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基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制

肖会芹 邓鲸昌 何静 贾林

肖会芹, 邓鲸昌, 何静, 贾林. 基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制[J]. 制造技术与机床, 2023, (4): 64-71. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.010
引用本文: 肖会芹, 邓鲸昌, 何静, 贾林. 基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制[J]. 制造技术与机床, 2023, (4): 64-71. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.010
XIAO Huiqin, DENG Jingchang, HE Jing, JIA Lin. Incremental model predictive of PMSM based on sliding mode disturbance observer[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (4): 64-71. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.010
Citation: XIAO Huiqin, DENG Jingchang, HE Jing, JIA Lin. Incremental model predictive of PMSM based on sliding mode disturbance observer[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (4): 64-71. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.010

基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.04.010
基金项目: 国家自然科学基金(62173137)
详细信息
    作者简介:

    肖会芹,女,1977年生,博士,教授,主要从事鲁棒控制、网络控制、电力系统稳定性分析等方面的研究工作。主持及参与国家自然科学基金以及教育厅基金项目科研项目多项,已发表相关学术论文20余篇。E-mail: xiaohq_610@126.com

    通讯作者:

    贾林,男,1988年生,博士,研究方向为复杂机电系统感知与智能控制。E-mail: jialin@hut.edu.cn

  • 中图分类号: TM341

Incremental model predictive of PMSM based on sliding mode disturbance observer

  • 摘要: 针对永磁同步电机模型预测控制在强扰动下的控制性能降低,及非增量式预测模型存在静态误差等问题,提出一种基于滑模扰动观测器的永磁同步电机转速-电流单环增量式模型预测控制方法。首先,基于永磁同步电机在同步旋转坐标下的数学模型和模型预测控制的原理,设计了转速-电流单环增量式模型预测控制器以消除静态误差。然后,设计电流限幅器,以保证电机工作于电流约束内。最后,设计滑模扰动观测器对负载扰动进行观测,用于前馈补偿控制,并证明观测器的稳定性。仿真结果显示,所设计的观测器能快速、准确地观测到负载转矩的变化,所提出的单环控制器具有良好的动态性能。与传统PI控制及非增量式模型预测控制进行仿真对比,所提方法具有超调小、抗干扰能力强等优点。

     

  • 图  1  模型预测控制结构框图

    图  2  PMSM控制系统框图

    图  3  不同负载转矩模拟曲线与观测曲线对比

    图  4  不同负载转矩下SMDO的有无转速响应对比

    图  5  空载启动与变速响应曲线

    图  6  转速给定值与实际值差值曲线

    图  7  不同控制方法下转速响应曲线

    表  1  永磁同步电机参数

    电机参数数值
    电机极对数np4
    定子电阻Rs0.338
    定子电感Ls/mH1.515
    永磁体磁链Ψf/Wb0.088 4
    额定转速nN/( r/min)3 000
    转动惯量Jr/( kg·m2)1.11e-3
    额定转矩TN/(N·m)6
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  • 收稿日期:  2023-01-04
  • 录用日期:  2023-02-16

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