基于改进占空比调制的PMSM模型预测控制

为改善永磁同步电机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)模型预测控制系统中较高的转矩脉动与磁链脉动,通过学习永磁同步电机的基本构造和控制方法,设计了一种对占空比与电压矢量进行同步调节的模型预测控制系统方案。通过选择某一取样时间的最优预期电压矢量和作用时间,加上当前取样时间的最优预期电压矢量和作用时间,对采样时间的占空比系数实现调整。通过对仿真模型进行对比分析,验证了该方法对提升永磁同步电机控制性能的可行性和有效性。     

永磁同步电机的高带宽鲁棒容错电流预测控制

为提高永磁同步电机交流伺服系统的电流环带宽和动态响应性能,提出了一种基于预测评价函数与滑模观测器的两步电流预测控制方法。首先设计了以获得最优电压矢量为控制目标的预测评价函数,解决了现有两步电流预测控制中系统噪声引起较大电流波动的问题;然后基于包含参数摄动项的定子电压方程和新型开关函数设计了一种滑模观测器,当观测器选取合适的增益矩阵时所观测的等效电流误差收敛于因电气参数失配导致的电流预测误差,并可根据等效电流误差进行相应电压的补偿修正。在电机控制性能测试平台上对所提出的方法进行了幅值为3A的q相电流阶跃响应实验,电流环带宽测试实验以及控制器鲁棒性实验,结果表明:该方法不仅能够有效提高伺服系统电流环的带宽水平和动态响应性能,还具有较高的鲁棒性。     

基于模型预测策略的永磁同步电机最大转矩电流比控制优化

针对当前在采用最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略的永磁同步电机双闭环矢量控制系统中,因外在负载或电机转矩突变,造成电流调节器因积分饱和而导致电机实际定子交-直轴电流无法快速跟踪给定的MTPA电流问题,提出一种基于模型预测控制原理的两矢量模型预测控制策略,来取代传统双闭环电机控制系统中的电流内环调节器。在分析永磁同步电机MTPA控制原理、电流内环调节器饱和原因的基础上,利用模型预测控制的非线性约束处理能力在每个采样周期内通过两电压矢量模型预测控制策略,获得更加准确的电压矢量。实现系统实时动态跟踪永磁同步电机MTPA轨迹的目标。仿真和实验结果表明,该控制策略在电机给定转矩或外在负载转矩突变情况下可实时跟踪MTPA给定电流的变化,电机定子电流未出现较大波动。     

永磁同步电机的无差拍电流预测控制优化算法

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)无差拍电流预测控制在电机参数发生偏差时会导致系统失稳,d、q轴电流发生大幅度振荡的问题,提出了一种鲁棒前馈电流预测控制算法。用前一时刻的参考电流和当前时刻的采样电流代替传统电压预测式中的当前时刻的采样电流,改变采样电流与参考电流的闭环传递函数,采用鲁棒因子对系统的稳定裕度进行调节,提高了控制系统的鲁棒性和稳定裕度。仿真结果表明,当模型电感分别是参考电感的2倍和4倍时,所提出的鲁棒前馈电流预测控制算法比传统算法q轴电流的方差分别减少了61.5%和67.3%。此外,针对电机参数失配时稳态电流静差扩大的问题,提出了一种增量式电流静差消除算法。通过相邻时刻预测电压、实际电流与参考电流的差值来计算下一时刻的给定电压,消除电机磁链参数对稳态电流静差的影响;利用实际电流与参考电流的误差对给定电压进行补偿,以减少稳态电流静差。仿真结果表明,当模型磁链分别是参考磁链的0.5倍、0.4倍和0.375倍时,所提增量式电流静差消除算法比传统算法q轴电流的误差分别减少了38.69%、56.94%和54.66%。     

永磁同步电动机数字化电流控制方法

提出了一种永磁同步电动机实时自适应电流控制方案，在预测电流控制的基础上增加参数辨识，以克服电动机参数不准确带来的影响。用比较计算模型和实际电动机输出之间差别的方法对电枢电感和磁通进行辨识，并给出了实验结果。     

PMSM的基于神经网络非线性预测控制

采用三层前向神经网络作为PMSM转速预测模型,对PMSM进行非线性预测控制.先通过离线训练获得初始预测模型,再在线对神经网络模型的权值和阀值进行调整;控制算法是将预测模型处理成线性和非线性两部分,并用一种快速线性预测控制方法求取控制律,大大减小在线计算量和提高控制的实时性.最后仿真结果表明该方法具有良好的动、静态特性和抗干扰能力.     

基于改进型指数趋近率的PMSM滑模控制

基于永磁同步电机的动态数学模型设计调速系统,采用以转子磁场定向id=0控制和SVPWM调制相结合的矢量控制,速度调节器采用改进型指数趋近率滑模控制方法。为了减少负载扰动的影响,提出一种负载转矩观测器,并对控制量进行补偿。Matlab仿真结果表明,与一般指数趋近率滑模控制相比,改进型指数趋近率滑模控制器能有效提高系统的静态、动态特性和鲁棒性,同时转矩观测器可以准确辨识转矩值,实时对扰动进行补偿。     

双三相永磁同步电机改进型模型预测电流控制

针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV（Reduced Common Mode Voltage）-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.     

永磁同步电动机电流预测控制

提出一种新型电流预测控制策略(Current Predictive Control,CPC)。综合了矢量控制(Space Vector Modulation,SVM)和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)的优点,可以有效地提高永磁同步电动机调速系统动态响应速度,同时减小转矩脉动。有别于矢量控制的双闭环速度、电流PI控制结构,CPC通过比较电流预测值与速度控制器提供的电流参考值,根据电流预测误差直接给出电压源逆变器(voltage-source inverter,VSI)最优开关序列,省略了SVM中电流PI控制器和脉宽调制器(pulse width modulation,PWM),提高了系统动态响应速度;同时减小了DTC中由于滞环控制产生的转矩脉动。仿真结果表明了稳定MPC控制器结构简单,计算量小,静、动态性能优异,鲁棒性强。     

永磁同步电机的电流比较控制及速度预测控制

讨论了一种永磁同步电机(PMSM)电流比较控制和速度预测控制方案。该方案采用瞬时电流分量的比较控制方式，通过查询开关规则表，输出逆变器的开关状态矢量，得到了平稳的直轴电流响应和快速且平稳的交轴电流响应；将预测控制方法应用于PMSM的速度控制系统，对PMSM模型的精度要求低，允许模型可有较大失配，系统算法简单，鲁棒性强。仿真结果表明，该方案的PMSM控制系统具有优良的动、静态特性。     

PMSM调速系统新型抗扰动模型预测控制策略

提出一种基于灰预测理论的抗扰动模型预测控制方法。首先推导出模型预测控制系统中干扰量与输出误差之间的解析关系;利用系统已知输出误差建立稳定灰预测模型,预测系统未来时刻的输出误差;根据干扰量与输出误差之间的关系,采用反馈输出误差预测值的方法,实现对系统干扰量的前馈补偿控制。对模型预测控制PMSM调速系统进行仿真实验,选择出干扰观测器抗扰动方法中的最优干扰模型结构;对两种抗扰动方法比较分析得出,基于灰预测理论的抗扰动模型预测控制不需要考虑干扰模型结构,简化了系统设计、提高了系统自适应性,同时能够获得与优化干扰观测器模型预测控制一样的性能。     

基于遗传算法的多变量增量型广义预测控制

针对多变量增量型广义预测控制算法增量系数难于根据系统特性选择的问题,提出基于遗传算法的多变量增量型广义预测控制算法.多变量增量型广义预测控制算法通过将求解出来的控制增量分别乘以相应的增量系数,来提高系统的鲁棒性和稳定性,同时采用阶梯式的控制策略降低多变量广义预测控制算法的计算量,运用改进的遗传算法优化整定多变量增量型广义预测控制的增量系数增强系统的跟踪特性.通过原油常压塔的侧线产品质量控制的仿真,验证了该方法有较好的鲁棒牲和抗干扰性.     

具有鲁棒性的多变量预测控制仿真研究

文中利用预测控制中动态矩阵控制算法对多变量系统进行控制仿真研究,同时以控制领域流行的Matlab/Simulink仿真软件实现其预测控制算法,领导 具研究证明预测控制对多变量系统具有较好的控制作用和满意的鲁棒性。     

基于误差边界限定的永磁同步电机预测控制

针对图形边界限定形式的感应电机预测控制存在简洁、直观等优点,进一步考虑将该控制策略应用于永磁同步电机。预测控制将电机和逆变器作为一个系统整体考虑,以空间电流矢量为控制对象,直接产生逆变器的开关控制信号。基于永磁同步电机在转子磁场坐标系下的数学模型,推导出电流矢量导数的估测模型,进而预测出电流矢量的轨迹,根据最优电压矢量选择判据选定开关状态,完成基于圆形电流误差边界限定形式的永磁同步电机的预测控制算法。通过MATLAB/SIMULINK进行仿真,仿真结果证明了提出方法的有效性。     

基于扩展线性矩阵不等式的鲁棒模型预测控制

提出了一种基于扩展线性矩阵不等式的鲁棒模型预测控制器的综合方法。通过引入松弛矩阵变量,实现了Lyapunov矩阵变量与系统矩阵的解耦,提供了额外的设计自由度,同时也降低了Lyapunov变量的保守性;通过将提出的方法应用于某型飞机综合飞行/推进控制系统的纵向控制律设计,并与传统的鲁棒模型预测控制方法进行对比仿真,检验了所提出方法的有效性和优越性。     

输入受限网络控制系统的鲁棒模型预测控制

针对一类带有随机时延的输入受限多面体不确定网络控制系统,提出了一种鲁棒模型预测控制算法．假设随机网络时延为Markov链,并考虑Min-Max无穷时域性能指标,用线性矩阵不等式方法给出了依赖于模态的状态反馈控制器．基于Lyapunov方法,得到了保证可行性和鲁棒随机稳定性的条件．仿真结果验证了算法的有效性．     

多面体不确定时滞系统的鲁棒预测控制

针对一类具有时滞并且状态不可测的多面体不确定系统,提出鲁棒预测控制的方法.首先基于李亚普诺稳定性理论给出构造状态观测器的条件,其次使用多个李亚普诺夫函数对应多面体的各个不同顶点,通过减小二次性能指标的上界值来减少保守性.优化算法的可行性保证了系统的鲁棒稳定性.最后通过仿真验证了算法的有效性.     

一类基于模糊系统的非线性鲁棒自适应预测控制

基于模糊系统研究了一种新的非线性鲁棒自适应预测控制算法,并应用于空天飞行器(ASV)再入飞行的姿态控制律设计.利用模糊系统的一致逼近能力,逼近被控对象中的未知干扰和不确定性因素,并基于Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律.模糊系统的权值无需调整,仅需根据系统的跟踪误差调节鲁棒自适应控制器中的参数,在线调整的参数仅为2个,从而大大简化了控制器的设计.理论分析证明了闭环系统的所有信号一致最终有界.利用所提控制算法设计了ASV高超声速飞行姿态的控制系统,仿真的系统响应时间为l.5s,且无超调,这表明该算法对参数不确定性和外界干扰具有较强的鲁棒性.