基于分數(shù)階轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的永磁同步電機模型預測控制系統(tǒng)研究.pdf

1、對于PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步電機)驅(qū)動系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)控制方法主要有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種方法。其中基于定子電流的矢量控制由于固有的電流內(nèi)環(huán)使得系統(tǒng)響應較慢;而直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)雖然響應快但其轉(zhuǎn)矩脈動大的缺陷，嚴重影響了其運行性能。FCS-MPC(Finite Control Set Model Predictive Control，有限控制集模型預測控制)是近年來出現(xiàn)的一

2、種高性能控制算法。FCS-MPC基于模型預測控制原理，是一種在線優(yōu)化控制算法，該方法概念簡單，具有較強約束處理能力，并能同時考慮存在的非線性因素。通常情況下PMSM FCS-MPC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)采用的是常規(guī)PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其控制精度的魯棒性較差。因此，采用更先進的控制策略來設計PMSM轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器具有重要意義，其中采用分數(shù)階控制器的策略成為近幾年的研究熱點。
　　分數(shù)階微積分理論是整數(shù)階微積分理論的推廣和擴展，具有以下優(yōu)勢:
　

3、　(1)分數(shù)階微積分具有全局性;
　　(2)分數(shù)階微積分能夠更加精確的描述實際系統(tǒng)的動態(tài)行為，使得數(shù)學建模更接近實際系統(tǒng);
　　(3)分數(shù)階微積分算子具有記憶性和遺傳性。近些年，將分數(shù)階理論應用到現(xiàn)代控制理論中來產(chǎn)生了分數(shù)階控制器，在繼承和發(fā)揚傳統(tǒng)控制器優(yōu)點的同時，利用分數(shù)階微積分特有的性能，可以改善和彌補傳統(tǒng)控制器的缺點和不足，使得所設計的控制器具有分數(shù)階和傳統(tǒng)控制器的雙重優(yōu)點。
　　主要研究內(nèi)容分為以下幾個方面:<

4、br>　　(1)基于傳統(tǒng)PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，設計PMSM模型預測電流控制系統(tǒng)，并和傳統(tǒng)的矢量控制系統(tǒng)進行對比分析。
　　(2)在PMSM模型預測電流控制系統(tǒng)下設計分數(shù)階積分滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和分數(shù)階終端滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并從滑模到達時間、收斂時間及減小抖振等方面對比分析分數(shù)階滑模控制器和整數(shù)階滑?？刂破鞯膬?yōu)缺點。
　　(3)在考慮電機參數(shù)變化及外部擾動的不確定的情況下，設計了擴展分數(shù)階滑模擾動觀測器，并與分數(shù)階終端滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器構成一