表面贴装永磁同步电机系统的稳健预测速度控制

永磁同步电机(PMSM)系统因其高功率密度和高效率而得到广泛应用。数字控制系统已被应用于提高PMSM系统的性能。比例积分控制作为一种直接有效的控制方法，已在微处理器上实现，以操纵永磁同步电机系统。

但是，PMSM是一个可变参数的非线性系统，这意味着线性比例积分(PI)控制器无法充分发挥PMSM系统的性能。因此，针对PMSM系统提出了许多现代控制策略，包括基于模型的预测控制、滑模控制和内模控制。

福建物质结构研究所王凤祥博士课题组在IEEETransactionsonEnergyConversion发表的研究中提出了一种基于滑模梯度下降扰动观测器的自适应趋近律滑模预测速度控制(GD-SMPC+ARL)以提高表面贴装永磁同步电机(SPMSM)系统的鲁棒性和跟踪性能。

研究人员发现，基于连续控制集模型的预测控制(CCS-MPC)通过减少速度和电流纹波比有限控制集MPC(FCS-MPC)具有优势，并且对参数不确定性和外部干扰更敏感。滑模控制(SMC)是众所周知的变结构系统之一，由于其对参数不匹配和外部干扰的鲁棒性而得到了广泛的应用。

通过将预定义的滑模趋近律引入CCS-MPC的代价函数中，可以控制MPC系统的动态特性。然而，由于不连续的符号函数，颤振现象被引入CCS-MPC。

研究人员通过将集总干扰表示为q轴电流的系数，提出了一种带干扰的SPMSM模型。

此外，他们通过在梯度下降扰动观测器(GDDO)中引入滑模项，设计了一种滑模梯度下降扰动观测器(SM-GDDO)。在每个采样周期，SM-GDDO补偿了SPMSM模型的不确定性。设计了一种自适应趋近律来加快收敛速度​​并同时降低颤振水平。

在提出的预测模型和估计的干扰项的基础上，研究人员通过采用自适应趋近律和线性预测滑动面定义了GD-SMPC+ARL的成本函数。在为每个控制周期应用优化的控制输入时会考虑当前约束。

研究人员在基于Zynq的硬件原型上进行了实验，实验结果验证了所提方法在跟踪方面优于滑模预测速度控制(SMPSC)和基于扩展状态滑模观测器的滑模控制(SMC+ESMDO)。性能、负载扰动性能和参数鲁棒性。