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。     

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。     

基于龙伯格扰动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(PMSM)PWM电流预测控制中电机参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提出基于龙伯格(Luenberger)观测器的PWM电流预测控制。首先,将系统参数扰动引入到电机电压方程,构建在参数扰动中拥有优良性能的Luenberger观测器来观测系统扰动。其次,离散化Luenberger扰动观测器,通过极点配置分析系统稳定性。最后,将观测器估计系统扰动引入含参数扰动项的电压方程中,为PWM电流预测控制算法提供实时性扰动补偿。仿真结果表明,所提算法能够快速无静差地观测出系统扰动,有效避免参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提高电流预测算法的鲁棒性。     

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。     

永磁同步电机鲁棒有限集模型预测电流控制算法

在永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,基于有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)算法所设计的系统电流内环控制器,性能受电机参数变化的影响。推导了PMSM预测模型,同时以电压矢量为约束项重构价值函数,并针对数字延时导致的电流纹波问题进行了补偿。提出了一种鲁棒性较强的FCS-MPCC算法,通过在预测模型中引入权重系数并定量调节,以降低算法对参数的敏感性。仿真结果表明,所提算法有效,能使系统具备良好的动态性能和稳态精度。     

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。     

改进型永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

针对传统永磁同步电机占空比模型预测电流控制稳态效果差、动态性能不足等问题,提出了一种改进型双矢量模型电流预测控制策略,将无差拍控制目标由q轴电流的参考值替换为当前采样时刻测量值,消除了传统占空比控制中的电流偏差项,以便于工程实现.改进的控制策略可以大大降低控制器计算负担,有效降低转矩脉动,提高系统的动稳态性能.仿真结果...     

基于电池功率的永磁同步电机预测电流控制

纯电动汽车动力电池的荷电状态下降到一定程度时,会出现电池实际输出功率无法满足控制需求的情况。考虑电池功率对电机控制的影响,建立基于电池输出功率的永磁同步电机预测电流控制策略。使用无差拍预测控制预测电流值,进而计算电机期望功率。当电机期望功率超出电池功率时,通过降低目标转速和对控制电流限幅的方式降低期望功率值。通过仿真及实验验证,提出的控制策略能够在电池输出功率下降的情况下,降低电机期望功率,使电机能继续正常运转。并且与传统控制策略相比,电机动态响应速度更快,响应时间缩短50%以上,功率波动更小,动态性能明显提升。结果表明,基于电池输出功率的永磁同步电机电流预测控制策略是有效的。     

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。     

基于扰动观测的永磁同步电机单环预测控制

针对模型预测控制算法应用于永磁同步电机的控制过程中,存在电磁、机械参数变化导致电机模型设定值可能与实际值不匹配或负载扰动等所引起的非线性扰动现象,造成算法存在预测误差进而影响控制系统动态稳定性的问题.提出了一种基于同步旋转坐标系下具有扰动观测器的转速-电流单环模型预测控制方法.首先,根据永磁同步电机的数学模型,设计单环...     

永磁同步电机鲁棒预测电流控制器设计

预测控制器充分考虑了电力电子器件的非线性离散特性在有限范围内控制开关元器件工作,近年来成为应用到功率变换器和传动装置的热门控制方案.预测控制器主要基于系统的数学模型进行预测,因此算法对系统参数精度要求较高,然而,实际交流传动系统中存在电感、电容等元器件参数随着系统的运行条件变化(如温度、磁路的饱和等因素)而发生改变,容...     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

基于自适应高增益观测器的永磁同步电机预测电流控制方法

针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)预测控制系统的模型失配、时变矩阵及观测器增益选择问题,提出基于自适应高增益观测器的预测电流控制方法(predictive current control based on an adaptive high-gain observer,AHGOPCC)。通过构建PMSM的前馈型扩张数学模型,集成考虑电机电阻、电感、磁链参数扰动项。提出基于前馈型扩张标称数学模型的高增益观测器,有效跟踪和估计电流与扰动状态及抑制转速变化引起的扰动。同时,设计自适应观测器增益矩阵满足全速工况的高增益条件,简化观测器的增益选择。在此基础上,构建离散化电流模型和成本函数,实现预测电流控制算法。实验结果证明了该方法的有效性,在多种工况下具备更优的快速性、鲁棒性及稳定性。     

基于双Luenberger观测器的永磁同步电机预测控制研究

在工业环境中,永磁同步电机存在启动困难、抗干扰能力差、动态响应慢的缺陷。而传统单Luenberger观测器很难同时兼顾电流扰动或转速响应,针对这一问题,发挥Luenberger观测器对精度和稳定性的改善作用,提出双Luenberger观测器与预测控制结合的控制策略。首先基于单步模型预测控制和矢量控制策略构成了永磁同步电机控制系统,再根据负载扰动影响和数学模型,构造速度环上基于负载、转速的Luenberger观测器观测作为扰动估测和速度调节,然后进一步建立电流环上的观测器并引入预测控制系统进行电流预测的优化。最后在MATLAB仿真上搭建模型进行测试,结果表明使用该控制策略能够提高抗扰动能力,改善动态响应并得到更准确的扰动观测。     

基于无差拍电流预测控制的永磁同步电机谐波电流抑制策略

为解决永磁同步电机在运行过程中三相电流发生畸变、谐波含量高等问题,该文提出一种新的谐波电流抑制方法。首先分析了各次谐波电流在对应同步旋转坐标系下的表现形式,并在此基础之上设计了闭环谐波电流检测系统对谐波电流进行提取,最后采用无差拍电流预测控制策略生成补偿电压用于抑制谐波电流。仿真与实验结果表明,该方法可以有效抑制谐波电流,提高电机三相电流的正弦度,并且具有计算简单、易于实现的特点。     

基于预测误差补偿的鲁棒型永磁同步电机模型预测电流控制

模型预测控制(model predictive control,MPC)已被越来越多地应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)驱动系统中。由于MPC是基于系统模型实现的,因此存在系统参数鲁棒性较差的问题。为解决此问题,该文针对PMSM提出一种基于预测误差补偿的鲁棒型模型预测电流控制策略。在该策略中,电流的预测值与实际采样值之间的误差被作为补偿因子反馈到电流预测中。同时,为保证补偿的准确性,所有电压矢量对应的电流预测误差将在一个控制周期内同时得到。因此当PMSM参数失配时,该文提出的模型预测电流控制仍然能够通过在线误差补偿实现可靠的电流预测,进而提升MPC的参数鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于新型滑模扰动观测器的永磁同步电机控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制精度与鲁棒性,并减小外界扰动对控制的影响,提出了一种新型趋近律的控制方法,解决了传统趋近律在收敛速度与滑模抖振之间存在冲突的问题。首先,在传统幂次趋近律的基础上提出设计了一种分段式的幂次趋近律,并在第二段幂次项后面添加一项线性项,可以更好地抑制抖振。然后,以负载转矩和转速为状态变量设计了一种滑模扰动观测器,并将观测结果反馈到速度控制环,进一步提高了控制系统鲁棒性。最后,通过仿真试验验证了该理论和方法的有效性与可行性。     

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。