基于预测控制的电梯永磁曳引机无称重传感器起动策略研究

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1、硕士学位论文基于预测控制的电梯永磁曳引机无称重传感器起动策略研究RESEARCHONCONTROLTECHNIQUEOFWEIGHT-TRANSDUCERLESSELEVATORPERMANENTTRACTIONMACHINEBASEDONMODELPREDICTIVECONTROL徐进哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM921学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于预测控制的电梯永磁曳引机无称重传感器起动策略研究硕士研究生：徐进导师：王高林教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月

2、授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCONTROLTECHNIQUEOFWEIGHT-TRANSDUCERLESSELEVATORPERMANENTTRACTIONMACHINEBASEDONMODELPREDICTIVECONTROLCandidate：XuJinSupervisor：Prof.WangGaolinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciali

3、ty：ElectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要永磁同步曳引机因其低转速大转矩、高功率密度以及可实现无机房等诸多优点，将更为广泛地应用在电梯系统中。但如果曳引机在起动过程中所提供的电磁转矩不足以快速平衡不确定的负载转矩，曳引系统就会发生溜车现象。因为采用无减速器直驱方式，曳引轮若发生

4、倒溜，其倒溜距离会直接反映在轿厢上。称重传感器由于信号易受干扰会导致起动误补偿和鲁棒性差等缺点，于此同时，为了降低电梯控制系统的整体成本，低分辨率的光电编码器价格较低廉，仍广泛使用。因此，本文对基于较低分辨率编码器且无轿厢重量反馈的直驱式永磁同步曳引机防倒溜起动控制进行研究。在分析永磁曳引电机、电梯曳引系统起动转矩补偿以及预测控制发展现状的基础上，建立直驱式电梯曳引机数学模型，并分析曳引轮所受转矩的特性。在此基础上，根据曳引轮转矩模型的不确定、非线性和强扰动等特性，论证了采用改进预测控制的直驱式电梯无称重传感器起动策略的必要性和优越性。为了减轻轿厢溜车程度以提高乘梯舒适性，对无

5、静差预测控制电梯防倒溜起动策略进行研究。针对曳引轮转矩特性产生的预测模型失配问题，引入模型校正环节来重新匹配预测模型，从而消除稳态速度误差。将转速估计值引入到速度预测环节作为速度预测初值，因此无需在价值函数中再对预测速度进行校正，可以大幅减小算法计算量。并对所提出方法的稳定性进行分析，阐明了控制参数的选取方法。为了进一步提高曳引系统起动性能，研究基于扩张状态观测器和非线性微分跟踪器的增强型预测控制电梯防倒溜起动策略。采用扩张状态观测器对未知广义扰动引起的失配预测模型进行校正，同时通过非线性微分跟踪器获取滞后小且平滑精确的速度反馈信息，以提高扩张状态观测器的性能。分析了扩张状态观

6、测器的稳定性及参数优化原则，给出了非线性微分跟踪器的参数设计方法。最后，在Matlab/Simulink仿真平台和11.7kW无齿轮永磁同步曳引机实验平台上，验证了所研究策略的电梯起动防倒溜性能。在通过低分辨率位置信息并不使用称重传感器的情况下，在不同负载情况下，将两种预测控制策略和PI控制进行了对比试验，验证了无静差预测控制和增强型预测控制策略可以实现更好的电梯起动防倒溜性能。根据实验结果，对研究的两种策略进行对比分析。关键词：永磁曳引机；防倒溜控制；预测控制；扩张状态观测器；非线性微分跟踪器；乘梯舒适性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPermanentm

7、agnetsynchronoustractionmachines,duetohightorqueatlowspeed,highpowerdensity,nomechanicalroomandmanyotheradvantages,areincreasinglyusedinapplicationsoftheelevatordrivesystem.However,iftheelectromagnetictorquegeneratedbythetractionmachinecannottimely