36、电机驱动与功率变换器的PID和预测控制及MATLAB/Simulink教程

电机驱动与功率变换器的PID和预测控制及MATLAB/Simulink教程

1. 连续时间模型预测控制实验结果

在无增益调度的感应电机连续时间模型预测控制（CMPC）实验中，有如下结果：
- 当对控制量 $\sqrt{u_{sd}^{2} + u_{sq}^{2}}$ 施加约束（9.58）时，其在瞬态期间约束起作用，之后收敛到稳态值。对比有无约束的闭环响应，施加非线性约束后，响应的振荡性减小，改变了闭环动态特性。
- 将增益调度预测控制系统与使用单一模型设计的预测控制系统进行比较。当单一预测控制器应用于三个运行区域时，由于建模误差会导致性能损失。例如，将在 $\omega_{0m} = 1600$ RPM 获得的线性模型应用于整个运行区域，在设定点信号 $\omega_{0m}$ 为 300 RPM 的运行条件下，闭环响应出现振荡，这是由线性模型与实际系统之间的建模误差导致的。

1.1 连续时间设计的优势

连续时间模型预测控制在感应电机驱动和功率变换器控制中有独特优势：
- 采样率灵活 ：与离散时间设计不同，连续时间设计直接使用线性化的连续时间模型，后期将控制信号离散化用于数字实现。在交流驱动控制和功率变换器控制应用中，电气系统的时间常数比机械系统小很多，选择采样间隔需要在大、小时间常数之间进行折衷。连续时间设计可以在实现阶段使用双采样率，例如对电流测量信号采用更快的采样率，对速度测量信号采用较慢的采样率。
- 易于扩展到增益调度控制 ：传统连续时间模型预测控制会在多个运行条件下将非线性物理模型线性化，设计一系列线性模型预测控制器。增益调度模型预测控制器可以自动解释这些线性