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一、基本信息：

沈陽工業(yè)大學(xué)·電氣工程學(xué)院，研究方向：伺服電機(jī)控制

發(fā)表于IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics

影響因子：5.5

二、論文內(nèi)容簡介

本文針對PMSM提出了一種基于降階廣義比例積分觀測器的魯棒諧振無差拍預(yù)測電流控制（RRDPCC）方法。首先，分析了參數(shù)失配產(chǎn)生的非周期性不確定性和逆變器非線性引起的周期性電流諧波。然后，考慮周期性和非周期性擾動，建立了精確的PMSM數(shù)學(xué)模型。其次，在電流預(yù)測模型中嵌入諧振多項(xiàng)式，并證明該多項(xiàng)式能有效抑制周期性電流諧波。第三，利用降階廣義比例積分（GPI）觀測器來跟蹤參數(shù)失配引起的非周期集總擾動。此外，還提供了觀測器的穩(wěn)定性分析。因此，所提出的RRDPCC方法對非周期性和周期性擾動都具有魯棒性。

三、研究背景

模型預(yù)測控制具有處理非線性和多約束的能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在目標(biāo)函數(shù)下的最優(yōu)控制。無差拍預(yù)測電流控制（DPCC）作為連續(xù)集模型預(yù)測控制（CCS-MPC）的一種形式，利用PMSM離散時(shí)間預(yù)測模型計(jì)算出最優(yōu)連續(xù)電壓，具有恒定的開關(guān)頻率、快速的動態(tài)響應(yīng)和低電流紋波。

然而，DPCC的性能對電機(jī)參數(shù)非常敏感。參數(shù)失配會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)電流誤差，甚至導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。由于溫度漂移、磁飽和或正常老化，參數(shù)不匹配是不可避免的。同時(shí)，由于逆變器非線性引入周期性電壓擾動，導(dǎo)致電流諧波和轉(zhuǎn)矩脈動，最終使DPCC性能惡化。因此，抑制由于逆變器非線性導(dǎo)致的周期性擾動是必要的。

 四、創(chuàng)新內(nèi)容與工程應(yīng)用價(jià)值

本文提出了一種基于降階GPI觀測器的RRDPCC方法。創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下：1）逆變器的非線性會導(dǎo)致常規(guī)DPCC無法抑制的周期性正弦擾動，導(dǎo)致電流諧波和轉(zhuǎn)矩脈動。為此，將與擾動頻率相同的諧振多項(xiàng)式嵌入到電流預(yù)測模型中，建立無差拍諧振預(yù)測電流控制器，該控制器可抑制周期性正弦擾動，從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的電流輸出。2）進(jìn)行了參數(shù)靈敏度分析，評估PMSM參數(shù)失配對系統(tǒng)控制性能的不利影響，從而導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)電流誤差。本文引入一種降階GPI觀測器來補(bǔ)償非周期集總擾動，有效地消除了穩(wěn)態(tài)電流誤差，提高了系統(tǒng)的魯棒性。

總之，所提出的RRDPCC在面對非周期性和周期性擾動時(shí)表現(xiàn)出良好的電流跟蹤能力和擾動抑制能力。

五、基于靈思創(chuàng)奇設(shè)備

為了檢驗(yàn)算法性能，將常規(guī)DPCC、DPCC+ESO和所提出的RRDPCC方法分別在靈思創(chuàng)奇的Links-Box半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺上實(shí)現(xiàn)。

首先在Simulink中創(chuàng)建仿真模型，并加入I/O模塊，完成相應(yīng)硬件參數(shù)的配置，將編譯后的代碼下載至仿真機(jī)內(nèi)，通過RT-Sim軟件的控制面板不斷調(diào)節(jié)控制器各項(xiàng)參數(shù)操控電機(jī)，并實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)

此平臺提供了非常方便的控制算法實(shí)現(xiàn)和快速驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)平臺，為我們縮短了大量的研發(fā)時(shí)間，實(shí)時(shí)性好，可靠性高。