论文部分内容阅读
随着计算机控制技术与电力电子技术的发展,PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机)在加工制造业、新能源汽车和家电等领域都有着广泛的应用。在传统的PMSM控制系统中,矢量控制和直接转矩控制占据了主要地位。矢量控制系统需要进行矢量变换,结构较复杂、运算量大,而直接转矩控制也存在转矩脉动较大的问题。近些年,出现了一种新型的计算机在线优化控制算法-FCS-MPCC(Finite Control Set Model Prediction Current Control,有限集模型预测电流控制)。FCS-MPCC不需要控制对象精确的数学模型,对于存在非线性关系的控制对象也有较好的约束能力;另外,FCS-MPCC还能较好地减小电流和转矩脉动,提高系统的动态和稳态性能。一般情况下,FCS-MPCC控制系统中转速调节器采用PI等线性调节器,其鲁棒性较差,难以实现PMSM高性能控制。本文中将分数阶理论与滑模控制理论相结合,设计了FOISMC(Fractional Order Integral Sliding Mode Controller,分数阶积分滑模转速调节器),增强了系统鲁棒性并削弱了传统滑模控制中的抖振现象。速度和转子位置角的精确获取有助于实现电机的高性能控制,在传统的PMSM控制系统中,一般通过机械传感器测量得到,而机械传感器的应用不仅提高了系统成本,还降低了系统的可靠性。为此,本文设计了FOSMO(Fractional Order Sliding Mode Observer,分数阶滑模观测器),实现了转速和转子位置角信息的精确获取,提高了系统的控制性能。本文的研究内容包括:(1)研究模型预测电流控制算法,搭建模型预测电流控制系统模型,减小定子电流和转矩的脉动、增强系统鲁棒性。(2)研究积分型滑模控制器的设计方法,选取积分初始值保证系统全局鲁棒性,并采用新型趋近律减小抖振现象。研究负载观测器的设计方法,进一步增强系统抗负载扰动的能力。(3)在基于FOISMC的FCS-MPCC系统的基础上,设计转速FOSMO,以实现转速和转子位置角快速、准确地获取,并与整数阶滑模观测器和模型参考自适应观测器进行对比分析。