[論文レビュー] High Performance Controllers for Speed and Position Induction Motor Drive using New Reaching Law

Salah Eddine Rezgui, Hocine Benalla|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2011

Sensorless Control of Electric Motors参考文献 18被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、誘導モーターの間接界磁界指向制御（IRFOC）におけるスライディングモード制御（SMC）のための新しい指数的到達則（ERL）を提案し、チターリングを低減しながら高速度および位置追従性能を維持する。シミュレーション結果は、従来のSMCと比較して優れたロバスト性と精度を示しており、制御効率が向上し、過渡応答が改善されている。

ABSTRACT

This paper present new approach in robust indirect rotor field oriented (IRFOC) induction motor (IM) control. The introduction of new exponential reaching law (ERL) based sliding mode control (SMC) improve significantly the performances compared to the conventional SMC which are well known susceptible to the annoying chattering phenomenon, so, the elimination of the chattering is achieved while simplicity and high performance speed and position tracking are maintained. Simulation results are given to discuss the performances of the proposed control method.

研究の動機と目的

• 従来のスライディングモード制御（SMC）におけるチターリング問題を解消すること。
• 誘導モーターの間接界磁界指向制御（IRFOC）における速度および位置制御のロバスト性とダイナミック性能を向上させること。
• 高速収束とチターリング低減を保証する新たな到達則を用いた、簡素でありながら高性能な制御戦略を開発すること。
• 変動する運転条件下での包括的シミュレーション結果を通じて、提案された制御系の有効性を検証すること。

提案手法

• 本稿では、スライディングモード制御則におけるスイッチングゲインを変更することでチターリングを低減する新しい指数的到達則（ERL）を導入する。
• ERLは、誘導モータードライブのための間接界磁界指向制御（IRFOC）フレームワークに統合される。
• 制御則は、システム状態がスライディング面に有限時間で収束することを保証し、過渡応答を改善する。
• 負荷変動およびパラメータ変動の下での性能評価を目的として、MATLAB/Simulinkを用いたシミュレーション環境で制御系が実装される。
• 到達則は解析的に導出されており、不確実性および外部の摂動に対して安定性とロバスト性を保証する。
• 同じシミュレーション条件および評価指標（定常時間、オーバーシュート、チターリング振幅など）を用いて、従来のSMCと性能を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 提案された指数的到達則は、誘導モータードライブのスライディングモード制御におけるチターリングをどのように低減するか？
• RQ2 新しい制御系は、従来のSMCと比較して、速度および位置追従精度をどの程度向上させるか？
• RQ3 提案手法は、パラメータ変動および負荷変動の下でもロバスト性を維持できるか？
• RQ4 到達則は、IRFOCシステムにおける過渡応答および制御効率にどのような影響を与えるか？

主な発見

• シミュレーション波形により確認されたように、提案されたERLベースのSMCは、従来のSMCと比較してチターリングを顕著に低減している。
• 速度および位置追従制御において、収束が速く、オーバーシュートが少ない良好な過渡応答が達成されている。
• 負荷変動およびパラメータ変動に対して優れたロバスト性を示し、安定した動作を維持している。
• シミュレーション結果から、制御効率およびチターリング振幅が顕著に低下しており、新たな到達則の有効性が裏付けられている。