本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機模型預測控制的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：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,達到了預期的課題效果。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM341

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本文編號：1250946