本文選題：永磁同步電機(jī) + 直接預(yù)測(cè)控制�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：在永磁交流伺服系統(tǒng)中，一般采用位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的三環(huán)級(jí)聯(lián)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。最內(nèi)環(huán)電流環(huán)的性能直接決定了交流伺服系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，是提高交流伺服系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵。電流預(yù)測(cè)控制應(yīng)用電機(jī)和逆變器的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)下一時(shí)刻電機(jī)的電流響應(yīng)，從原理上提高了交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)帶寬，提升了電流環(huán)的暫態(tài)響應(yīng)，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。根據(jù)電壓矢量的作用方式不同可以分為不同種類(lèi)電流預(yù)測(cè)控制，其各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)適合應(yīng)用于不同工業(yè)場(chǎng)合之中。此外，由于電流預(yù)測(cè)控制是基于模型的控制方法，控制器中模型的準(zhǔn)確性對(duì)其控制性能會(huì)產(chǎn)生很大的影響，模型參數(shù)不匹配將會(huì)引起電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)振蕩以及靜差的出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定余量下降、效率降低、無(wú)法工作在力矩伺服模式等問(wèn)題，這也是電流預(yù)測(cè)控制應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中主要難點(diǎn)所在。 本文首先對(duì)比研究直接預(yù)測(cè)控制(direct predictive control—DPC)和PWM預(yù)測(cè)控制(PWM predictive control—PPC)兩種電流預(yù)測(cè)控制算法。根據(jù)其工作原理在Simulink中對(duì)二者進(jìn)行了仿真，重點(diǎn)研究了DPC的開(kāi)關(guān)頻率和控制性能與控制頻率之間的關(guān)系，并分別在相同控制頻率和相同開(kāi)關(guān)頻率下對(duì)DPC和PPC的控制性能進(jìn)行了對(duì)比，明確了二者各自的優(yōu)勢(shì)及適用場(chǎng)合。在此基礎(chǔ)上，對(duì)控制器模型存在參數(shù)誤差時(shí)二者的電流響應(yīng)進(jìn)行了仿真研究，得出PPC方案對(duì)模型參數(shù)誤差更為敏感的結(jié)論。 在定性仿真的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)預(yù)測(cè)控制方程對(duì)PPC的穩(wěn)定性條件和模型參數(shù)敏感性進(jìn)行了定量分析，研究加入魯棒性因子對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)及電流靜差的影響。提出了一種電流靜差消除算法：通過(guò)在d軸電流控制中加入積分環(huán)節(jié)，同時(shí)，根據(jù)q軸電流誤差動(dòng)態(tài)調(diào)整控制器磁鏈參數(shù)使之收斂于真值。因此，在不削弱PWM預(yù)測(cè)控制動(dòng)態(tài)性能的前提下，，解決了由控制器模型參數(shù)不匹配引起的電流靜差問(wèn)題。 最后，在3.3kW永磁同步電機(jī)伺服平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了DPC和PPC兩種預(yù)測(cè)控制算法，并對(duì)二者性能進(jìn)行了對(duì)比分析。針對(duì)PPC方案電流靜差消除算法進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，該算法能夠有效消除模型參數(shù)偏差引起的dq軸電流靜差。
[Abstract]:In permanent magnet AC servo system, the three-loop cascade control structure of position loop, speed loop and current loop is generally used to control.The performance of the innermost loop current loop directly determines the transient and steady response of the AC servo system and is the key to improve the control performance of the AC servo system.The application of mathematical models of motor and inverter in current predictive control to predict the current response of the next moment is a hot research topic in recent years, which improves the bandwidth of current loop of AC servo system and the transient response of current loop in principle.According to the different action mode of voltage vector, it can be divided into different kinds of current predictive control, their respective characteristics and advantages are suitable for different industrial situations.In addition, because the current predictive control is a model-based control method, the accuracy of the model in the controller will have a great impact on its control performance. The mismatch of the model parameters will cause the oscillation of current dynamic response and the occurrence of static error.It leads to the decrease of system stability margin, the decrease of efficiency and the failure to work in torque servo mode, which is also the main difficulty in the application of current predictive control in practical industrial systems.In this paper, two current predictive control algorithms (direct predictive control-DPC) and PWM predictive control (PWM predictive control-DPC) are studied.According to its working principle, the two are simulated in Simulink, and the relationship between the switching frequency, control performance and control frequency of DPC is studied.The control performance of DPC and PPC is compared at the same control frequency and the same switching frequency, and their respective advantages and applicable situations are clarified.On this basis, the current response of the controller model with parameter error is simulated, and the conclusion that the PPC scheme is more sensitive to the model parameter error is obtained.On the basis of qualitative simulation, the stability condition and model parameter sensitivity of PPC are quantitatively analyzed according to the predictive control equation, and the effects of robustness factor on system stability, dynamic response and current static difference are studied.A current static error elimination algorithm is proposed. By adding integral link to the d-axis current control, the flux parameters of the controller are dynamically adjusted according to the q-axis current error to converge to the true value.Therefore, without weakening the dynamic performance of PWM predictive control, the problem of current statics caused by the mismatch of controller model parameters is solved.Finally, two predictive control algorithms, DPC and PPC, are implemented on the 3.3kW PMSM servo platform, and their performances are compared and analyzed.The current static error cancellation algorithm of PPC scheme is tested. The results show that the algorithm can effectively eliminate the dq-axis current static error caused by the model parameter deviation.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM921.541

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張小明;;數(shù)控交流伺服產(chǎn)品和技術(shù)特點(diǎn)分析[A];2009年廣東先進(jìn)制造技術(shù)(佛山)活動(dòng)周文集[C];2009年

2 張小明;;數(shù)控交流伺服產(chǎn)品和技術(shù)特點(diǎn)分析[A];2009海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集[C];2009年

3 楊明;王庚;牛里;郭楊洋;徐殿國(guó);;永磁同步電機(jī)電流直接預(yù)測(cè)控制和直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)比研究[A];第七屆中國(guó)高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉春喜;大容量400Hz中頻逆變器拓?fù)浜蛿?shù)字控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 王松;永磁同步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)及控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2011年

3 覃海濤;交流伺服系統(tǒng)自調(diào)整技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

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5 王少威;永磁交流伺服系統(tǒng)速度檢測(cè)與控制研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 田淳;無(wú)位置傳感器同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論研究與實(shí)踐[D];南京航空航天大學(xué);2002年

7 賈宏新;電梯用直線感應(yīng)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2002年

8 許家群;電動(dòng)汽車(chē)用永磁同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2003年

9 許峻峰;提高永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能方法研究[D];西南交通大學(xué);2006年

10 李鴻儒;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)控制策略的研究[D];東北大學(xué);2001年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 康建勝;高功率因數(shù)開(kāi)關(guān)電源的研究與實(shí)現(xiàn)[D];山東科技大學(xué);2010年

2 李志武;異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 劉小素;多電平逆變器優(yōu)化調(diào)制算法研究[D];大連理工大學(xué);2010年

4 吳婷;基于MRAS的模糊自適應(yīng)異步電機(jī)矢量控制的研究[D];湘潭大學(xué);2010年

5 朱玲;基于DSP的永磁同步電機(jī)矢量控制的研究[D];南昌大學(xué);2010年

6 陳慶安;交流牽引系統(tǒng)若干問(wèn)題的研究[D];華東理工大學(xué);2011年

7 陳文博;單逆變器驅(qū)動(dòng)多電機(jī)技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2011年

8 俞彥軍;永磁電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

9 盧文博;基于滑移率的液壓ABS控制算法研究[D];吉林大學(xué);2011年

10 沈志武;基于三相PFC的新型15kW充電模塊設(shè)計(jì)[D];北京交通大學(xué);2011年

本文編號(hào)：1748231