基于預(yù)測控制的電梯永磁曳引機(jī)無稱重傳感器起動策略研究.pdf

1、永磁同步曳引機(jī)因其低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及可實(shí)現(xiàn)無機(jī)房等諸多優(yōu)點(diǎn)，將更為廣泛地應(yīng)用在電梯系統(tǒng)中。但如果曳引機(jī)在起動過程中所提供的電磁轉(zhuǎn)矩不足以快速平衡不確定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，曳引系統(tǒng)就會發(fā)生溜車現(xiàn)象。因?yàn)椴捎脽o減速器直驅(qū)方式，曳引輪若發(fā)生倒溜，其倒溜距離會直接反映在轎廂上。稱重傳感器由于信號易受干擾會導(dǎo)致起動誤補(bǔ)償和魯棒性差等缺點(diǎn)，于此同時(shí)，為了降低電梯控制系統(tǒng)的整體成本，低分辨率的光電編碼器價(jià)格較低廉，仍廣泛使用。因此，本文對基于較低分

2、辨率編碼器且無轎廂重量反饋的直驅(qū)式永磁同步曳引機(jī)防倒溜起動控制進(jìn)行研究。
　　本文在分析永磁曳引電機(jī)、電梯曳引系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以及預(yù)測控制發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，建立直驅(qū)式電梯曳引機(jī)數(shù)學(xué)模型，并分析曳引輪所受轉(zhuǎn)矩的特性。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)曳引輪轉(zhuǎn)矩模型的不確定、非線性和強(qiáng)擾動等特性，論證了采用改進(jìn)預(yù)測控制的直驅(qū)式電梯無稱重傳感器起動策略的必要性和優(yōu)越性。為了減輕轎廂溜車程度以提高乘梯舒適性，對無靜差預(yù)測控制電梯防倒溜起動策略進(jìn)行研究。針對

3、曳引輪轉(zhuǎn)矩特性產(chǎn)生的預(yù)測模型失配問題，引入模型校正環(huán)節(jié)來重新匹配預(yù)測模型，從而消除穩(wěn)態(tài)速度誤差。將轉(zhuǎn)速估計(jì)值引入到速度預(yù)測環(huán)節(jié)作為速度預(yù)測初值，因此無需在價(jià)值函數(shù)中再對預(yù)測速度進(jìn)行校正，可以大幅減小算法計(jì)算量。并對所提出方法的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，闡明了控制參數(shù)的選取方法。為了進(jìn)一步提高曳引系統(tǒng)起動性能，研究基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器和非線性微分跟蹤器的增強(qiáng)型預(yù)測控制電梯防倒溜起動策略。采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器對未知廣義擾動引起的失配預(yù)測模型進(jìn)行校正，同時(shí)

4、通過非線性微分跟蹤器獲取滯后小且平滑精確的速度反饋信息，以提高擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的性能。分析了擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的穩(wěn)定性及參數(shù)優(yōu)化原則，給出了非線性微分跟蹤器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。最后，在Matlab/Simulink仿真平臺和11.7kW無齒輪永磁同步曳引機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺上，驗(yàn)證了所研究策略的電梯起動防倒溜性能。在通過低分辨率位置信息并不使用稱重傳感器的情況下，在不同負(fù)載情況下，將兩種預(yù)測控制策略和PI控制進(jìn)行了對比試驗(yàn)，驗(yàn)證了無靜差預(yù)測控制和增強(qiáng)型預(yù)測