Robustní řízení elektrických pohonů

Abstract

Cílem této disertační práce je prozkoumat nové možnosti návrhu robustních regulátorů střídavých elektrických motorů a navrhnout nejvhodnější metodu pro řízení reálných synchronních a asynchronních motorů. Robustní metoda představená v této práci využívá nelineární závislosti proudových rovnic na otáčkách motoru ke konstrukci samo nastavujícího se LPV regulátoru. Výhodou tohoto přístupu k regulaci proudů elektrických motorů je dosažení značné robustnosti proudové regulace bez ztráty rychlosti proudové smyčky. Rychlá a na otáčkách nezávislá odezva proudového regulátoru umožňuje použití robustního H nekonečno regulátoru otáček ve vnější smyčce kaskádní regulační struktury. Hlavním účelem robustního H nekonečno regulátoru otáček je potlačit vliv zatěžovacího momentu na dynamické vlastnosti regulace otáček. Požadované vlastnosti kaskádní regulační struktury s LPV regulátorem proudu a H nekonečno regulátorem otáček jsou verifikovány na platformě reálného času dSPACE ds1103. Výsledky simulací pro synchronní a asynchronní motory potvrzují, že navržená metoda řízení elektrických pohonů je robustní pro celý rozsah pracovních otáček motoru a zároveň dokáže velmi dobře potlačit vliv zatěžovacího momentu.The purpose of this disertation is to introduce and demonstrate a new approach to robust control of AC electrical drives. The proposed robust control method takes advantage of a nonlinear nature of AC motor d-q equations to construct self-scheduled LPV stator current controller. The benefit of this approach is in maitaining the robustness without any increase in conservatism of the H infinity controller. The resulting controller achieves fast and consistent response in the entire range of operating speeds. Rejection of the load torque disturbance is achieved with nonparametric H infinity speed controller in the outter loop of the cascade structure. The combination of LPV current controller and H infinity speed controller was verified on real-time simulation platform dSPACE ds1103. Simulation results for both types of AC motors (PMSM and IM) shows that the proposed solution is not only robust with respect to operating speeds but also impervious to wide range of load disturbance values.