同步电动机多模态预测控制地研究-%27--.pdfVIP

第28卷增刊 信息与控制 V01．28，Supplement andControl 1999年8月 Information Aug·，1999 同步电动机多模态预测控制的研究。 孙鹤旭李练兵 (河北工业大学电气信息学院天津300130) 摘要研究同步电动机在位置、速度不同控捌模态下。采用璜测控制理论，将传动控制同题 转化为一十带约束的基于多模塑的L(璜涮控翻问题，解决同步电动机步进运动的动态跟踪特性 和稳态定位特性．仿真和实验结果证明了算法的正确性，系统不但具有很好的动态和静态特性，同 时具有很强的鲁棒性与抗干扰性． 关■调预测控制，同步电动机，电气传动，步进控制 1引言 现代传动控制理论与技术作为信息与物质的接El，近年来得到了深入发展．在国民经济与 科学进步中起到越来越重要的作用．同步电动机逐步成为电气传动中的核心电机，但由于结构 本身的复杂性。构成了一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，存在着建模复杂的问题：按传 统的传动控制方法系统非常复杂，对电机参数要求非常高，控制难以达到高性能． 现代控制理论与技术的应用推动了传动系统的发展，产生了许多新型传动控制方法．70 年代后期，在美、法等国的工业过程领域内出现了一类新型计算机控制算法，78年tRichalet首 次详细阐述了这类算法产生的机理“】，从此预测控制在工业中得到了广泛应用，形成了模型预 测、滚动优化、反馈校正三条原理上的基本框架咖．预测控制作为一种对模型要求低、鲁棒性 强，能够克服系统中存在的不确定性的新型计算机控制算法，为解决同步电动机的传动控制提 出了有利途径．同步电动机步进控制o】，不仅关心电机的转矩和转速，而且关心电机定、转子的 磁势位置．这一突破性转变与计算机数字控制算法产生了天然的联系．计算机数字控制、电力 电子的开关控制及同步机的位置控制，构成了离散控制的本质，从离散控制出发建立传动系统 的模型是极其复杂的，建立电机的预测模型可使系统得以简化．基于非参量模型的传动控制方 法开辟了传动控制一个新的研究领域． 本文建立丁基于单阶跃响应的电动机预测模型，将位置和速度最优控制问题转化为一个 带约束的基于L”指标的预测控制问题．通过在线滚动优化和反馈校正，解决系统稳态定位与 动态跟踪特性，避免控制中失步与追逐．L”范数性能指标考虑最大偏差极小化，按其设计的同 步机预澍控制系统，不但具有很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 2．1同步电动机步进控制 与其他电动机相比，同步电动机具有定位的特性，定子磁势Fl与转子磁势F，同步旋转， ·河北省自然科学基垒资助项目 信息与控制 28卷 二t=薏，；2=瓦at，．．‘靠=薏口15赁，42=瓦”一4Ⅳ。百 (4)‘4’ 《I+，] 考虑上”范数性能指标，取优化时域尸，当肘=1时，则 d=min (7) 0 e--Au(k)0。 式中。为位置预测误差矢量，yr强)为位置的期置跟踪值，且 f；Lo)一P，。(^) (8) 任)一[■强+1)…yr强+，)r (9) 孙鹤旭蔷：同参电璃机多摸态援舅控制的研究 3同步电动机速度模态三。预测控制 3．1速度模态预测控制 速度模态是以转子速度为密切关注对象，建立