多约束永磁同步电机稳定模型预测控制策略_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
多约束永磁同步电机稳定模型预测控制策略
阅读已结束，下载本文需要
想免费下载更多文档？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，同时保存到云知识，更方便管理
还剩4页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢同步电动机位置模态L
同步电动机位置模态L
摘要：&研究将同步电动机位置控制问题转化为一个带约束的基于模型的L∞预测控制问题，解决同步电动机步进运动的动态跟踪特性.仿真与实验结果证明了其可行性和控制特性的优良.& 　　关键词：&同步电动机；&步进控制；&L∞预测控制& Study&of&L∞&Predictive&Control&f
　　摘要：&研究将同步电动机位置控制问题转化为一个带约束的基于模型的L∞预测控制问题，解决同步电动机步进运动的动态跟踪特性.仿真与实验结果证明了其可行性和控制特性的优良.& 　　关键词：&同步电动机；&步进控制；&L∞预测控制& Study&of&L∞&Predictive&Control&for&Synchronous& Motor&with&Position&Mode& Ge&Baoming　and　Jiang&Jingping& (Department&of&Electrical&Engineering,& Zhejiang& University．Hangzhou,310027,P.R.China)& Sun&Hexu& (Department&of&Electrical&Engineering&and&Automation,Hebei&University&of&Technology．Tianjin,300130,P.R.China)& 　　Abstract：This&paper&solves&the&dynamic&following&characteristics&of&synchronous&motor&stepping&drive&
by&transforming&synchronous&motor&position&control&into&L∞&predictive&control&with&restrictions&based&on&the&model.The&experiment&and&the&simulation
&results&show&that&the&proposed&strategy&is&effective&and&best.& 　　Key&words：synchronous&&stepping&&L∞&predictive&control& 1　引言(Introduction)& 　　现代控制理论的应用推动了许多新型交流电机控制方法的诞生.70年代中期出现的预测控制算法［1］，在经历了近20年的发展后，已以其强大的生命力而为控制界所瞩目，建立在模型预测、滚动优化、反馈校正这三条原理基础上的预测控制，在工业过程中已有许多成功应用.同步电动机是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，存在着建模复杂的问题，而预测控制三大机理之一的预测模型只强调功能而非结构，这恰好能克服同步机建模复杂的困难.本文提出的同步电动机预测控制，是汲取步进控制思想［2］，在预测控制概念下，使同步电动机步进运动，并依靠其特有的定位转矩将转轴准确地锁定在指定的空间位置上，实现高精度位置控制.另外，L∞范数性能指标考虑最大偏差极小化，因此，按其设计的同步电动机预测控制系统不但具有强的鲁棒性与适应性，而且动态响应快、动态偏差小.& 2　同步电动机位置模态L∞预测控制的实现(Implementation&of&L∞&predictive&control&for&synchronous&motor&with&position&mode)& 　　同步电动机位置模态L∞预测控制是将位置最优控制问题转化为带约束的基于模型的预测控制问题，确定与之对应的转矩控制规律，使同步机运动步进化，从而实现快速、准确的位置控制［3］.将电机定子圆周bHp等分，得到bHp个定位点，定子磁势矢量每跨进一步，转子跟随一步的过程中，进行若干次预测，如图1所示.& & 图1&同步电动机转子位置的预测特性& Fig.1&Predictive&characteristic&on&rotor&position&of&synchronous&motor& 　　图1中，步进角,T1=mT,m为整数，T为采样周期.每次采样的同时，应用预测控制理论确定此后定子磁势控制量在什么位置，才能使转子在满足性能指标的情况下，最快地到达指定位置.每T1秒内有m次预测，控制量更新m次.为有效实施上述控制策略，首先需要信息建模，该模型应能够全面反映同步机转子位置的动态特性.具体到同步机L∞DMC控制则应以定子磁势前进一步，转子相应跟随一步的动态响应作为其建立非参数模型的模型参数.& 　　在同步电动机三相定子绕组中，输入三相电流& 　(1)& 其中θb为步进角，k为主令脉冲拍数，k=1,2,….& 　　随着k的增加，定子磁势将一步一步前进，若定子与转子磁势的位置分别用θs和θr表示，则矩角δ=θs-θr，复位转矩Te将力求迫使转子磁势跟随定子磁势，使δ→00.空载情况下，设定子与转子磁势的初始位置均为0，令k=1,则定子磁势前进一步，且定位于θb处，复位转矩驱使转子由0位到θb的运动过程，即为转子位置的单位阶跃响应，它代表了同步电动机转子位置的动态特性.同步机步进运动中，&定子磁势在空间的位置是离散的，但转子是不受约束的，它可以停在空间任何一点上，转子位置是连续函数.& 　　在t=iT&(i=1,…,N)时刻，对转子位置的单位阶跃响应采样，得一采样序列，用动态系数a1,a2,…,aN表示，集合{ai}(i=1,…,N)描述了各采样时刻，同步机定子磁势和转子磁势位置关系的过程特性.定义转子前进θb为走一步，则以“步”为单位时，集合{i}构成同步机位置模态L∞DMC的模型参数，其中& 　　(2)& 　　令0(k+i|k)为kT时刻同步机转子位置的初始预测值，则当kT时刻有一控制增量Δu(k)作用于同步机时，转子未来各时刻的输出值(单位：步)为& 　　(3)& 式(3)&即为同步机位置模态预测控制的非参数模型.& 　　据此非参数模型，kT时刻同步机在M个连续的控制增量ΔuM(k)作用下，未来P个时刻转子位置的输出预测值为& 　　(4)& 　　考虑L∞范数性能指标，当M=1时即可满足该系统性能要求，则& J=min‖e-AΔu(k)‖∞.　　(5)& 式中为P×1位置的预报误差向量；wP(k),P0(k)为未来P个时刻转子位置的期望跟踪值和零输入预测值；P，M分别为优化和控制时域；Δu(k)为kT时刻的控制增量.& 　　将L∞预测控制化成有限个L2预测控制问题［4］，则可得下列预测控制器：& 　(6)& ΔuLS(k)=(ATQA+R)-1ATe,　　(7)& 　　(8)&　　(9)&　　(10)& 其中& Q=diag［q1,q2,…,qP］,& R=diag［r1,r2,…,rM］.& 　　当kT时刻把控制增量Δu(k)加于同步机时，由非参数模型式(3)给出的转子位置预测值可能偏离实际值.为此，利用实时信息进行反馈校正.即& 　　(11)& 　　(12)& 其中H=［1&h2&…&hN］，& & 　　将cor(k)移位，设置为下一时刻同步机转子位置的预测初值，即& 　　(13)& 其中& & 　　图2给出了控制系统方框图.& & 图2&同步电动机位置模态预测控制原理图& Fig.2&Blok&diagram&of&predictive&control&for&synchronous&motor&with&position&mide& 3　仿真研究(Simulation&and&study)& 　　针对图2所示控制系统，应用SIMNON程序对同步电动机步进运动的位置跟踪特性进行了仿真试验.同步电动机的有关参数见附录A.仿真中，取N=20,hi=0.9&(i=2,&…,&N),M=1,P=16,TL=10N.m.图3给出了转子前进2步时，同步电动机L∞DMC控制系统的响应曲线.为比较，图4给出了采用L2DMC控制策略时系统的响应曲线，图5给出了采用矢量控制时系统的响应曲线.可见，由L∞DMC控制的系统动态响应快、动态偏差小，无超调，系统能较快且平稳地趋于稳态.L2DMC控制的系统动态偏差大，响应慢.矢量控制的系统在相近的定子电流下，动态响应较慢.若想加快响应速度，则每前进一步的瞬时，定子电流与电磁转矩Te都有较大冲击.本文对同步电动机L∞DMC控制系统进行了实验研究，得到了优良的动、静态特性.图6给出了同步机转子位置的示波器实测曲线.实验结果与仿真结果相吻合，证明了该理论的正确性.& & 图3&同步电动机位置模态L∞DMC控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.3&Responses&of&L∞DMC&control&system&for&synchronous&motor&with&position&mode& & 图4&同步电动机位置模态L2DMC控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.4&Responses&of&L2DMC&control&system&for&syncronous&motor&with&position&mode& & 图5&同步电动机位置模态矢量控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.5&Responses&of&verctor&control&system&for&synchronous&motor&with&position&mode& & 图6&同步电动机转子位置的示波器实测曲线& Fig.6&Measured&rotor&position&of&synchronous&motor&using&oscilloscope& 4　结论(Conclusions)& 　　1)&将预测控制应用于同步电动机位置控制是完全可行的，它打破了传统的控制方法，使用基于阶跃响应的预测模型，避免了同步机建模复杂的问题，实施简易、控制方便.& 　　2)&将预测控制应用于传动控制系统，尚属首次，这为预测控制开辟了新的研究领域.& 　　3)&同步电动机L∞DMC控制系统动态响应快，动态偏差小，无超调，控制性能明显优于L2DMC控制系统和矢量控制系统.& 　　4)&系统对给定值具有良好的动、静态跟踪能力.&
　　摘要：&研究将同步电动机位置控制问题转化为一个带约束的基于模型的L∞预测控制问题，解决同步电动机步进运动的动态跟踪特性.仿真与实验结果证明了其可行性和控制特性的优良.& 　　关键词：&同步电动机；&步进控制；&L∞预测控制& Study&of&L∞&Predictive&Control&for&Synchronous& Motor&with&Position&Mode& Ge&Baoming　and　Jiang&Jingping& (Department&of&Electrical&Engineering,& Zhejiang& University．Hangzhou,310027,P.R.China)& Sun&Hexu& (Department&of&Electrical&Engineering&and&Automation,Hebei&University&of&Technology．Tianjin,300130,P.R.China)& 　　Abstract：This&paper&solves&the&dynamic&following&characteristics&of&synchronous&motor&stepping&drive&
by&transforming&synchronous&motor&position&control&into&L∞&predictive&control&with&restrictions&based&on&the&model.The&experiment&and&the&simulation
&results&show&that&the&proposed&strategy&is&effective&and&best.& 　　Key&words：synchronous&&stepping&&L∞&predictive&control& 1　引言(Introduction)& 　　现代控制理论的应用推动了许多新型交流电机控制方法的诞生.70年代中期出现的预测控制算法［1］，在经历了近20年的发展后，已以其强大的生命力而为控制界所瞩目，建立在模型预测、滚动优化、反馈校正这三条原理基础上的预测控制，在工业过程中已有许多成功应用.同步电动机是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，存在着建模复杂的问题，而预测控制三大机理之一的预测模型只强调功能而非结构，这恰好能克服同步机建模复杂的困难.本文提出的同步电动机预测控制，是汲取步进控制思想［2］，在预测控制概念下，使同步电动机步进运动，并依靠其特有的定位转矩将转轴准确地锁定在指定的空间位置上，实现高精度位置控制.另外，L∞范数性能指标考虑最大偏差极小化，因此，按其设计的同步电动机预测控制系统不但具有强的鲁棒性与适应性，而且动态响应快、动态偏差小.& 2　同步电动机位置模态L∞预测控制的实现(Implementation&of&L∞&predictive&control&for&synchronous&motor&with&position&mode)& 　　同步电动机位置模态L∞预测控制是将位置最优控制问题转化为带约束的基于模型的预测控制问题，确定与之对应的转矩控制规律，使同步机运动步进化，从而实现快速、准确的位置控制［3］.将电机定子圆周bHp等分，得到bHp个定位点，定子磁势矢量每跨进一步，转子跟随一步的过程中，进行若干次预测，如图1所示.& & 图1&同步电动机转子位置的预测特性& Fig.1&Predictive&characteristic&on&rotor&position&of&synchronous&motor& 　　图1中，步进角,T1=mT,m为整数，T为采样周期.每次采样的同时，应用预测控制理论确定此后定子磁势控制量在什么位置，才能使转子在满足性能指标的情况下，最快地到达指定位置.每T1秒内有m次预测，控制量更新m次.为有效实施上述控制策略，首先需要信息建模，该模型应能够全面反映同步机转子位置的动态特性.具体到同步机L∞DMC控制则应以定子磁势前进一步，转子相应跟随一步的动态响应作为其建立非参数模型的模型参数.& 　　在同步电动机三相定子绕组中，输入三相电流& 　(1)& 其中θb为步进角，k为主令脉冲拍数，k=1,2,….& 　　随着k的增加，定子磁势将一步一步前进，若定子与转子磁势的位置分别用θs和θr表示，则矩角δ=θs-θr，复位转矩Te将力求迫使转子磁势跟随定子磁势，使δ→00.空载情况下，设定子与转子磁势的初始位置均为0，令k=1,则定子磁势前进一步，且定位于θb处，复位转矩驱使转子由0位到θb的运动过程，即为转子位置的单位阶跃响应，它代表了同步电动机转子位置的动态特性.同步机步进运动中，&定子磁势在空间的位置是离散的，但转子是不受约束的，它可以停在空间任何一点上，转子位置是连续函数.& 　　在t=iT&(i=1,…,N)时刻，对转子位置的单位阶跃响应采样，得一采样序列，用动态系数a1,a2,…,aN表示，集合{ai}(i=1,…,N)描述了各采样时刻，同步机定子磁势和转子磁势位置关系的过程特性.定义转子前进θb为走一步，则以“步”为单位时，集合{i}构成同步机位置模态L∞DMC的模型参数，其中& 　　(2)& 　　令0(k+i|k)为kT时刻同步机转子位置的初始预测值，则当kT时刻有一控制增量Δu(k)作用于同步机时，转子未来各时刻的输出值(单位：步)为& 　　(3)& 式(3)&即为同步机位置模态预测控制的非参数模型.& 　　据此非参数模型，kT时刻同步机在M个连续的控制增量ΔuM(k)作用下，未来P个时刻转子位置的输出预测值为& 　　(4)& 　　考虑L∞范数性能指标，当M=1时即可满足该系统性能要求，则& J=min‖e-AΔu(k)‖∞.　　(5)& 式中为P×1位置的预报误差向量；wP(k),P0(k)为未来P个时刻转子位置的期望跟踪值和零输入预测值；P，M分别为优化和控制时域；Δu(k)为kT时刻的控制增量.& 　　将L∞预测控制化成有限个L2预测控制问题［4］，则可得下列预测控制器：& 　(6)& ΔuLS(k)=(ATQA+R)-1ATe,　　(7)& 　　(8)&　　(9)&　　(10)& 其中& Q=diag［q1,q2,…,qP］,& R=diag［r1,r2,…,rM］.& 　　当kT时刻把控制增量Δu(k)加于同步机时，由非参数模型式(3)给出的转子位置预测值可能偏离实际值.为此，利用实时信息进行反馈校正.即& 　　(11)& 　　(12)& 其中H=［1&h2&…&hN］，& & 　　将cor(k)移位，设置为下一时刻同步机转子位置的预测初值，即& 　　(13)& 其中& & 　　图2给出了控制系统方框图.& & 图2&同步电动机位置模态预测控制原理图& Fig.2&Blok&diagram&of&predictive&control&for&synchronous&motor&with&position&mide& 3　仿真研究(Simulation&and&study)& 　　针对图2所示控制系统，应用SIMNON程序对同步电动机步进运动的位置跟踪特性进行了仿真试验.同步电动机的有关参数见附录A.仿真中，取N=20,hi=0.9&(i=2,&…,&N),M=1,P=16,TL=10N.m.图3给出了转子前进2步时，同步电动机L∞DMC控制系统的响应曲线.为比较，图4给出了采用L2DMC控制策略时系统的响应曲线，图5给出了采用矢量控制时系统的响应曲线.可见，由L∞DMC控制的系统动态响应快、动态偏差小，无超调，系统能较快且平稳地趋于稳态.L2DMC控制的系统动态偏差大，响应慢.矢量控制的系统在相近的定子电流下，动态响应较慢.若想加快响应速度，则每前进一步的瞬时，定子电流与电磁转矩Te都有较大冲击.本文对同步电动机L∞DMC控制系统进行了实验研究，得到了优良的动、静态特性.图6给出了同步机转子位置的示波器实测曲线.实验结果与仿真结果相吻合，证明了该理论的正确性.& & 图3&同步电动机位置模态L∞DMC控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.3&Responses&of&L∞DMC&control&system&for&synchronous&motor&with&position&mode& & 图4&同步电动机位置模态L2DMC控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.4&Responses&of&L2DMC&control&system&for&syncronous&motor&with&position&mode& & 图5&同步电动机位置模态矢量控制系统的SIMNON仿真曲线& Fig.5&Responses&of&verctor&control&system&for&synchronous&motor&with&position&mode& & 图6&同步电动机转子位置的示波器实测曲线& Fig.6&Measured&rotor&position&of&synchronous&motor&using&oscilloscope& 4　结论(Conclusions)& 　　1)&将预测控制应用于同步电动机位置控制是完全可行的，它打破了传统的控制方法，使用基于阶跃响应的预测模型，避免了同步机建模复杂的问题，实施简易、控制方便.& 　　2)&将预测控制应用于传动控制系统，尚属首次，这为预测控制开辟了新的研究领域.& 　　3)&同步电动机L∞DMC控制系统动态响应快，动态偏差小，无超调，控制性能明显优于L2DMC控制系统和矢量控制系统.& 　　4)&系统对给定值具有良好的动、静态跟踪能力.&
型号/产品名
深圳创恩电子有限公司
深圳东都技术有限公司
鴻興電子收购回收贸易商行
鴻興電子收购回收贸易商行
鴻興電子收购回收贸易商行电驱动履带车辆带约束广义预测速度控制--《火力与指挥控制》2016年04期
电驱动履带车辆带约束广义预测速度控制
【摘要】：电传动履带车辆存在的参数非线性时变性强、惯量大,路面阻力容易受强扰动等特点,采用传统的PI控制容易产生较大的超调,降低暂态控制性能,传统的滑模控制算法难以克服常值扰动,消除稳态误差,易引起输出量剧烈抖振。针对上述问题,设计了广义预测速度控制器,结合电机饱和特性,对控制量进行了约束。仿真实验表明,所设计的控制算法能够克服系统参数非线性时变、路面扰动因素的影响,且跟踪准、响应快、超调小。
【作者单位】：
【基金】：
【分类号】：U469.694
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式
【相似文献】
中国期刊全文数据库
于立彪,郑慕侨;[J];轮胎工业;2002年08期
史力晨,王良曦,张兵志;[J];装甲兵工程学院学报;2003年01期
刘海鸥,陈慧岩,郑慕侨;[J];农业机械学报;2003年03期
杨世文,郑慕侨,闫清东,项昌乐;[J];车辆与动力技术;2003年02期
骆清国,张永锋,牛晓波;[J];装甲兵工程学院学报;2004年04期
方志强;高连华;王红岩;;[J];装甲兵工程学院学报;2005年04期
方志强,高连华,王红岩;[J];装甲兵工程学院学报;2005年02期
宋海军,李军,安钢,于魁龙;[J];装甲兵工程学院学报;2005年03期
王月梅,周义清,常列珍;[J];华北工学院学报;2005年03期
宋海军,李军,王琛;[J];车辆与动力技术;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库
贺妍;张晓燕;李海滨;刘科元;刘志彬;段志信;;[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
王文瑞;顾亮;杨博;;[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2007年
曹付义;周志立;张明柱;;[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年
宋文杰;王印廷;许桂春;;[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
李军;李强;周靖凯;张宇;;[A];2011年中国农业系统工程学术年会论文集;海峡两岸农业学术研讨会论文集;长沙市第五届自然科学学术年会农学研讨会论文集[C];2011年
李春明;魏来生;;[A];2009年全国机械可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会成立大会论文集[C];2009年
卢进军;魏来生;赵韬硕;;[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年
易军;许忠保;邓援超;刘小鹏;;[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（1）[C];2008年
翟丽;潘永传;;[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
廖自力;马晓军;臧克茂;颜南明;;[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年
中国重要报纸全文数据库
宋世玉 谷杰锋 翁伟立;[N];中国国防报;2012年
中国博士学位论文全文数据库
李刚;[D];北京理工大学;2015年
朱兴高;[D];北京理工大学;2015年
易军;[D];华中科技大学;2007年
曹付义;[D];西安理工大学;2009年
高晓东;[D];北京理工大学;2015年
谢东;[D];上海交通大学;2011年
程广伟;[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库
段宝刚;[D];大连理工大学;2011年
董新建;[D];湖南大学;2007年
陈媛媛;[D];沈阳理工大学;2012年
汤充;[D];浙江大学;2015年
李阳;[D];吉林大学;2011年
杨涛;[D];沈阳理工大学;2011年
安娟;[D];中北大学;2012年
刘吉;[D];重庆大学;2013年
田丰;[D];沈阳理工大学;2013年
张照;[D];哈尔滨工业大学;2015年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993