Sterowanie bazujące na sprzężeniu od wektora zmiennych stanu z ograniczeniami serwonapędem z silnikiem PMSM

• Autorzy: Tarczewski T. , Skiwski M. , Grzesiak L M. , Zieliński M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.19

Warianty tytułu

EN

Constrained state feedback control of PMSM servo-drive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono syntezę regulatora bazującego na sprzężeniu od wektora zmiennych stanu z ograniczeniami sterującego serwonapędem. Do wyznaczenia współczynników wzmocnień regulatora zastosowano algorytm optymalizacyjny sztucznej kolonii pszczół. Przedstawiono metodę wprowadzenia ograniczeń do regulatora bazującą na dyskretnych równaniach predykcyjnych. Opracowany algorytm regulacji zaimplementowano w prototypowym serwonapędzie z tranzystorami mocy SiC MOSFET i przeprowadzono testy na stanowisku laboratoryjnym.

EN

In this paper, synthesis of constrained state feedback controller for servo-drive is presented. Gain coefficients of the controller were obtained by using an artificial bee colony based optimization algorithm. Constraints handling method that is based on discrete predictive equations has been proposed. Designed control algorithm has been implemented in a prototype servo-drive with SiC MOSFET power transistors and experimentally verified.

Słowa kluczowe

PL

regulator liniowo-kwadratowy; serwonapęd PMSM; PMSM; sterowanie z ograniczeniami; strojenie automatyczne

EN

linear quadratic regulator; constrained control; PMSM servo-drive; PMSM; autotuning

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 99--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tarczewski T.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Katedra Automatyki i Systemów Pomiarowych, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

autor

Skiwski M.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Katedra Automatyki i Systemów Pomiarowych, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

autor

Grzesiak L M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Zieliński M.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Katedra Automatyki i Systemów Pomiarowych, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Jarzebowicz L., Errors of a linear current approximation in high speed PMSM drives, IEEE Trans. Power Electron., 32 (2017), n.11, 8254-8257
• [2] Brock S., Łuczak D., Pajchrowski T., Zawirski K., Selected Methods for a Robust Control of Direct Drive with a Multi-mass Mechanical Load, Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters, 75 (2017), 75-98
• [3] Boldea I., Control issues in adjustable speed drives, IEEE Ind. Electron. Mag., 2 (2008), n.3, 32-50
• [4] Brock S., Sliding mode control of a permanent magnet direct drive under non-linear friction, COMPEL, 30 (2011), n.3, 853- 863
• [5] Pajchrowski T., Urbański K., Zawirski K., Artificial neural network based robust speed control of permanent magnet synchronous motors", COMPEL, 25 (2006), n.1, 220-234
• [6] Mandra S., Gałkowski K., Aschemann H., Robust guaranteed cost ILC with dynamic feedforward and disturbance compensation for accurate PMSM position control, Control Eng. Pract., 65 (2017), 36-47
• [7] Urbański, K., A new sensorless speed control structure for PMSM using reference model, Bull. Pol. Ac.: Tech., 65 (2017), n.4, 489-496
• [8] Tarczewski T., Grzesiak L.M., Constrained state feedback speed control of PMSM based on model predictive approach, IEEE Trans. Ind. Electron., 63 (2016), n.6, 3867-3875
• [9] Safonov M., Athans M., Gain and phase margin for multiloop LQG regulators, IEEE Trans. Autom. Control, 22 (1977), n.2, 173-179
• [10] Brasel M., A gain-scheduled multivariable lqr controller for permanent magnet synchronous motor,” in Proc. IEEE MMAR Conf., (2014), 722-725
• [11] Tarczewski T., Niewiara Ł.J., Grzesiak L.M., Constrained state feedback control of DC-DC power converter based on model predictive approach, in Proc. Int. Symp. EFEA, (2016), 1-6
• [12] Sarnowska A., Rąbkowski J., Hard and soft switching operation of the half-bridge based on 900V SiC MOSFETs, in Proc. IEEE IECON Conf., (2016), 7167-7172
• [13] Grzesiak L.M., Tarczewski T., PMSM servo-drive control system with a state feedback and a load torque feedforward compensation, COMPEL, 32 (2013), n.1, 364-382
• [14] Tarczewski T., Grzesiak L.M., Application of artificial bee colony algorithm to auto-tuning of linear-quadratic regulator for PMSM position control, Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), n.6, 57-62
• [15] Kazmierkowski M.P., Krishnan R., Blaabjerg F., Control in Power Electronics, Selected Problems, Academic Press, 2002
• [16] Jezernik K., Rodic M., High precision motion control of servo drives, IEEE Trans. Ind. Electron., 56 (2009), n.10, 3810-3816
• [17] Lee D.-C., Sul S.-K., Park M.-H., High performance current regulator for a field-oriented controlled induction motor drive, IEEE Trans. Ind. Appl., 30 (1994), n.5, 1247-1257
• [18] Kamiński M., Zastosowanie algorytmu BAT w optymalizacji obliczeń adaptacyjnego regulatora stanu układu dwumasowego, Przegląd Elektrotechniczny, 93 (2017), n.1, 300-304
• [19] Karaboga D., Basturk B., On the performance of artificial bee colony (ABC) algorithm, Appl. Soft. Comput., 8 (2008), n.1, 687-697
• [20] Cortes P., Kazmierkowski M.P., Kennel R.M., Quevedo D.E., Rodriguez J., Predictive control in power electronics and drives, IEEE Trans. Ind. Electron., 55 (2008), n.12, 4312-4324
• [21] Shin H.B., Park J.G., Anti-windup pid controller with integral state predictor for variable-speed motor drives, IEEE Trans. Ind. Electron., 59 (2012), n.3, 1509-1516

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).