Προβλεπτικός Έλεγχος Ροπής Μεταβλητού Διακοπτικού Σημείου Κινητήρα Επαγωγής Με Μειωμένη Υπολογιστική Πολυπλοκότητα

Abstract

Η εφαρμογή του Μοντελοποιημένου Προβλεπτικού Ελέγχου στην οδήγηση ηλεκτρικών κινητήρων έχει αποκτήσει όλο και μεγαλύτερο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια, λόγω των δυνατοτήτων που προσφέρει και της ευρωστίας του. Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η βελτίωση της απόκρισης και της υπολογιστικής πολυπλοκότητας του προβλεπτικού ελεγκτή, όταν αυτός οδηγεί μια ηλεκτρική μηχανή.Αρχικά, δίνεται το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για αυτές τις εφαρμογές. Συγκεκριμένα, αναλύονται βασικές κατηγορίες προβλημάτων βελτιστοποίησης (Κεφ. 2), όπως τα προβλήματα μικτών ακεραίων, ενώ παρουσιάζεται και η εξαντλητική μέθοδος απαρίθμησης. Έπειτα, γίνεται λόγος για τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν το Μοντελοποιημένο Προβλεπτικό Έλεγχο (Κεφ. 3), δηλαδή τη μαθηματική μοντελοποίηση του συστήματος, το πρόβλημα βέλτιστου ελέγχου και την πολιτική του μετατιθέμενου ορίζοντα. Τέλος, δίνεται το μαθηματικό μοντέλο του υπό έλεγχο συστήματος (Κεφ. 4), το οποίο αποτελείται από έναν τριφασικό αντιστροφέα πηγής τάσης 2 επιπέδων (2L-VSI), ο οποίος οδηγεί έναν κινητήρα επαγωγής μέσης τάσης.Στη συνέχεια, παρουσιάζονται δύο στρατηγικές προβλεπτικού ελέγχου οδήγησης ηλεκτρικών κινητήρων, ο Προβλεπτικός Έλεγχος Ροπής (Κεφ. 5) και ο Προβλεπτικός Έλεγχος Ροπής Μεταβλητού Διακοπτικού Σημείου (Κεφ. 6). Για κάθε στρατηγική, δίνεται ο αλγόριθμος ελέγχου σε θεωρητικό επίπεδο και σε πρακτικό επίπεδο τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων στο προγραμματιστικό περιβάλλον Matlab Simulink. Για την τελευταία στρατηγική, προτείνεται μια μέθοδος μείωσης της υπολογιστικής πολυπλοκότητας (Παρ. 6.4) και παρουσιάζονται τα αντίστοιχα αποτελέσματα. Έπειτα, παρουσιάζεται μια πρόταση βελτίωσης της απόκρισης του ελεγκτή, μέσω της επέκτασης του ορίζοντα πρόβλεψης στον αλγόριθμο του VSP2TC (Κεφ. 7). Λόγω του αυξημένου υπολογιστικού φόρτου της συγκεκριμένης πρότασης, παρουσιάζεται η τεχνική Branch and Bound (Παρ. 7.3), η οποία έχει στόχο τον περιορισμό των απαιτούμενων υπολογισμών του ελεγκτή, ενώ παράλληλα τον καθιστά ικανό για εφαρμογή σε πραγματικό περιβάλλον.