finite control set model predictive control (fcs mpc)
در نشریات گروه برق-
در این مقاله، دو روش کنترل پیش بین برای یکسوساز چندسطحی با خروجی دوگانه مقایسه شده است. ساختار مورد بررسی، یکسوساز PUC هفت سطحی است که بر اساس قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم انتخاب شده است. افزایش تعداد سطوح ولتاژ ورودی به کاهش دامنه هارمونیک ها و به تبع آن، کاهش حجم فیلترهای توان کمک می کند. از طرفی هدایت جریان در این مبدل به صورت پیوسته انجام می شود و مشکلات گسستگی جریان مانند پیچیدگی در تحلیل و اجبار به استفاده از فیلترهای القایی بزرگ در سمت DC برطرف می گردد. در مرحله اول، طراحی بر اساس روش FCS-MPC انجام شده و دو ولتاژ خروجی متفاوت با نسبت های 1 و 3 به دست آمده و کنترل مقادیر DC خروجی و رسیدن به ضریب توان واحد به خوبی تامین گردیده است. سپس برای رسیدن به پایداری بهتر در سیستم از روش MPC مبتنی بر تئوری لیاپانوف استفاده شده است. در این روش، متغیرهای هدف در دل تابع لیاپانوف تعریف شده اند و تابع هزینه نیز برگرفته از همان تابع لیاپانوف می باشد. از مزایای این رهیافت نسبت به روش MPC معمولی، عدم نیاز به تنظیم بهره، پیاده سازی آسان تر و تعداد سنسورهای کمتر است (جریان بار با استفاده از مدل ریاضی یکسوساز 7PUC تخمین زده می شود). شبیه سازی هر دو روش FCS-MPC و MPC مبتنی بر روش لیاپانوف با استفاده از Matlab/Simulink انجام شده و نتایج هر دو روش در کنار هم، ارائه و با یکدیگر مقایسه گردیده اند. نهایتا مشاهده می شود که در روش مبتنی بر لیاپانوف، رهگیری جریان به صورتی نرم تر و با نوسانات کمتری انجام شده و ولتاژ هفت سطحی یکسوساز نیز الگویی منظم تر و شکل سینوسی بهتری دارد.
کلید واژگان: تابع لیاپانوف، کنترل پیش بین با ورودی محدود (FCS-MPC)، مبدل چندسطحی، مبدل PUC هفت سطحی(PUC7)In this paper, two predictive control methods for dual output multilevel rectifier are compared. The investigated structure is a seven-level PUC rectifier, which was selected based on high reliability and low cost. Increasing the number of input voltage levels helps to reduce the amount of harmonics and consequently reduce the size of power filters. On the other hand, current conduction in this converter is performed continuously and the problems of current discontinuity such as complexity in analysis and the requirement to use large induction filters on the DC side are solved. First, the design is accomplished based on the FCS-MPC method and two different output voltages with ratios of 1 and 3 are obtained. Also, the control of output DC voltages and unity input power factor is well provided. Then, to achieve better stability, the MPC method based on Lyapunov theory has been utilized. In this method, the target variables are defined in the Lyapunov function and the cost function is derived from the same Lyapunov function. The advantages of this approach compared to the conventional MPC method are no need for gain adjustment, easier implementation and fewer sensors (the load current is estimated using the PUC7 rectifier mathematical model). The simulation of both FCS-MPC and predictive control based on Lyapunov method is carried out using Matlab/Simulink and the results of both methods are presented and compared with each other. Finally, it can be seen that in the Lyapunov-based method, the tracking of the reference current is smoother and with less fluctuations, and the seven-level rectifier voltage also has a more regular and sinusoidal waveform.
Keywords: Lyapunov Function, Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC), Multi-Level Converter, Seven-Level PUC Converter (PUC7) -
موتورهای dc بدون جاروبک (BLDC) با توجه به ساختار ساده، بازده بالا و طول عمر زیاد، به طور گسترده ای در کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. درایو این موتورها نیز پاسخ گذرای سریعی داشته و در حالت پایدار از شکل موج هایی با کیفیت بالا برخوردارند. در این مقاله، کنترل مستقیم توان به روش پیش بین مبتنی بر مدل با مجموعه کنترلی محدود (DP-FCS-MPC)، در درایو موتورهای BLDC ارائه شده و با روش مرسوم کنترل جریان بر اساس FCS-MPC مقایسه می شود. این مقایسه در شرایط عملکردی یکسان صورت گرفته و شامل عملکرد حالت پایدار موتور BLDC می باشد. شبیه سازی هایی که در نرم افزار PLECS انجام شده است، کارایی هر دو روش را در کنترل سرعت موتور BLDC در شرایط تغییر ناگهانی بار نشان می دهد. با این وجود، نشان داده می شود که کنترل مستقیم توان به روش پیش بین با مجموعه کنترلی محدود، دارای کارایی بهتر از نظر کاهش ریپل گشتاور، نوسانات کمتر سرعت و گشتاور، ریپل کمتر توان اکتیو و راکتیو و شکل موج های جریان با کیفیت بالاتر از نظر اعوجاجات هارمونیکی می باشد.
کلید واژگان: درایو موتور BLDC، کنترل مستقیم توان، کنترل مستقیم جریان، کنترل پیش بین مدل مجموعه کنترلی محدود، FCS-MPCBrushless dc motors (BLDC) are widely used in industrial applications due to their simple structure, high efficiency and long lifetime. The drive of these motors also has a fast transient response and has high quality waveforms in steady state. In this paper, the direct power control using the model predictive method with finite control set (DP-FCS-MPC) is presented in BLDC motor drive and compared with the conventional current control method based on FCS-MPC. This comparison is made under the same operating conditions and includes the steady state operation of the BLDC motor. The simulations performed in PLECS software show the performance of both methods in BLDC motor speed control under sudden load changes. Nevertheless, it is shown that the direct power control using model predictive method with finite control set has better performance in terms of torque ripple reduction, less speed and torque fluctuations, less active and reactive power ripple, and current waveforms with less harmonic distortions.
Keywords: BLDC Motor Drive, Direct Power Control, Direct Current Control, Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) -
در این مقاله، کنترل مدل پیش بین با مجموعه کنترلی محدود در دو سرعت کم و زیاد برای کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک با گشتاور بار متغیر ارایه شده است. در روش کنترلی پیشنهادی با حذف سنسور مکانیکی و با استفاده از مشاهده گر مدلغزشی ، به تخمین دقیق نیروی ضدمحرکه و همچنین سرعت و موقعیت روتور پرداخته می شود. سپس از طریق روش کنترل مدل پیش بین با مجموعه کنترلی محدود برای بهبود عملکرد کنترل سرعت و کاهش چترینگ ، با کمینه سازی تابع هزینه رفتار آینده متغیرهای سیستم پیش بینی می شود. . روش مورد نظر به کمک نرم افزار متلب شبیه سازی می شود و سرعت خروجی و نیروی ضدمحرکه حاصل از روش کنترل مدل پیش بین با مجموعه کنترلی محدود با روش مشاهده گر مدلغزشی مقایسه می شود . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش کنترلی مورد استفاده سبب بهبود دقت همگرایی سرعت و کاهش خطای حالت ماندگار و نوسانات حالت مانا می شود.
کلید واژگان: کنترل مدل پیش بین با مجموعه کنترلی محدود، موتور جریان مستقیم بدون جاروبک، مشاهده گر مدلغزشی، نیروی ضدمحرکه، کنترل فازیJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:20 Issue: 2, 2023, PP 195 -203this paper presents finite control set-model predictive control (FCS-MPC) in the low and high speed range for the control of brushless DC (BLDC) motor. In the proposed control method, by removing the mechanical sensor and using the sliding mode observer (SMO), the electromotive force (BACK-EMF) as well as the speed and position of the rotor are accurately estimated. Then through fcs-mpc to improve speed control performance and reduce chattering, by minimizes a cost function, predicts the future behavior of the system variables. The method is simulated with MATLAB software and the output speed and back-emf obtained from the control model control method with a limited control set are compared with the slip model observer method. The simulation results show that the control method used improves the speed convergence accuracy and reduces the steady-state error and the steady-state fluctuations.
Keywords: finite control set-model predictive control (FCS-MPC), brushless DC (BLDC), sliding mode observer (SMO), electromotive force (BACK-EMF), fuzzy control -
در این مقاله، دو نوع کنترل پیش بین با نام های کنترل پیش بین با مجموعه کنترلی محدود مبتنی بر مدل (FCS-MPC) و کنترل پیش بین بی نوسان مبتنی بر مدل (Dead-Beat MPC) ، به منظور کنترل جریان ماشین سنکرون مغناطیس دایم در حالت بازیابی انرژی برای کاربرد خودروهای الکتریکی اعمال و مقایسه شده است. استراتژی FCS-MPC بردار ولتاژ بهینه را انتخاب و پالس های کنترلی را مستقیما بدون استفاده از هیچ گونه مدولاتوری به اینورتر اعمال می کند و استراتژی Dead-Beat MPC با مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری پیاده سازی شده است. عملکرد و نتایج هر دو نوع استراتژی با استفاده از نرم افزار سیمولینک متلب استخراج و با یکدیگر مقایسه گردیده است. مقایسه به طور عمده در دو حالت ماندگار و حالت گذرا انجام شده است. هر دو نوع استراتژی بر روی یک ماشین سنکرون مغناطیس دایم با پارامترهای یکسان و با حالت کاری مشابه اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که نوسان جریان در حالت ماندگار در استراتژی DB-MPC کاهش بیشتری داشته و پاسخ حالت گذرا در استراتژی FCS-MPC سریع تر است.
کلید واژگان: ماشین سنکرون مغناطیس دایم، کنترل پیشبین با مجموعه کنترلی محدود مبتنی بر مدل، کنترل پیشبین بینوسان مبتنی بر مدل، مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری، خودروی الکتریکیIn this paper, two schemes of model predictive control (MPC) method, named finite control set model predictive control (FCS-MPC) and dead-beat model predictive control (DB-MPC) as a continuous control set model predictive control (CCS-MPC) are applied and compared to control the current of a permanent magnet synchronous machine in energy recovery mode for the use of electric vehicles. The FCS-MPC strategy selects the optimal voltage vector and applies the control pulses directly to the inverter without using any modulators. In other side, DB-MPC is implemented through space vector pulse width modulation (SVPWM). The performance and results of both types of control strategies are extracted and compared using MATLAB Simulink software. The comparisons are made mainly in steady state and transient modes. Both control strategies are applied to a permanent magnet synchronous machine with the same parameters and with the same operating mode. The results show that the current steady state fluctuation is further reduced in the DB-MPC strategy and the transient state response is faster in the FCS-MPC strategy.
Keywords: Permanent magnet synchronous machine, finite control set Model predictive control (FCS-MPC), dead-beat model predictive control (DB-MPC), space vector pulse width modulation (SVPWM), electric vehicle
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.