基于矢量控制的异步电机改进模型预测控制

针对异步电机矢量控制系统中模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)在线计算量大且复杂等问题,提出了一种改进型MPC方法,该方法首先以基础电压矢量为角平分线将矢量平面分成6个大区,再利用无差拍控制理论和引入纵向压缩变换概念得到参考电压预测值及所在大区,并通过旋转因子转换到横轴所在的大区,最后通过逻辑判断得到最优电压矢量。该方法不需要8次滚动预测,其价值函数最优控制由原来的8次计算和7次判断简化为1次计算和4次判断,从而减小了计算量。仿真结果表明:采用改进性MPC和传统MPC的电机虽然都具有一致的调速性能,但前者电磁转矩的波动比后者小12.5 N·m,同时前者的定子电流两相静止坐标绝对值比后者小10A,因此跟踪效果更好。

基于压缩变换理论的异步电机优化模型预测控制

提出了一种基于压缩变换理论的优化模型预测控制(MPC)算法。首先将滚动预测和最优控制问题转换为参考电压预测及其所在区域判断;然后通过纵向压缩变换对新坐标系中区域分界线上的矢量进行纵向压缩变换,从而准确判断参考电压所在区域。提出的方法避免了传统控制方法中的8次电流滚动预测;同时,价值函数最优控制过程从原来8次计算和7次比较简化为2次计算和5次逻辑判断,因此减少了计算量并降低了运算复杂程度。MATLAB仿真结果表明:与传统MPC的电机调速性能基本一致,但起动电磁转矩的波动比后者小±10 N·m。由此可知,采用优化MPC的电机不仅减少了控制算法的计算量及复杂程度,同时保证了良好的调速性能及更好的电磁转矩跟踪效果。