【摘要】：針對(duì)無刷直流電機(jī)(BLDCM)負(fù)載運(yùn)行時(shí)穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差大、電機(jī)性能受負(fù)載不確定性影響的缺點(diǎn),提出了一種基于改進(jìn)廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)算法的BLDCM調(diào)速方法.基于dSPACE公司汽車仿真模型(ASM)中的BLDCM模型設(shè)計(jì)了BLDCM的控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真研究.仿真結(jié)果顯示:當(dāng)電機(jī)從靜止跟蹤到設(shè)定200r/min轉(zhuǎn)速時(shí),穩(wěn)態(tài)精度達(dá)到0.5r/min;當(dāng)電機(jī)受到幅值為1N·m的正弦波變化的負(fù)載擾動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速最大波動(dòng)為1.5r/min,與傳統(tǒng)比例—積分—微分(proportion-integral-derivative,PID)控制與滑�？刂扑惴ㄏ啾�,所設(shè)計(jì)控制器使轉(zhuǎn)速波動(dòng)減小超過3.3%.因此,改進(jìn)GPC算法控制器能夠有效抑制負(fù)載擾動(dòng),提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)速跟蹤精度.
【圖文】：

是系統(tǒng)的外部信號(hào)，必須實(shí)際可測(cè)．由式(19)可知，電機(jī)要克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，必須有相應(yīng)大小的電樞繞組電流，但是由于換相的影響，該電流值在換相期間出現(xiàn)脈動(dòng)，嚴(yán)重偏離負(fù)載轉(zhuǎn)矩的值．所以若要得到穩(wěn)定準(zhǔn)確的負(fù)載估計(jì)值，必須將換相期間的電流脈動(dòng)濾除．本文以霍爾位置編碼跳變時(shí)刻為換相起點(diǎn)，以關(guān)斷相電流完全關(guān)斷作為換相結(jié)束點(diǎn)，在換相期間保持換相前一時(shí)刻的電流采樣值，非換相期間正常采樣，得到穩(wěn)定的負(fù)載反饋值．與電流環(huán)相電流反饋相比，負(fù)載反饋濾除了換相引起的波動(dòng)，，補(bǔ)償負(fù)載引起的預(yù)測(cè)模型和控制對(duì)象的失配．圖1是設(shè)定負(fù)載為TL=1+sin(ωt)時(shí)，負(fù)載反饋的測(cè)量值與設(shè)定值對(duì)比圖．圖中在設(shè)定負(fù)載最低點(diǎn)有較大誤差是由于電機(jī)本體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響．圖1設(shè)定變化負(fù)載時(shí)的測(cè)量值Fig．1Themeasuredvalueofthesettingloadresult352信息與控制46卷

引入的負(fù)載反饋的情況下，控制量改變?yōu)閡(t)=u(t－1)+dT(yr－f)+αFL(25)式中，α為轉(zhuǎn)矩反饋系數(shù)，0＜α＜1．3．2基于改進(jìn)GPC的BLDCM控制系統(tǒng)圖2為設(shè)計(jì)的基于改進(jìn)GPC算法的BLDCM控制系統(tǒng)，其中BLDCM的速度調(diào)節(jié)采用改進(jìn)GPC控制，BLDCM的電流調(diào)節(jié)采用PI控制．對(duì)象輸出的期望采用從當(dāng)前輸出y(t)到設(shè)定轉(zhuǎn)速信號(hào)ω經(jīng)過“柔化”過渡的參考軌跡．“柔化”的方法采用了按照PID軌跡變化的形式，這種方法不僅起到了從當(dāng)前值到給定值平滑過渡的作用，而且可以得到使未來輸出更接近于設(shè)定PID軌跡的控制增量．在得到柔化軌跡yr之后，結(jié)合t－1時(shí)刻的未來控制增量，經(jīng)過式(11)計(jì)算得到t－1時(shí)刻的未來輸出預(yù)測(cè)值ym=^y，得到優(yōu)化性能指標(biāo)(5)最優(yōu)解，即為未來控制增量．將未來控制增量的首個(gè)元素作為當(dāng)前控制增量，與當(dāng)前t時(shí)刻輸出量累加，即為u(t+1)．更新得到的輸出量u(t+1)經(jīng)過負(fù)載反饋補(bǔ)償作為電流環(huán)PI控制器的輸入，PI控制器輸出量作為PWM占空比控制信號(hào)，與霍爾位置傳感器輸出的邏輯信號(hào)共同作用，順序控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成電機(jī)的換相與調(diào)速．圖2基于改進(jìn)GPC的BLDCM控制系統(tǒng)Fig．2BLDCMcontrolsystembasedontheimprovedGPC4仿真研究為了驗(yàn)證前面理論分析的結(jié)果，在Matlab/Simulink中搭建BLDCM調(diào)速控制系統(tǒng)的模型并對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究，其中速度調(diào)節(jié)采用改進(jìn)GPC控制算法，電流調(diào)節(jié)采用PI控制算法，控制對(duì)象為dSPACEASM模型中的BLDCM模型．在仿真研究中，電機(jī)本體參數(shù)為:定子相電阻Ｒ=0．2Ω，定子相電感L=0．0004H，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0．00744kg·m2，轉(zhuǎn)矩系數(shù)kt=0．128N·m/A，阻尼系數(shù)B=0．01，磁極對(duì)數(shù)P=4．由這些電機(jī)本體參數(shù)和采樣周期Ts=0．00005s計(jì)算可得:a=－0．998，b=0．00272，即B(z

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本文編號(hào)：2568988