Ключові слова
двигун постійного струму
відпрацювання кутової швидкості
ПІ-регулятор
Як цитувати
Анотація
Представлено результати порівняльного дослідження двох систем керування кутовою швидкістю двигуна постійного струму з постійними магнітами: двоконтурної на основі ПІ-регуляторів, та одноконтурної системи, розробленої на основі методів прогнозного керування. Дослідження виконано методом математичного моделювання для випадку відпрацювання заданих траєкторій кутової швидкості. Показано, що за умов відомих параметрів регулятор на основі прогнозного керування, розроблений як система з одним входом та одним виходом, на відміну від системи з ПІ регуляторами та компенсаціями похідних від сигналу завдання, не забезпечує асимптотичного відпрацювання заданих траєкторій зміни кутової швидкості. Характер перехідних процесів при компенсації дії постійного невідомого моменту навантаження є подібним, обидві системи забезпечують астатичне регулювання кутової швидкості та рівень показників якості керування. Встановлено, що у випадку введення в об’єкт керування (двигун постійного струму) варіації моменту інерції, рівні динамічної похибки при відпрацюванні заданої траєкторії стають співрозмірними для обох систем керування. На відміну від системи на основі ПІ-регуляторів, регулятор на основі прогнозного керування не потребує вимірювання струму якоря та забезпечує покращену динаміку в режимах обмеження напруги.
Посилання
E. F. Camacho, C. Bordons. Model Predictive Control. Springer, 1998. DOI: https:// doi.org/10.1007/978-1-4471-3398-8
Yongsoo Cho, Yeongsu Bak, and Kyo-Beum Lee. Torque-Ripple Reduction and Fast Torque Response Strategy for Predictive Torque Control of Induction Motors. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017.
V. Wisniewski, E. Maddalena, and R. Godoy. Discrete-time regional poleplacement using convex approximations: Theory and application to a boost converter. Control Engineering Practice, Vol. 91, P. 104102, 2019.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2019.07.020
Sergio Vazquez, Abraham Marquez, Ricardo Aguilera, Daniel Quevedo, Jose I. Leon, and Leopoldo G. Franquelo. Predictive Optimal Switching Sequence Direct Power Control for Grid Connected Power Converters. IEEE Transactions on control Systems Technology, IEEE, 2015. DOI: https:// doi.org/10.1109/TIE.2014.3251378
Sergio Vazquez, Abraham Marquez, Ricardo Aguilera, Daniel Quevedo, Jose I. Leon, and Leopoldo G. Franquelo. Predictive Optimal Switching Sequence Direct Power Control for Grid Connected Power Converters. IEEE Transactions on control Systems Technology, IEEE, 2015. DOI: https:// doi.org/10.1109/TIE.2014.3251378
Guoqiang Li and Daniel Gorges. Hybrid Modeling and Predictive Control of the Power Split and Gear Shift in Hybrid Electric Vehicles. IEEE Transactions on control Systems Technology, Pp. 978–983. IEEE, 2019.
Dehua Shi, Shaohu Wang, Yingfen Cai, and Long Chen. Stochastic Predictive Energy Management of Power Split Hybrid Electric Bus for Real-World Driving Cycles. Automotive Engineering Research Institute, Pp. 61700–61713, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2876147
Satyabrata Sahoo, Bidyadhar Subudhi, Gayadhar Panda. Optimal Speed Control of DC Motor using Linear Quadratic Regulator and Model Predictive Control. IEEE, 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/EPETSG.2015.7510130
Lafta E. J. Alkurawy, Nisreen Khamas. Model Predictive Control for DC Motors. International Scientific Con-ference of Engineering Sciences, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/ISCES.2018.8340528
Siddhesh Dani, Dayaram Sonawane, Deepak Ingole, Sanjaykumar Patil. Performance Evaluation of PID, LQR and MPC for Motor Speed Control. 2nd International Conference for Convergence in Technology (I2CT), 2017.
DOI: https://doi.org/10.1109/I2CT.2017.8226149
Yongchang Zhang, Haitao Yang and Bo Xia. Model Predictive Control of Induction Motor Drives: Torque Control versus Flux Control. IEEE Transactions on Industry Application, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/IPEMC.2016.7512314
Yongchang Zhang and Haitao Yang. Model-Predictive Flux Control of Induction Motor Drives With Switching Instant Optimization. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2015.
DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2015.2423692
Ahmed G. Mahmoud A. Aziz, Hegazy Rez and Ahmed A. Zaki Diab. Robust Sensorless Model-Predictive Torque Flux Control for High-Performance Induction Motor Drives. MDPI Mathematics, 2021.
S. Almér, D. Frick, G. Torrisi, and S. Mariéthoz. Predictive converter control: Hidden convexity and real-time quadratically constrained optimization. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2019.2963253
P. Zometa, M. Kögel, T. Faulwasser, and R. Findeisen. Implementation aspects of model predictive control for embedded systems. American Control Conference (ACC), Pp. 1205–1210. IEEE, 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/ACC.2012.6315076
Popovych M.H., Peresada S.M., Kolomiyets D.N. Control of a direct current tracking electric drive based on indirect estimation of angular velocity. Visnyk Kharkivskoho derzhavnoho polytekhnichnoho universytetu. 1999. Vol. 61. Pp. 43–48.
S. Richter, S. Mariethoz and M. Morari. High-speed online mpc based on a fast gradient method applied to power converter control. Proceedings of the 2010 American Control Conference. Pp. 4737–4743. IEEE, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/ACC.2010.5531095
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2023 С.М. Ковбаса, Є.В. Коломійчук