基于电机参数失配的模型预测转速控制系统运行稳定性研究

随着模型预测控制方法广泛应用于电机系统,电机控制性能显著提高,但电机参数失配等因素会影响模型预测控制系统运行性能,甚至会导致系统运行不稳定,相关运行稳定性问题缺乏深入研究。以永磁同步电机为控制对象,分析参数失配对模型预测转速控制系统运行稳定性的影响,针对传递函数和Lyapunov理论的局限性,提出一种基于状态方程的模型预测转速控制系统运行稳定性分析方法,探究模型参数失配对电机系统稳定运行区域的影响规律,并进一步明确系统稳定运行的边界条件,分析表明电机系统运行稳定性主要受电机电感和转动惯量影响。搭建永磁同步电机驱动系统实验平台验证了运行稳定性结论的正确性,研究结论能够为电机系统的稳定运行提供支撑,推动模型预测控制理论在电机领域的发展和应用。

基于ESO的超局部无模型PMSM转速预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)由于参数变化和外界干扰导致控制性能下降的问题,提出了一种基于扩展状态观测器(ESO)的超局部无模型转速预测控制(MFSPC)方法,并解决了数字系统中的一拍延迟问题。该方法仅利用速度环的输入和输出,不考虑电机参数,避免了因电机参数变化导致的模型失配。针对传统MFSPC方法参数调整多、工作量大、输出脉动大、抖振明显、抗干扰性和鲁棒性差的问题,建立了ESO,实时监测系统的总扰动,并进行前馈补偿。利用ESO产生的转速预测,解决了数字控制系统中的一拍延时问题,并基于频域分析,整定控制参数,提高控制性能。实验结果分析表明:所提方法有较强的抗干扰性和鲁棒性,能够稳定跟踪额定转速,有较快的动态响应。

位置伺服电机系统的鲁棒性模型预测控制

为提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,提出一种鲁棒性模型预测直接转速控制(Model predictive direct speed control,MPDSC)策略。首先,介绍一种将有限集MPDSC和两矢量MPDSC相结合的混合MPDSC策略。该控制策略可以在电机稳态和动态运行过程中进行切换。然后,基于滑模控制理论设计一个参数扰动和负载观测器,用于消除电气参数和机械参数不匹配以及负载扰动带来的影响。最后,通过试验对所提控制策略的有效性进行验证。