基于改进SMO的轨道交通直线感应电机无速度传感器MPTC
针对轨道交通直线感应电机(LIM)无速度传感器模型预测控制对速度观测的鲁棒性及模型精度要求较高的问题,提出了一种基于改进滑模观测器(SMO)的模型预测推力控制(MPTC)策略,应用改进滑模观测器提高速度及磁链观测的实时性及鲁棒性,降低对模型精度要求,实现LIM无速度传感器模型预测高性能控制;考虑动态边端效应,建立静止坐标系下LIM动态模型;建立模型预测推力控制离散模型,提出了基于改进SMO的磁链和速度的观测方法,并完成基于改进SMO的直线感应电机无速度传感器模型预测推力控制系统设计;为提高速度及磁链的估计精度,减小滑模抖振,提高收敛速度,设计一种基于连续sigmod函数的开关函数,并采用改进变指数幂次趋近律,平衡系统快速收敛及抖振间的矛盾;对改进SMO的稳定性和动态性能进行分析,搭建硬件在环试验环境验证算法的有效性。试验结果表明:改进SMO观测精度高,在次级电阻、励磁电感突变时,速度观测误差为0.20和0.35 m·s~(-1),均减小了1.4%;在引入方差为0.01的白噪声扰动时,最大误差为0.2 m·s~(-1),误差率约为1.8%,观测器收敛速度快,观测结果抖动小,具有较好的抗干扰能力;在多速域工况下,误差为0.075 m·s~(-1),同样可以满足性能要求,同时基于改进SMO的直线感应电机无速度传感器MPC控制系统稳态误差小,动态响应快,系统鲁棒性能好。
交通运输工程学报
2025年02期
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