[發(fā)明專利]一種永磁同步伺服系統(tǒng)位置預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710727012.8
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107623473B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘安遠;張今朝;陳志長;史純自
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江德歐電氣技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/22
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務(wù)所 31302
• 代理人: 包文超

1.一種永磁同步伺服系統(tǒng)位置預(yù)測控制方法，其特征在于將伺服控制系統(tǒng)的速度環(huán)、電流環(huán)及電機系統(tǒng)保持不變，將位置環(huán)設(shè)計成矩陣控制器；

所述的矩陣控制器步驟如下：

當上位系統(tǒng)發(fā)出的位置給定信號為矩陣控制器輸出增量為Δω_rm(k)，輸入端輸入單位階躍信號，當伺服控制系統(tǒng)響應(yīng)達到穩(wěn)態(tài)時，可得到一組位置模型參數(shù)向量[a₁ a₂…a_N]^T，其中，建模時域長度為N，假定預(yù)測輸出的時域長度為P，控制時域長度為M，取N≥P≥M；

當在k時刻，矩陣控制器輸出增量為Δω_rm(k)，可得未來時刻的矩陣控制器輸出值為

在k時刻有M個增量Δω_rm(k)，…，Δω_rm(k+M-1)，可得未來各時刻矩陣控制器輸出值為

其中，

為增加伺服控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性和控制輸入的可實現(xiàn)性，減少計算量，將矩陣控制器輸出增量Δω_rm(k)減少為P維，則變?yōu)?/p>

矩陣A為P×M的常數(shù)矩陣，反應(yīng)對象的動態(tài)特性，完全由階躍信號響應(yīng)參數(shù)所決定；

(2)式中，

ΔW_rm(k)＝[Δω_rm(k)，Δω_rm(k+1)，…，Δω_rm(k+M-1)]^T

而

伺服控制系統(tǒng)的位置預(yù)測是通過伺服控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)和矩陣控制器增量來決定，設(shè)取Θ^*_rm(k+1)為系統(tǒng)給的轉(zhuǎn)子位置，Θ_rmcov(k+1)為校正后的預(yù)測值，則

矩陣控制器增量的最優(yōu)化準則為

Q＝diag(q₁，q₂，…，q_P)

R＝diag(r₁，r₂，…，r_M)

對角矩陣Q，R分別表示誤差權(quán)矩陣和控制權(quán)矩陣，其中，Q＝diag(0，0，0，0，0，1，1，1，1，1)，R為對角陣，主要對矩陣控制器增量Δω_rm進行約束，初始值取零，在控制過程中視輸入量的大小進行調(diào)節(jié)，輸出誤差表示為

式中，θ_rm(k)為實際輸出值；

采用對輸出誤差e(k+1)加權(quán)方式的修正來對未來進行預(yù)測

式中，h是針對誤差進行校正的反饋矩陣，一般可取0～1之間的小數(shù)；

由(4)式，根據(jù)約束條件，即為取最終可得到矩陣控制器增量

其中，D^T＝(1，0，…，0)(A^TQA+R)^-1A^TQ，即經(jīng)過移位矩陣取首行計算得到矩陣控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步伺服系統(tǒng)位置預(yù)測控制方法，其特征在于本方法中，預(yù)測輸出的時域長度為P，控制時域長度為M，取P＝M＝10。