永磁同步电机显式模型预测控制技术研究

发布时间：2025-04-11 03:06

　　模型预测控制(MPC)具有比经典PID控制更优秀的动态性能,但长期以来由于计算量问题无法应用到快速系统中。显式模型预测控制(EMPC)的提出为解决计算量问题提供了思路,其成功应用对提升PMSM动态性能具有重要意义。本文主要针对PMSM的EMPC进行以下方面的研究:首先,建立PMSM数学模型,给出PMSM矢量控制策略,重点对传统级联型PI控制器进行分析,通过理论分析得出对于小惯量系统级联结构无法实现系统高动态响应。为进一步提高系统动态响应,提出采用非级联型结构预测控制器实现电机转速控制,并详细推导给出PMSM预测模型。其次,电机驱动控制系统存在最大工作电流和最大电压两种约束,对MPC和PI两种控制方法的处理过程进行对比分析,得出PI限幅方式处理并非最优。为进一步解决MPC约束问题,提出采用EMPC将系统约束转换为线下二次规划问题,并详细推导其求解方法。根据系统控制目标和预测模型,给出包含转速误差、q轴电流、控制增量等变量的EMPC代价函数形式。得出闭环系统的极点分布规律,并以此进行EMPC稳定性分析,确定控制器三个关键参数的整定方法。通过MATLAB进行仿真分析,对上述推导结果进行验证。然...

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【学位级别】：硕士

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图3-19EMPC仿真结构图

图3-19EMPC仿真结构图仿真参数如下：采样时间1/10000s，取J=0.6kg·m2，其他电机参数参照表3-1，预测模型采用式(2-32)，预测时域Np=5，控制时域Nc=1，代价函数系数采用γd=100，γq=0.2，γω=2500，γu=0.08，仿真软....

图3-20PI仿真结构图

图3-20PI仿真结构图.6.1阶跃响应的仿真结果EMPC系统速度给定：0s时给定信号为0到120rad/s的阶跃信号，0.7s时定信号叠加120rad/s到0的阶跃信号。仿真实验的结果如图3-21所示。

图4-1添加幅值可变的高斯白噪声

图4-1添加幅值可变的高斯白噪声选定转动惯量J=0.6kg·m2，0s时速时突加50N·m的负载转矩，观察存在测

图4-22外加积分环节结构

也就是说这个转速差是一种静差，很容易联想到积分可以消除静差。根据反馈控制的思想，可以在速度给定信号中添加给定与转速的积分环节，只要存在速度静差，给定速度就会一直增加，直到达到目标转速。图4-22给出了Simulink中外加积分环节的结构图，we_ref是转....

本文编号：4039403