鲁棒滑模预测控制:PMSM驱动器的电流控制与扰动补偿

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本文针对电动驱动系统中永久磁同步电机(PMSM)的电流控制问题,着重探讨了在模型不确定性以及外界干扰存在的情况下,如何实现快速响应和强健性的控制策略。研究者Xudong Liu、Chenghui Zhang、Ke Li 和 Qi Zhang 来自山东大学控制科学与工程学院,他们在2016年5月13日首次提交了这篇论文,并在2017年7月2日进行了修订,最终于8月27日接受,于同年9月7日在线发表。 论文的核心贡献是提出了一种结合广义预测控制(Generalized Predictive Control, GPC)和滑模扰动补偿方法的鲁棒电流控制策略。GPC理论通常基于连续时间模型,该方法在设计时并未考虑扰动因素,这使得其在数字控制器中实现起来较为简便。然而,实际应用中,电机驱动系统经常面临如负载变化、电机参数漂移等不确定性,这些都可能导致控制系统性能下降。 为了克服这些问题,论文提出了一种改进的GPC,它能够在预测控制过程中考虑到这些扰动。通过引入滑模控制技术,能够有效地抑制扰动对系统的影响,提高控制系统的鲁棒性。滑模控制利用其固有的“无穷维”结构,能够实现对快速变化的动态环境有很好的适应性,确保在存在外部扰动时仍能保持系统稳定和高精度的电流控制。 在实施这一方法时,首先对电机模型进行建模,然后利用GPC的优化算法预测未来状态,制定出最优电流指令。在执行过程中,通过实时监测并补偿由扰动引起的误差,保持电流跟踪目标值。这种方法不仅提升了控制系统的响应速度,也显著增强了其抵抗外部干扰的能力,从而满足了电动驱动系统对于高性能和稳定性的要求。 这篇研究论文提供了一个实用且具有理论基础的解决方案,对于提升PMSM在电动驱动中的控制性能,尤其是在复杂工况下的应用具有重要意义。未来的研究可能继续探索如何进一步优化滑模补偿算法,以减少计算负担,或者将此方法推广到更广泛的电机类型中。