永磁同步电机调速系统新型模型预测控制

徐 楠, 吕 彦, 谢后晴

(中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221008)

永磁同步电机调速系统新型模型预测控制

徐 楠, 吕 彦, 谢后晴

(中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221008)

传统PI控制器在指令信号及负载发生变化时不能很好地兼顾系统响应的快速性与稳定性。为解决该问题，将模型预测控制用于调速系统电流内环的设计，从而可获得较传统PI控制更小的电流纹波。速度外环采用指数趋近律设计速度滑模控制器来替代传统的PI控制器。由于速度环采用滑模变结构控制，可使得系统在具备较快电流响应速度的基础上，速度抗扰性能也得到改善。最后对该方法进行仿真与试验验证，证明了该方法的可行性与有效性。

永磁同步电机;模型预测控制;滑模变结构控制;指数趋近律

0 引 言

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于具有结构简单、转动惯量小、效率高和控制性能好等优点，被广泛应用于中小功率交流调速系统[1-3]。目前大多数的PMSM调速系统，电流内环与速度外环均采用PI控制。该种控制简单易行，但由于是线性调节器且存在积分饱和、系统约束不好处理的问题，限制了系统的动态响应能力和抗干扰性能，制约了其在高性能控制场合的应用[4-7]。

为了改善PMSM调速系统的控制性能，国内、外学者提出了多种新型的控制方法，如滑模变结构控制、模糊控制、自适应控制、反馈线性化控制及模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)等[8-12]。其中MPC通过对系统未来状态的预测，可求解出系统的最优控制量，被广泛应用于交流调速场合[13]。……