異步調(diào)速電機(jī)無速度傳感器模型預(yù)測控制

由于只需基于當(dāng)前k時刻的測量值以及估計值就可以計算i5o，所以使用式(10)計算Te(k+l )的優(yōu)點在于避免了傳統(tǒng)MPC算法中為獲取Te(k+l )而對is(k+l)進(jìn)行的7次計算。這樣在改進(jìn)的MPC算法中首先根據(jù)式((9)計算得到i5o，而且只需計算一次;然后再循環(huán)7次來根據(jù)式(11)預(yù)測}5(k+l)，進(jìn)一步利用式(10)預(yù)測Te(k+l );{zh1}基于qrs(k+l)和Te(k+l )完成式((5)中目標(biāo)函數(shù)G的計算。由于qrs(k+l)通過簡單的電壓模型就可以預(yù)測，所以相比需要預(yù)測is(k+l)的傳統(tǒng)MPC來說，改進(jìn)MPC的計算量顯著減小。

2.3速度自適應(yīng)全階觀測器   

根據(jù)調(diào)速電機(jī)模型式(1)可構(gòu)造異步調(diào)速電機(jī)全階觀測器的模型如式(12)所示:x+Bu+G(12)式中:分一T為觀測的定了電流和定了磁鏈;G是反饋增益矩陣;上標(biāo)“A”表示觀測值。在觀測器設(shè)計中，反饋增益矩陣G的選擇是一個難點，直接關(guān)系到觀測器的收斂性和穩(wěn)定性。此處G采用文獻(xiàn)}16}中提出的常數(shù)增益矩陣。

2.4控制延遲補(bǔ)償   

從式(3)可以看出，磁鏈、轉(zhuǎn)矩的預(yù)測基于當(dāng)前時刻測量的電流i5(k)以及觀測的磁鏈DVS (k)，但由于數(shù)字控制系統(tǒng)存在一拍延遲[2，7.an，所選擇的電壓矢量要到下一時刻，即k+1時刻才會被更新輸出，但此時的定了電流以及定了磁鏈已經(jīng)分別變?yōu)閕s(k+l)和}5(k+l)，因此為了xc一拍延遲的影響，應(yīng)該以k+l時刻的變量作為初值，對k+2時刻的變量進(jìn)行預(yù)測。具體補(bǔ)償措施是首先按式(3)對is(k+l)和qrs(k+l)進(jìn)行預(yù)測，然后基于is(k+l)和qrs(k+l )以及逆變器能提供的7種電壓矢量“;(k+l)來預(yù)測k+2時刻的狀態(tài)變量。由于調(diào)速電機(jī)的機(jī)械時問常數(shù)相對于電磁時問常數(shù)大很多，一般可認(rèn)為調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，即k+l (k)。從k+l到k+2時刻的預(yù)測與式(3)非常類似，只是向前推進(jìn)了一步，具體表示為考慮數(shù)字控制延遲補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)MPC算法的流程圖如圖4所示。從第3節(jié)的仿真以及實驗結(jié)果可以看出，經(jīng)過數(shù)字延遲補(bǔ)償后的系統(tǒng)的靜態(tài)性能得到明顯改善。