永磁同步電機模型預測控制的研究與實現(xiàn).pdf

1、永磁同步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、功率因數(shù)高、損耗小等優(yōu)點，在交流傳動領(lǐng)域應用非常廣泛。隨著社會發(fā)展，很多場合對電機控制性能的要求越來越高，在矢量控制系統(tǒng)中，普通的PI控制受不確定因素的影響大、參數(shù)整定復雜等缺點。在很多場合，傳統(tǒng)的PI控制策略已經(jīng)難以滿足高性能的控制需求。
　　模型預測控制(MPC)是一種智能控制算法，具有滾動優(yōu)化、在線反饋校正的特性，是一種能夠較好地抑制參數(shù)變化和不確定性擾動的新型控制策略，能夠獲得較高的控制

2、性能，在過程控制領(lǐng)域已獲得成功應用。目前，針對模型預測算法在電機控制中的研究還較少，但已成為電機領(lǐng)域的一個值得探索的研究方向。本文在永磁同步電機狀態(tài)空間方程和矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入了模型預測控制算法，用以克服傳統(tǒng)PI控制方法參數(shù)整定繁瑣、控制效果受系統(tǒng)參數(shù)變化和不確定因素影響大的缺點。
　　首先，本文將傳統(tǒng)僅應用在速度環(huán)中的預測控制算法引入到了電流環(huán)中，設(shè)計了雙環(huán)串級模型預測控制器，雙環(huán)串級結(jié)構(gòu)的好處是:可根據(jù)速度和電流各自的

3、變化特性分別進行參數(shù)和控制周期的選擇，由于速度相比于電流變化慢很多，一般將速度環(huán)的控制周期設(shè)置得比電流環(huán)的控制周期長;隨著伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和電流環(huán)控制周期差異的減小，同時為進一步提高轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)特性，本文將串聯(lián)的速度環(huán)和電流環(huán)進行了合并，得到了單環(huán)模型預測控制器，并對電機的非線性模型進行了線性化和消除恒定項的處理，達到了簡化系統(tǒng)模型、提高系統(tǒng)動靜態(tài)特性的目的;另外，為探究預測控制參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，通過理論分析和仿真總結(jié)出了一套較為詳

4、盡的參數(shù)整定規(guī)律，遵循該規(guī)律能夠方便、快捷地獲得較好的組合參數(shù);最后，驗證了所研究的模型預測算法的可行性，進行了MATLAB/Simulink建模仿真，編寫了模型預測控制算法程序和基于Labview的圖形檢測程序、搭建了基于TMS320F2812 DSP控制芯片的實驗平臺，完成了永磁同步電機模型預測控制的實驗研究，并與傳統(tǒng)的PI控制進行了結(jié)果對比。仿真和實驗結(jié)果驗證了模型預測控制算法的可行性和優(yōu)越性，得到了較為理想的電機控制性能，達到了