[发明专利]一种直流电机的驱动-调速一体式约束预测控制方法

摘要

本发明公开了一种直流电机的驱动‑调速一体式约束预测控制方法，本发明将这种驱动‑调速一体式的控制技术应用于直流电机，首先利用广义比例积分观测器技术在串级电路和转速的光电编码器采集的转速信息的基础上对系统的集总干扰进行估计，得到重构后的集总干扰信息，结合模型预测控制相关技术设计出针对直流电机的带输入约束的输出反馈控制器，在保证系统动态响应性能的基础上，因为不需要使用电流、电压以及转矩传感器，降低了系统的成本，提高了系统容错能力，同时可以明显地抑制参数摄动和负载转矩突变等因素引起的干扰，从而大大提高直流电机系统的输出转速的控制精度和干扰抑制能力。

主权项

1.一种直流电机的驱动‑调速一体式约束预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、分别以直流降压变换器的电容电压、电感电流为状态量，采用时间平均技术，建立直流降压变换器的状态空间平均模型；步骤2、在永磁有刷直流电动机中，根据电机转速变化的机械过程和电量变化的电磁过程这两个过程，从电枢电压的平衡方程和转矩平衡方程出发，与步骤1得到的状态空间平均模型结合，消去中间变量，同时考虑未知的负载转矩的干扰，建立Buck变换器直流电机串级系统的受扰状态空间模型；步骤3、针对步骤2得到的受扰状态空间模型，设计广义比例积分观测器，估计由参数摄动和负载转矩突变引起的集总干扰；步骤4、在步骤3设计的广义比例积分观测器基础上，考虑输出反馈和集总干扰的情况，基于带约束的离散模型预测控制理论，设计带输入约束的离散模型预测控制器，最终得到作用在Buck变换器直流电机串级系统的最优控制律；步骤5、将步骤4得到的带输入约束的离散模型预测控制器得到的最优控制律经dSPACE实时控制器的PWM模块输出，产生PWM驱动信号，通过实时改变PWM驱动信号占空比，控制永磁有刷直流电动机的输出转速。