【摘 要】
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在现代电机控制领域中,感应电机由于其结构简单、可靠性强等特点被广泛应用于工业生产中。为实现电机高效、节能运行的目的,交流调速系统不断优化,近年来,模型预测控制概念简单、控制灵活、可实现非线性约束等特点受到广泛关注。在此基础之上,针对于速度传感器运行、维护成本高,恶劣环境难以准确测量等问题,本文采用全阶自适应观测器控制算法替代传统的速度传感器进行转速闭环控制。然而,在电机长期运行过程中,电机参数发生
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(2107206); 陕西省重点研发计划项目(2021GY-282);
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在现代电机控制领域中,感应电机由于其结构简单、可靠性强等特点被广泛应用于工业生产中。为实现电机高效、节能运行的目的,交流调速系统不断优化,近年来,模型预测控制概念简单、控制灵活、可实现非线性约束等特点受到广泛关注。在此基础之上,针对于速度传感器运行、维护成本高,恶劣环境难以准确测量等问题,本文采用全阶自适应观测器控制算法替代传统的速度传感器进行转速闭环控制。然而,在电机长期运行过程中,电机参数发生失配会影响模型预测控制中电压矢量的选择,转速估计环节的误差也会导致模型预测控制出现偏差,造成电机运行性能下降。针对于电机参数失配所带来的问题,本文主要研究了基于超局部模型的感应电机模型预测控制方法以提升控制系统的鲁棒性。首先,本文对感应电机的数学模型进行介绍,并且基于感应电机在两相静止坐标系中的数学模型搭建模型预测控制系统,其中详细阐述模型预测控制的具体实现步骤。其次,考虑到安装传感器所存在的问题,研究了基于全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器控制方案,用于估计感应电机运行过程中的转速和磁链信息,其中介绍了反馈增益矩阵和转速自适应律的设计过程,同时提出在电机运行过程出现转速误差和参数不匹配的问题。为解决这一问题,引入超局部模型对传统模型预测控制进行改进,并且采用超局部滑模观测器对模型中的未知扰动量进行估计,其中定性分析了观测器的稳定性,以此提升系统的鲁棒性。最后,在Matlab/Simulink软件中对基于超局部模型的感应电机无速度传感器模型预测控制方法进行仿真验证,并且搭建了基于TMS320F28377D的实验平台,以对所提算法进行实验验证。仿真和实验结果表明,本文所研究的控制算法,不仅能够准确地估计电机运行转速和磁链信息,而且在电机参数失配和负载突变的情况下也能够保证系统稳定运行,与传统的模型预测控制相比较,此方案能够有效提升系统的鲁棒性。
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