永磁同步电机模型预测控制的研究与实现

发布时间：2017-12-04 12:12

  本文关键词：永磁同步电机模型预测控制的研究与实现

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【摘要】：永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、功率因数高、损耗小等优点,在交流传动领域应用非常广泛。随着社会发展,很多场合对电机控制性能的要求越来越高,在矢量控制系统中,普通的PI控制受不确定因素的影响大、参数整定复杂等缺点。在很多场合,传统的PI控制策略已经难以满足高性能的控制需求。模型预测控制(MPC)是一种智能控制算法,具有滚动优化、在线反馈校正的特性,是一种能够较好地抑制参数变化和不确定性扰动的新型控制策略,能够获得较高的控制性能,在过程控制领域已获得成功应用。目前,针对模型预测算法在电机控制中的研究还较少,但已成为电机领域的一个值得探索的研究方向。本文在永磁同步电机状态空间方程和矢量控制技术的基础上,引入了模型预测控制算法,用以克服传统PI控制方法参数整定繁琐、控制效果受系统参数变化和不确定因素影响大的缺点。首先,本文将传统仅应用在速度环中的预测控制算法引入到了电流环中,设计了双环串级模型预测控制器,双环串级结构的好处是：可根据速度和电流各自的变化特性分别进行参数和控制周期的选择,由于速度相比于电流变化慢很多,一般将速度环的控制周期设置得比电流环的控制周期长；随着伺服系统转速和电流环控制周期差异的减小,同时为进一步提高转速和电流的动态特性,本文将串联的速度环和电流环进行了合并,得到了单环模型预测控制器,并对电机的非线性模型进行了线性化和消除恒定项的处理,达到了简化系统模型、提高系统动静态特性的目的；另外,为探究预测控制参数对系统性能的影响,通过理论分析和仿真总结出了一套较为详尽的参数整定规律,遵循该规律能够方便、快捷地获得较好的组合参数；最后,验证了所研究的模型预测算法的可行性,进行了MATLAB/Simulink建模仿真,编写了模型预测控制算法程序和基于Labview的图形检测程序、搭建了基于TMS320F2812 DSP控制芯片的实验平台,完成了永磁同步电机模型预测控制的实验研究,并与传统的PI控制进行了结果对比。仿真和实验结果验证了模型预测控制算法的可行性和优越性,得到了较为理想的电机控制性能,达到了预期的课题效果。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：1250946