快、开关频率恒定、适于数字实现等特点。基于拉格朗日插值的无差拍预测控制算法,对电机电感参数失配比较敏感。为此,提出一种改进无差拍预测控制算法,修改了电流偏差约束条件和输出电压预测方法。利用根轨迹法分析了算法鲁棒性与电感参数失配的关系。在电机电感参数发生失配情况下,能够维持系统稳定,实现电机电流的闭环控制,使实际电流跟随给定,提高了算法的鲁棒性。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性。     

基于增量模型的PMSM鲁棒性模型预测控制算法研究

永磁同步电机模型预测电流控制(MPCC)策略因具有良好的动态性能而得到了广泛应用,但该策略较为依赖模型参数的准确性。为了在保持控制系统的动态性能的同时提高系统的参数鲁棒性,提出了一种基于三矢量的增量型MPCC策略。在MPCC中引入基于d轴电流的模型参考自适应电感辨识算法,并对自适应律进行了分析。基于Matlab/Simulink进行了仿真,结果表明所提策略能够实现在保持三矢量预测控制动态性能的前提下,减小磁链参数失配造成的预测误差;基于d轴电流的模型参考自适应算法可以进行快速稳定地电感参数辨识,有效地提高了控制系统的参数鲁棒性。     

永磁同步电机伺服系统改进型无差拍电流控制算法

高性能电流环是提升永磁同步电机伺服系统性能的重要保证和基础,在控制过程中,电流环通常易受延迟环节、采样误差等因素影响,需具备较强的抗扰动能力。基于此,本文研究了一种带电流校正环节的改进型无差拍电流控制算法。该方法以传统无差拍电流控制算法为基础,对电流采样环节进行改进。将k时刻的电流采样值与k时刻的电流预测值进行加权处理,作为新的电流反馈值,再进行无差拍控制,以抑制采样误差对电流控制的影响,进而提升稳态过程中电流的抗扰动能力。并针对一台永磁伺服系统样机,进行了MATLAB仿真和实验,验证了本文方法的正确性和有效性。     

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。     

滑模观测器PMSM调速系统研究与优化

针对传统滑模观测器(SMO)矢量调速系统存在的运行抖振及实际应用中电流内环比例积分(PI)调节器带宽限制,提出了基于改进型SMO无差拍电流灰色预测控制(DGPCC)。在传统SMO存在抖振及相位延迟问题的基础上,采用了新型饱和函数SMO,针对逆变器的非线性特性及各环节的延迟因素导致PI调节器的带宽限制,借助预测控制良好实时性的同时,设计了DGPCC提高整个调速系统的动态响应能力及系统的鲁棒性,通过Matlab/Simulink仿真及实验验证控制方案的可行性。     

基于全局电流变化更新的PMSM无模型预测控制

无模型预测控制(MF-MPC)不依赖被控对象具体数学模型,转而以被控对象输入输出数据为驱动,采用"边建模、边控制"的方式,有效解决了传统有限状态集模型预测控制(FCS-MPC)的参数敏感性问题。然而,现有MF-MPC方法应用于永磁同步电机(PMSM)调速系统控制时,系统仅对前一周期输出的单一电压矢量造成的PMSM电流变化量进行更新,当某一电压矢量长时间未被价值函数选中并输出时,其存储的电流变化量信息存在较大误差。基于此,提出一种基于全局电流变化量更新的MF-MPC方法,该方法利用最近3次实际输出电压矢量产生的电流变化量信息,在每个控制周期对全部7个电压矢量对应电流变化量进行计算与更新,可有效提升MF-MPC系统在线建模精确度。最后,依托实验室25 kW对推样机对所提方法与传统单一电流变化量更新的MF-MPC方法进行对比测试,测试结果表明所提方法在保留传统预测电流控制强鲁棒性、高响应能力特点的基础上,可有效提升MF-MPC系统的在线显示查找表(LUT)刷新率和全局稳定性。     

永磁同步电机电流预测控制算法

在同步旋转轴系下,提出了一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法,来提高电机电流环的性能。基于电机数学模型,电流控制器根据电流给定和反馈值计算得到电压矢量,通过空间矢量脉宽调制模块将电压矢量转换为开关信号。引入了鲁棒电流预测算法,来减小预测模型参数误差对系统稳定性的影响。仿真和实验结果表明,与传统矢量控制相比,永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度。     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机鲁棒电流预测控制

针对传统的矢量控制电流环动态性能差、PI参数设定繁琐且精度低等缺点,对电机的无差拍电流预测控制展开了研究,然而传统无差拍电流预测控制缺少反馈校正的模块,因此其抗干扰性能力差。为减小电机参数扰动的影响,引入了鲁棒电流控制策略并加入了扰动观测器,通过前馈补偿与反馈补偿相结合的方式消除系统的扰动量,从而提高控制系统鲁棒性。通过在Simu l i n k环境下搭建仿真模型,验证了理论的正确性。仿真结果表明,设计的电流控制算法具有良好的静态和动态控制性能。