Přejít k obsahu


Stavový regulátor založený na algoritmech prediktivního řízení doplněný dopředným modelem

Citace: JANOUŠ, Š., ŠMÍDL, V., PEROUTKA, Z. Stavový regulátor založený na algoritmech prediktivního řízení doplněný dopředným modelem. Plzeň : Západočeská univerzita, 2013. 24 s.
Druh: ZPRÁVA
Jazyk publikace: cze
Anglický název: Feed-Forward Guided state space controller based on Generalized Predictive Control
Rok vydání: 2013
Místo konání: Plzeň
Název zdroje: Západočeská univerzita
Autoři: Prof. Ing. Zdeněk Peroutka Ph.D. , Ing. Štěpán Janouš , Doc. Ing. Václav Šmídl Ph.D. ,
Abstrakt CZ: Cílem této práce je návrh a optimalizace řídicího algoritmu pro synchronní motory s povrchovými permanentními magnety na rotoru (PMSM), který je snadné implementovat a svými dynamickými vlastnostmi předčí konvenční řídicí strategie založené na PI regulátorech. Při návrhu tohoto algoritmu je využito GPC strategie (Generalized Predicitve control), která nabízí zajímavé řešení s výbornými dynamickými vlastnostmi, což je vykoupeno poměrně vysokou výpočetní náročností. Ta může být výrazně snížena řešením algoritmu GPC offline pro vybrané body oblasti pracovních otáček. Díky známé závislosti jednotlivých řešení na otáčkách jsou zbylé řešení pro celou oblast pracovních otáček získány aproximací. Výsledkem je velice jednoduchá struktura stavového regulátoru s adaptivním zesílením, která je díky své jednoduchosti vhodná pro snadnou implementaci. S použitím GPC vyvstává problém s dodržením pevně daných proudových a napětových omezení. Proto je navržené řízení doplněno o dopředný model (feed-forward) poskytující zadání (set-pointy) pro GPC regulátor. Nastavením penalizačních matic je možné přesně vymezit pracovní oblast pohybující se v blízkosti daných zadání. Díky tomu je navržená regulace schopná dodržet pevná proudová a napěťová omezení při zachování velice dobrých dynamických vlastností. Teoretické předpoklady a vlastnosti navrženého pohonu jsou ověřeny simulacemi a experimenty na postaveném laboratorním prototypu pohonu s PMSM o jmenovitém výkonu 10,7 kW. Výsledky experimentů s navrženou regulací jsou porovnány s konvenčním vektorovým řízením v kartézských souřadnicích využívajícím PI regulátory
Abstrakt EN: The aim of this work is the development and optimization of control algorithm for PMSM, which is easy to implement and is capable to overcome the dynamical control properties of convectional control strategies based on PI controllers. The design is based on GPC (Generalized Predictive control) which offers interesting solution with excellent dynamical properties, but with relatively high computational demands. This can be solved by computing the GPC algorithm offline for chosen speeds. Thanks to the knowledge of dependency of the solution on the speed, the solutions for the whole speed range are obtained by approximation. The result is relatively simple control architecture of the state space controller with adaptive gains, which is suitable for implementation. However with GPC, the control has difficulty with meeting hard voltage and current constraints that are imposed on the drive. Therefore the architecture of the controller is linked with Feed-forward model which provides set-points for GPC controller. Hence, with properly chosen penalization matrices, the GPC control operates only in close proximity of the set-point and improves over the feed-forward controller. Thanks to that, the designed control is capable to handle hard current and voltage constraints and preserve its very good dynamical properties at the same time. The theoretical conclusions are supported by simulations and experiments on the developed PMSM drive prototype of rated power of 10.7 kW. The experimental results also compare designed controller with conventional vector control.
Klíčová slova

Zpět

Patička