Discrete space vector modulation (DSVM) is an effective method to improve the steady-state performance of the finite control set predictive control for permanent magnet synchronous motor drive systems. However, it requires complex computations due to the presence of numerous virtual voltage vectors. This paper proposes an improved finite control set model-free predictive control using DSVM to reduce the computational burden. First, model-free deadbeat current control is used to generate the reference voltage vector. Then, based on the principle that the voltage vector closest to the reference voltage vector minimizes the cost function, the optimal voltage vector is obtained in an effective way which avoids evaluation of the cost function. Additionally, in order to implement double-objective control, a two-level decisional cost function is designed to sequentially reduce the stator currents tracking error and the inverter switching frequency. The effectiveness of the proposed control is validated based on experimental tests.
This paper proposes a torque control method of permanent magnet synchronous motor, which has small torque ripple. The proposed control method is using the finite control set-model predictive control(FCS-MPC) strategy. An optimal input voltage vector minimizing a cost function is chosen among 6 passible active input voltage vectors following the FCS-MPC strategy. Then, a modulation factor for the optimal input voltage vector is computed to minimize the torque ripple. Thus, the proposed control method yields fast torque response and small torque ripple. The efficacy of the proposed method was verified through simulation and experiment.
The Finite Control Set-Model Predictive Controller (FCS-MPC) for quasi Z-Source Inverters (qZSIs) is designed to reduce the number of sensors by proposing a current observer for the inductor current. Unlike the traditional FCS-MPC algorithm, the proposed model removes the inductor current sensor and observes the inductor current value based on the deposited prior optimized state as well as the capacitor voltage during this state. The proposed observer has been validated versus a typical MPC. Then, a comparative study between the proposed Modified Finite Control Set-Model Predictive Controller (MFCS-MPC) and a linear PID controller is provided under the same operating conditions. This study demonstrates that the dynamic response of the control objectives by MFCS-MPC is faster than that of the PID. On the other hand, the PID controller has a lower Total Harmonic Distortion (THD) when compared to the MFCS-MPC at the same average switching. Experimental results validate both methods using a DSP F28335.
When a controller is implemented by a one-chip processor with fixed-point operations, the finite alphabet problem usually occurs since parameters and signals should be taken in a finite set of values. This paper formulates PID finite alphabet PID control problem which combines the PID controller with the finite alphabet problem. We will propose a PID parameter tuning method based on an optimization algorithm under the finite alphabet condition. The PID parameters can be represented by a fixed-point representation, and then the problem is formulated as an optimization with constraints that parameters are taken in the finite set. Some simulation are to be performed to exemplify the performance of the PID parameter tuning method proposed in this paper.
Parameter set of an LPV system is divided into a number of subsets so that robust feedback gains may be designed for each subset of parameters. A concept of quasi-invariant set is introduced, which allows finite steps of delay in reentrance to the set. A feasible and positively invariant set with respect to a gain-scheduled state feedback control can be easily obtained from the quasi-invariant set. A receding horizon control strategy can be derived based on this feasible and invariant set.
This paper proposes a fault-tolerant control strategy with finite control set model predictive control (FCS-MPC) based on hierarchical optimization for five-level H-bridge neutral-point-clamped (5L-HNPC) inverter-fed induction motor drives. Fault-tolerant operation is analyzed, and the fault-tolerant control algorithm is improved. Adopting FCS-MPC based on hierarchical optimization, where the voltage is used as the controlled objective, called model predictive voltage control (MPVC), the postfault controller is simplified as a two layer control. The first layer is the voltage jump limit, and the second layer is the voltage following control, which adopts the optimal control strategy to ensure the current following performance and uniqueness of the optimal solution. Finally, simulation and experimental results verify that 5L-HNPC inverter-fed induction motor drives have strong fault tolerant capability and that the FCS-MPVC based on hierarchical optimization is feasible.
This paper proposes a torque control method for surface mounted permanent magnetic synchronous motor (PMSM) driven by a 2-level voltage source driven inverter, which has fast torque response and small torque ripple. The proposed torque control method follows the finite control set model predictive control (FCS-MPC) strategy. A reference state is derived at each time step for the given time varying torque reference and the cost index is defined so that the tracking error for this reference state should be penalized. The choice of an optimal output voltage vector is made first from the 6 possible active voltage vectors of the 2-level voltage source inverter. Then a modulation factor for the chosen optimal voltage vector is obtained so that the torque ripple can be reduced further. It is shown that the proposed FCS-MPC control method yields fast torque tracking response and small torque ripple through simulation and experiments.
This paper proposes a new finite control set-model predictive control (FCS-MPC) method for induction motors. In the method, the reference state that satisfies the given torque and rotor flux requirements is derived. Cost indices for the FCS-MPC are defined using the state tracking error, and a linear matrix inequality is formulated to obtain a proper weighting matrix for the state tracking error. The on-line procedure of the proposed FCS-MPC comprises of two steps: select the output voltage vector of the two level inverter minimizing the cost index and compute the optimal modulation factor of the minimizing output voltage vector in order to reduce the state tracking error and torque ripple. The steady state tracking error is removed by using an integrator to adjust the reference state. The simulation and experimental results demonstrated that the proposed FCS-MPC shows good torque, rotor flux control performances at different rotating speeds.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제18권4호
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pp.77-83
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1994
In this paper, an optimal control of first order systems is discussed. The control system comprises a main controller and an auxiliary controller. The main controller is designed based on the LQ control scheme including an integrator to remove the off-set. The non-linear auxiliary controller is added parallely to the main controller to obtain a finite time settling control. The control parameters under variation of the system and various coefficients of the performance indices are computed numerically, and the control responses for the system with the proposed controllers demonstrated the usefulness of the control method.
Finite-control-set model predictive control (FCS-MPC) is a promising control scheme for two-level voltage-source inverters (TL-VSIs). However, two main issues arise in the classical FCS-MPC method: an exponentially-increasing computational time and a low steady-state performance. To solve these two issues, a novel FCS-MPC method has been proposed for n-phase TL-VSIs in this paper. The basic idea of the proposed method is to carry out the FCS-MPC scheme of TL-VSIs for one leg by one leg, like a "pipeline". Based on this idea, the calculations are reduced from exponential time to linear time and its current waveforms are improved by applying more switching states per sampling period. The cases of three-phase and five-phase TL-VSIs were tested to verify the effectiveness of proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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