發(fā)布時間：2025-04-11 03:06

　　模型預(yù)測控制(MPC)具有比經(jīng)典PID控制更優(yōu)秀的動態(tài)性能,但長期以來由于計算量問題無法應(yīng)用到快速系統(tǒng)中。顯式模型預(yù)測控制(EMPC)的提出為解決計算量問題提供了思路,其成功應(yīng)用對提升PMSM動態(tài)性能具有重要意義。本文主要針對PMSM的EMPC進行以下方面的研究:首先,建立PMSM數(shù)學模型,給出PMSM矢量控制策略,重點對傳統(tǒng)級聯(lián)型PI控制器進行分析,通過理論分析得出對于小慣量系統(tǒng)級聯(lián)結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)系統(tǒng)高動態(tài)響應(yīng)。為進一步提高系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng),提出采用非級聯(lián)型結(jié)構(gòu)預(yù)測控制器實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制,并詳細推導(dǎo)給出PMSM預(yù)測模型。其次,電機驅(qū)動控制系統(tǒng)存在最大工作電流和最大電壓兩種約束,對MPC和PI兩種控制方法的處理過程進行對比分析,得出PI限幅方式處理并非最優(yōu)。為進一步解決MPC約束問題,提出采用EMPC將系統(tǒng)約束轉(zhuǎn)換為線下二次規(guī)劃問題,并詳細推導(dǎo)其求解方法。根據(jù)系統(tǒng)控制目標和預(yù)測模型,給出包含轉(zhuǎn)速誤差、q軸電流、控制增量等變量的EMPC代價函數(shù)形式。得出閉環(huán)系統(tǒng)的極點分布規(guī)律,并以此進行EMPC穩(wěn)定性分析,確定控制器三個關(guān)鍵參數(shù)的整定方法。通過MATLAB進行仿真分析,對上述推導(dǎo)結(jié)果進行驗證。然...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖3-19EMPC仿真結(jié)構(gòu)圖

圖3-19EMPC仿真結(jié)構(gòu)圖仿真參數(shù)如下：采樣時間1/10000s，取J=0.6kg·m2，其他電機參數(shù)參照表3-1，預(yù)測模型采用式(2-32)，預(yù)測時域Np=5，控制時域Nc=1，代價函數(shù)系數(shù)采用γd=100，γq=0.2，γω=2500，γu=0.08，仿真軟....

圖3-20PI仿真結(jié)構(gòu)圖

圖3-20PI仿真結(jié)構(gòu)圖.6.1階躍響應(yīng)的仿真結(jié)果EMPC系統(tǒng)速度給定：0s時給定信號為0到120rad/s的階躍信號，0.7s時定信號疊加120rad/s到0的階躍信號。仿真實驗的結(jié)果如圖3-21所示。

圖4-1添加幅值可變的高斯白噪聲

圖4-1添加幅值可變的高斯白噪聲選定轉(zhuǎn)動慣量J=0.6kg·m2，0s時速時突加50N·m的負載轉(zhuǎn)矩，觀察存在測

圖4-22外加積分環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)

也就是說這個轉(zhuǎn)速差是一種靜差，很容易聯(lián)想到積分可以消除靜差。根據(jù)反饋控制的思想，可以在速度給定信號中添加給定與轉(zhuǎn)速的積分環(huán)節(jié)，只要存在速度靜差，給定速度就會一直增加，直到達到目標轉(zhuǎn)速。圖4-22給出了Simulink中外加積分環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖，we_ref是轉(zhuǎn)....

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