第
35
卷第
2
期
太原科技大学学报
Vo
l.
35
No.2
2014
年
4
月
JOURNAL
OF
TAIYUAN
UNIVERSITY
OF
SCIENCE
AND
四
CHNOLOGY
Apr.2014
文章编号
:1673
-2057(2014)02 -0110
-05
预测函数控制在感应电机调速系统中的应用
孟芳芳,邵雪卷,张井岗
(太原科技大学电子信息与工程学院,太原
030024
)
摘
要:针对感应电机调速系统,提出预测函数-内模双环控制。预测函数控制有计算量小、跟踪
速度快等优点,内模控制的参数调节方便,且能抑制参数变化在系统性能上影响,将两者原理有机结合,
通过分析感应电机数学模型,电流环采用内模控制,转速环采用预测函数控制。仿真结果表明,采用预
测函数一内模双环控制后,系统的动态,性和静态性能都得到明显改善。
关键词:预测函数控制;内模控制;感应电机;串级控制;矢量控制
中图分类号:TP2
73
文献标志码
:A
doi:
lO.
3969/j.
issn.
1673-2057.2014.02.007
感应电机是一类在电力传动系统中应用最为
广泛的电机,近年来,随着电力电子技术的发展,高
性能的感应电机调速控制系统研究得到国内外的
科研学者的青睐。
Richalet
与
Kuntz
等人在上个世
纪九十年代提出了属于第三代预测控制算法的预
测函数控制
(Predictive
Function
Control
,
PFC
)理论,
并将这一控制算法成功应用于实际的控制系统中,
取得了良好的控制效果[叫。预测函数控制可以解
决一般模型预测控制算法存在的控制输人不规律
的问题,因为它把控制输人量的结构做为核心问
题,同时还具有控制量计算方程简单、跟踪速度快、
鲁棒性强等优点。现在,预测函数控制以其优良的
控制性能已经被广泛应用于工业生产及军事等
领域
[3-5]
。
PFC
控制应用于快速跟踪控制系统中较为常
见的一种控制方法是
PFC-PID
串级控制,其控制的
基本思想是先是对
PID
的参数进行调节并拟合为
一个一阶的纯滞后系统,再把它做为一个广义的被
控对象由外环的
PFC
进行控制,以此得到优良的跟
踪效果及抗干扰能力[日]。但是因
D
控制器存在参
数调节较复杂、适应能力差的缺点。采用内模控制
对电机的电流调节器进行设计,可以取得良好的控
制性能
[8-10]
。周渊深在感应电机的调速系统中使用
双内模的控制方法,获得了比
PID
设计优良的动态
特性[
11]
。
相对于其他先进控制算法,预测函数控制具有
计算量小、跟踪速度快、鲁棒性强等优点,而内模控
制的参数调节方便,且能抑制参数变化在系统性能
上的影响,因此本文在感应电机的调速系统中采用
预测函数·内模控制的串级控制方法。速度外环与
电流内环分别采用预测函数和内模两种控制方法,
以使参数设计中的复杂性与随机性得到降低。由
仿真实验结果可以表明,采用本方法设计的系统在
动、静态两个方面的性能都有显著的提高。
1
感应电动机数学模型
在
M-T
坐标系下,感应电动机按转子磁链
ψr
定向的数学模型为:
U
M1
=
(R
,
+
向
)i
M1
-
川T1
+
P
如
r
UTJ =
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(2)
R
汇
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士旦
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M1
+
(p
+
艺
)ψr
(3)
收稿日期
:2013-10
-0
8
基金项目:山西省高校科技开发项目
(20111016
)
作者简介:孟芳芳
(1987
- )
,女,硕士研究生,主要研究方向为先进控制及其在电气传动中的应用。