基于carima模型gpc算法感应电机直接转矩控制

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1、6电机与控制学报基于CARIMA模型GPC感应电机直接转矩控制潘月斗，孔祥龙，交换机(北京科技大学信息工程学院北京市100083)GeneralizedPredictiveControlforCARIMAModelusedinInductionMotorDTCPANYue-dou,KONGXiang-longSchoolofInformationEnginerring,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,HaidianDistrict,Beijing100083,China66电机与控制

2、学报摘要：针对感应电机直接转矩控制在低速时转矩脉动大等缺点，本文首次提出了一种基于CARIMA模型的广义控制算法，并使其应用于感应电机的直接转矩控制。该算法直接作用于直接转矩控制中的转速控制，不依赖于电机的具体模型，通过系统辨识与参数估计获得算法模型参数，具有在线辨、滚动优化和对模型的要求不高等优点。通过仿真表明，此算法提高了感应电机直接转矩控制的控制精度和低速性能。关键词：广义预测控制；直接转矩控制；感应电机ABSTRACT:InordertoovercomethedrawbacksofinductionmotorinDirec

3、tTorqueControl,thatithaslargetorqueripplesatlowspeed,ageneralizedpredictivecontrolmethodbasedonCARIMAmodelisfirstlyproposedinthispaper,andbeusedintheDTCofinductionmotor.themethodisdirectlyusedinspeedcontrolofDTC,anddoesn’tdependonthedetailmodelofinductionmotor.Itgetsa

4、lgorithmmodelparameterfromthesystemidentificationandparameterestimation,andhastheadvantagesofonlineidentification,rollingoptimizationandlowreqirementformodel.SimulationresultsshowthatthemethodhasimprovedControlaccuracyandlowspeedperformance..KEYWORDS:GPC；DTC；induction

5、motor66电机与控制学报1引言1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了直接转矩控制（DTC），它是基于离散电压和六边形磁链矢量的直接矩阵控制理论，与其它控制方法相比具有以下特点：1）直接转矩控制直接在定子坐标下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的转矩和磁链。2）直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，在定子电阻已知的情况下就可以把它检测出来。3）直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型和控制其各物理量，使问题简单明了。直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点，但是，传统的

6、直接转矩控制存在下面一些问题：低速时电流和转矩脉动大；开关频率不固定。预测控制是20世纪70年代后期产生以计算机为基础的控制算法，预测现在比较流行的算法包括有：模型算法控制（MAC）；动态矩阵控制（DMC）；广义预测控制（GPC）。1987年Clarke等人提出了提出了一种重要的预测控制算法——广义预测控制（GPC），它基于传统的参数模型，因而模型参数少，保留了自适应控制的优点，具有更强的鲁棒性。其在生产过程中的控制主要包括多步预测、动态优化和反馈校正等策略。所以预测控制受到了控制理论界和工业控制界的重视。预测控制作为一种有效的控

7、制算法，已被大量的仿真和实际应用所证实。它是不断滚动的局部优化，而非全局最优，这种类型的算法对模型没有先验知识的要求，能实现对系统的优化控制，且能在一定程度上克服系统的不确定性，增强系统的鲁棒性。本文使用基于CARIMA模型的预测控制算法，对感应电机进行控制。在直接转矩控制的基础上，预测控制电机转速，这样不仅具有直接转矩控制的各种优点，同时广义预测控制算法的使用降低了电机直接转矩控制系统的低速脉动。2CARIMA模型及控制率推导2.1CARIMA模型：（1）其中、和是后移算子66电机与控制学报的多项式；其中和分别表示受控系统的输入

8、量和输出量；表示差分算子；表示均值为零、方差为的白噪声。假定系统的时间延迟为，当然如果，则只需令多项式中的前项系数为0即可。下面的推导中令。2.2GPC最优控制率推导系统设定值为，在多数工业生产过程中其为恒定值。为使当前时刻的输出尽量平稳达到设定值