A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two pha...A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two phase-current sensors are indispensable for MPTC.In response to only one phase current sensor available and the change of stator resistance,a novel adaptive observer for estimating the remaining two phase currents and time-varying stator resistance is proposed to perform MPTC.Moreover,in view of the variation of system parameters and external disturbance,a new GFTSM-based speed regulator is synthesized to enhance the drive system robustness.In this paper,the GFTSM,based on sliding mode theory,employs the fast terminal sliding mode in both the reaching stage and the sliding stage.The resultant GFTSM-based MPTC PMSM drive system with single phase current sensor has excellent dynamical performance which is very close to the GFTSM-based MPTC PMSM drive system with two-phase current sensors.On the other hand,compared with proportional-integral(PI)-based and sliding mode(SM)-based MPTC PMSM drive systems,it possesses better dynamical response and stronger robustness as well as smaller total harmonic distortion(THD)index of three-phase stator currents in the presence of variation of load torque.The simulation results validate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.展开更多
三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预...三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预测控制,代价函数求解极其困难,工程应用价值低.本文结合有限集模型预测控制,首次提出了一种应用于TAB变换器的移相离散集模型预测控制方法.该方法在每个控制周期内通过对有限个离散化的移相角组合进行局部寻优,继而滑动寻优窗口,最终实现全局最优控制.该方法既保证了优异的动态性能、解耦性能,又避免了复杂的非线性方程组求解,极大增强了控制策略的实用性.同时,本文还分析了移相离散集模型预测控制中权重系数、离散增益、预测范围的优化配置.最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性.展开更多
为解决网联汽车由于驾驶员误差存在导致的速度轨迹偏移问题,本文提出一种实时的考虑驾驶员误差的网联混合车队生态驾驶策略。首先通过实车试验采集不同驾驶员的驾驶员误差数据,建立基于马尔可夫链的驾驶员误差模型,用于预测未来一段时...为解决网联汽车由于驾驶员误差存在导致的速度轨迹偏移问题,本文提出一种实时的考虑驾驶员误差的网联混合车队生态驾驶策略。首先通过实车试验采集不同驾驶员的驾驶员误差数据,建立基于马尔可夫链的驾驶员误差模型,用于预测未来一段时间的驾驶员误差。然后以最小化整个车队的燃油消耗为优化目标,将车队速度轨迹优化问题描述为一个最优控制问题,采用快速随机模型预测控制(fast stochastic model predictive control,FSMPC)算法求解车队中网联汽车的最优速度轨迹。仿真和智能网联微缩车试验结果表明,相比于传统的基于快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)的生态驾驶策略,本文所提出的生态驾驶策略能够有效减小车辆的速度轨迹偏移,并降低整个车队的燃油消耗,且满足实时性要求。展开更多
针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线...针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。对于三电平三相逆变器,快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个,大大提高计算效率。最后,建立起5 k W二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。实验结果表明:所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(61463025).
文摘A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two phase-current sensors are indispensable for MPTC.In response to only one phase current sensor available and the change of stator resistance,a novel adaptive observer for estimating the remaining two phase currents and time-varying stator resistance is proposed to perform MPTC.Moreover,in view of the variation of system parameters and external disturbance,a new GFTSM-based speed regulator is synthesized to enhance the drive system robustness.In this paper,the GFTSM,based on sliding mode theory,employs the fast terminal sliding mode in both the reaching stage and the sliding stage.The resultant GFTSM-based MPTC PMSM drive system with single phase current sensor has excellent dynamical performance which is very close to the GFTSM-based MPTC PMSM drive system with two-phase current sensors.On the other hand,compared with proportional-integral(PI)-based and sliding mode(SM)-based MPTC PMSM drive systems,it possesses better dynamical response and stronger robustness as well as smaller total harmonic distortion(THD)index of three-phase stator currents in the presence of variation of load torque.The simulation results validate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme.
文摘三有源桥(triple active bridge,TAB)变换器可以灵活连接多个电压等级,在直流微网、混合储能等领域受到广泛关注.模型预测控制是提升TAB变换器动态性能、实现端口解耦的有效策略.然而,由于TAB变换器功率传输模型复杂,采用连续集模型预测控制,代价函数求解极其困难,工程应用价值低.本文结合有限集模型预测控制,首次提出了一种应用于TAB变换器的移相离散集模型预测控制方法.该方法在每个控制周期内通过对有限个离散化的移相角组合进行局部寻优,继而滑动寻优窗口,最终实现全局最优控制.该方法既保证了优异的动态性能、解耦性能,又避免了复杂的非线性方程组求解,极大增强了控制策略的实用性.同时,本文还分析了移相离散集模型预测控制中权重系数、离散增益、预测范围的优化配置.最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性.
文摘为解决网联汽车由于驾驶员误差存在导致的速度轨迹偏移问题,本文提出一种实时的考虑驾驶员误差的网联混合车队生态驾驶策略。首先通过实车试验采集不同驾驶员的驾驶员误差数据,建立基于马尔可夫链的驾驶员误差模型,用于预测未来一段时间的驾驶员误差。然后以最小化整个车队的燃油消耗为优化目标,将车队速度轨迹优化问题描述为一个最优控制问题,采用快速随机模型预测控制(fast stochastic model predictive control,FSMPC)算法求解车队中网联汽车的最优速度轨迹。仿真和智能网联微缩车试验结果表明,相比于传统的基于快速模型预测控制(fast model predictive control,FMPC)的生态驾驶策略,本文所提出的生态驾驶策略能够有效减小车辆的速度轨迹偏移,并降低整个车队的燃油消耗,且满足实时性要求。
文摘针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。对于三电平三相逆变器,快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个,大大提高计算效率。最后,建立起5 k W二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。实验结果表明:所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。
