永磁同步电机系统的无模型自适应预测控制

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永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)机械性能优越,带负载能力强,具有操作简易、损耗低、效率高等优势,已在机械制造、车辆配件生产、化学化工等领域得到广泛应用。在电机控制中,控制精度是衡量电机控制方法优劣的一个重要指标,也是反映由其驱动的各类设备控制性能的重要指标。因此,为提高电机控制精度,本文设计了适用于PMSM系统及网络通信传输下PMSM系统的控制方案,主要研究内容和创新点叙述如下:1.针对一类具有强耦合、负载不确定和外界干扰的PMSM系统,研究了基于无模型自适应预测控制(model-free adaptive predictive control,MFAPC)问题,并提出了一种新颖的MFAPC方案来实现有外界扰动的PMSM系统的速度追踪任务。所提出控制方案的主要优势在于仅使用了受控系统的输入/输出(input/output,I/O)数据,并且对外界干扰具有较强的鲁棒性。此外,还讨论了闭环系统跟踪误差的收敛性以及有界输入有界输出(bounded input bounded output,BIBO)的稳定性。最后,通过与传统的PI控制方案、原型无模型自适应控制(model-free adaptive control,MFAC)方案的仿真结果相比较,验证了所提出MFAPC方案的有效性和优越性。2.针对具有数据包丢失等通信约束的一般非线性网络控制系统(networked control systems,NCSs),研究了基于事件触发无模型自适应预测控制(event-triggered model-free adaptive predictive control,ET-MFAPC)问题,并提出了一种新的带有数据丢失补偿的ET-MFAPC方案来完成跟踪期望输出任务。所提出控制方案的主要优势在于具有预测功能,节约通信资源,事件触发条件简单,且其伪偏导数估计算法是一种实时在线估计算法。此外,还讨论了闭环系统跟踪误差在均方意义上的一致有界性。最后,将所提出控制方案应用于PMSM控制系统,验证了所提出ET-MFAPC算法的有效性。
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