طراحی و ساخت درایو موتور سنکرون آهن‌ربای دائم سطحی به روش پیش‌بین مستقل از مدل جریان و سرعت و رؤیتگر غیرخطی اغتشاش با رویکرد مقاوم نسبت به تغییرات پارامتر و اغتشاش
الموضوعات :
محمدباقر سپهکار
1
(دانشكده مهندسی برق و كامپیوتر، دانشگاه کاشان)
ابوالفضل حلوایی نیاسر
2
(دانشكده مهندسی برق و كامپیوتر، دانشگاه کاشان)
الکلمات المفتاحية: موتور سنکرون آهن‌ربای دائم, کنترل پیش‌بین مستقل از مدل, رؤیتگر غیرخطی اغتشاش, کنترل پیش‌بین جریان و سرعت,
ملخص المقالة :
در کنترل درایو موتورهای سنکرون آهن‌ربای دائم (PMSM)، سیستم کنترل باید برای کار در شرایط مختلف و در مواجهه با تغییرات پارامترهای موتور و اغتشاشات ناشناخته خارجی طراحی شود. برای ارتقای عملکرد درایو این موتور، در این مقاله روشی تحت عنوان کنترل پیش‌بین مستقل از مدل جریان و سرعت (MFPCSC) پیشنهاد شده است. این روش فقط از ورودی و خروجی سیستم استفاده می‌کند، پارامترهای موتور را در کنترل درایو دخیل نمی‌کند و نسبت به تغییرات پارامترهای موتور مقاوم است. در حالی که روش‌های مرسوم کنترل پیش‌بین مستقل از مدل، نیازمند تنظیم چندین پارامتر کنترلی هستند، در این مقاله برای بهبود عملکرد سیستم درایو این موتور و مقاوم‌نمودن آن به تغییرات پارامترها و اغتشاشات خارجی، روش کنترل پیش‌بین مستقل از مدل ارائه‌شده بر اساس رؤیتگر غیرخطی اغتشاش (NDO) طراحی می‌شود. این روش می‌تواند با دقت و پایداری بیشتری، اغتشاشات سیستم را تخمین بزند و حجم محاسبات آن کم است. نتایج شبیه‌سازی و آزمایش عملی روش پیشنهادی MFPCSC با ترکیب با رؤیتگر NDO نشان می‌دهد که روش کنترلی پیشنهادی، دارای مقاومت بالا به تغییرات پارامترها، پاسخ گذرای مطلوب، ریپل خروجی کوچک و مشخصه‌های گذرای بهبودیافته است و می‌تواند اغتشاشات سیستم را به‌صورت دقیق و پایدار تخمین بزند.
[1] Q. Liu and K. Hameyer, "Torque ripple minimization for direct torque control of PMSM with modified FCSMPC," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 52, no. 6, pp. 4855-4864, May 2016.
[2] S. Chai, L. Wang, and E. Rogers, "A cascade MPC control structure for a PMSM with speed ripple minimization," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 60, no. 8, pp. 2978-2987, Aug. 2012.
[3] X. Zhang, L. Zhang, and Y. Zhang, "Model predictive current control for PMSM drives with parameter robustness improvement," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 34, no. 2, pp. 1645-1657, Sept. 2018.
[4] Y. Zhou, H. Li, and H. Yao, "Modelfree control of surface mounted PMSM drive system," in Proc. IEEE Int. Conf. on Industrial Technology, ICIT'16, pp. 175-180, Taipei, Taiwan, 14-17 Mar. 2016.
[5] J. Yang, W. H. Chen, S. Li, L. Guo, and Y. Yan, "Disturbance/ uncertainty estimation and attenuation techniques in PMSM drives-a survey," IEEE on Industrial Electronics, vol. 64, no. 4, pp. 3273-3285, Apr. 2016.
[6] X. Zhang, B. Hou, and Y. Mei, "Deadbeat predictive current control of permanentmagnet synchronous motors with stator current and disturbance observer," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 32, no. 5, pp. 3818-3834, May 2016.
[7] J. Han, "From PID to active disturbance rejection control," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 56, no. 3, pp. 900-906, Mar. 2009.
[8] Y. Zhang, J. Jin, L. Huang, W. Xu, and Y. Liu, "Model-free predictive current control of PMSM drives based on ultra-local model," in Proc. 22nd Int. Confe. on Electrical Machines and Systems, ICEMS'19, 5 pp., Harbin, China, 11-14 Aug. 2019.
[9] J. Yang, S. Li, and X. Yu, "Slidingmode control for systems with mismatched uncertainties via a disturbance observer," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 60, no. 1, pp. 160-169, Jan. 2012.
[10] Y. Zhou, H. Li, and H. Zhang, "Modelfree deadbeat predictive current control of a surface mounted permanent magnet synchronous motor drive system," J. of Power Electronics, vol. 18, no. 1, pp. 103-115, Jan. 2018.
[11] C. Ma, H. Li, X. Yao, Z. Zhang, and F. De Belie, "An improved model-free predictive current control with advanced current gradient updating mechanism," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 68, no. 12, pp. 11968-11979, Dec. 2021.
[12] L. Xu, G. Chen, and Q. Li, "Ultralocal modelfree predictive current control based on nonlinear disturbance compensation for permanent magnet synchronous motor," IEEE Access, vol. 8, pp. 127690-127699, 2020.
[13] M. Fliess and C. Join, "Modelfree control," International J. of Control, vol. 86, no. 12, pp. 2228-2252, 2013.
[14] J. Yang, S. Li, and W. H. Chen, "Nonlinear disturbance observerbased control for multiinput multioutput nonlinear systems subject to mismatching condition," Int. J. of Control, vol. 85, no. 8, pp. 1071-1082, Aug. 2012.
[15] Y. Zhang, J. Jin, and L. Huang, "Modelfree predictive current control of PMSM drives based on extended state observer using ultralocal model," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 68, no. 2, pp. 993-1003, Feb. 2021.
[16] M. Fliess and C. Join, "Stability margins and modelfree control: a first look," in Proc. European Control Conf., ECC'14, pp. 454-459, Strasbourg, France, 24-27 Jun. 2014.
