基于ESO的多电机位置同步模型预测控制

摘要

针对电机模型预测控制（MPC）中由于跟踪轨迹复杂所导致的位置同步控制难题，提出一种应用于多轴运动系统的基于扩张状态观测器（ESO）的预测位置同步控制方法，以便实现3台永磁同步电机（PMSM）位置的同时控制。设计MPC，在价值函数中加入轮廓误差、跟踪误差和控制增量，通过价值函数最小值判定来确定当前时刻的最优控制律；通过设计ESO，对位置环的扰动进行观测，将观测结果作为前馈补偿应用于当前的控制律中，以解决跟踪复杂轨迹时的位置同步控制难题；并提出了一种离线增益优化的方法来降低实时运算的复杂度。在多轴运动系统实验平台上验证该方法的有效性，结果表明：对比传统控制策略，本文策略对于空间螺旋线运动轨迹的跟踪误差由1.78 mm减少到0.56 mm，轮廓误差由1.13 mm降低到0.67 mm，在动、稳态条件下均能展现出良好的跟踪效果。

关键词

多电机 / 模型预测控制(MPC) / 扩张状态观测器(ESO) / 同步控制