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异步调速电机无速传感器模型预测控制

由于只需基于当前k时刻的测量值以及估计值就可以计算i5o，所以使用式(10)计算Te(k+l )的优点在于避免了传统MPC算法中为获取Te(k+l )而对is(k+l)进行的7次计算。这样在改进的MPC算法中首根据式((9)计算得到i5o，而且只需计算一次;然后再循环7次来根据式(11)预测}5(k+l)，进一步利用式(10)预测Te(k+l );后基于qrs(k+l)和Te(k+l )完成式((5)中目标函数G的计算。由于qrs(k+l)通过简单的电压模型就可以预测，所以相比需要预测is(k+l)的传统MPC来说，改进MPC的计算量显著减小。

2.3速自适应全阶观测器   

根据调速电机模型式(1)可构造异步调速电机全阶观测器的模型如式(12)所示:x+Bu+G(12)式中:分一T为观测的定了电流和定了磁链;G是反馈增益矩阵;上标“A”表示观测值。在观测器设计中，反馈增益矩阵G的选择是一个难点，直接关系到观测器的收敛性和稳定性。此处G采用文献}16}中提出的常数增益矩阵。

2.4控制延迟补偿   

从式(3)可以看出，磁链、转矩的预测基于当前时刻测量的电流i5(k)以及观测的磁链DVS (k)，但由于数字控制系统存在一拍延迟[2，7.an，所选择的电压矢量要到下一时刻，即k+1时刻才会被更新输出，但此时的定了电流以及定了磁链已经分别变为is(k+l)和}5(k+l)，因此为了消除一拍延迟的影响，应该以k+l时刻的变量作为初值，对k+2时刻的变量进行预测。具体补偿措施是首式(3)对is(k+l)和qrs(k+l)进行预测，然后基于is(k+l)和qrs(k+l )以及逆变器能提供的7种电压矢量“;(k+l)来预测k+2时刻的状态变量。由于调速电机的机械时问常数相对于电磁时问常数大很多，一般可认为调速电机转速基本不变，即k+l (k)。从k+l到k+2时刻的预测与式(3)非常类似，只是向前推进了一步，具体表示为考虑数字控制延迟补偿的改进MPC算法的流程图如图4所示。从第3节的仿真以及实验结果可以看出，经过数字延迟补偿后的系统的静态性能得到明显改善。