智能跑步机异步电机变频调速直接转矩控制.pdf

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机械设计与制造第1期

280MachineryDesignManufacture2024年1月

智能跑步机异步电机变频调速直接转矩控制

曾建航，赵德成

（1.郑州工程技术学院信息工程学院，河南郑州450044；2.上海应用技术大学轨道交通学院，上海201400）

摘要：因智能跑步机控制系统存在延时的问题，导致跑步机的运行损耗高、效率低。为此，提出智能跑步机异步电机变

频调速直接转矩控制方法。分析异步电机的变频调速效果，构建跑步机控制约束，将模型预测直接转矩控制算法作为非

线性内部控制器的控制算法，估计定子磁链后预测定子磁链和电磁转矩，建立合适的目标函数，并采用末端输出控制法

获取定子磁链和电磁转矩参考值，对跑步机系统延时加以补偿，完成智能跑步机异步电机变频调速直接转矩控制。实验

结果表明，所提方法控制下的智能跑步机振幅曲线波动最小，电磁转矩在（0.5~1.5）N·m之间，稳定后的运行损耗和运行效

率控制在67W和0.77%左右，可有效减小跑步机的电磁转矩脉动，降低运行损耗，提高运行效率，且具有良好的平稳性。

关键词：智能跑步机；直接转矩控制；定子磁链；电磁转矩；模型预测控制

中图分类号：TH16；TM301文献标识码：A文章编号：1001-3997（2024）01-0280-05

DirectTorqueControlofVariableFrequencySpeedRegulationof

AsynchronousMotorforIntelligentTreadmill

ZENGJian-hang，ZHAODe-cheng

（1.SchoolofInformationEngineering，ZhengzhouUniversityofEngineeringandTechnology，He’nanZhengzhou

450044，China；2.SchoolofRailTransit，ShanghaiUniversityofTechnology，Shanghai201400，China）

Abstract：Duetothedelayoftheintelligenttreadmillcontrolsystem，therunninglossofthetreadmillishighandtheefficiency

islow.Therefore，adirecttorquecontrolmethodofvariablefrequencyspeedregulationforasynchronousmotorofintelligent

treadmillisproposed.Analyzetheeffectofvariablefrequencyspeedregulationofasynchronousmotor，constructthecontrolcon⁃

straintsofthetreadmill，usethemodelpredictivedirecttorquecontrolalgorithmasthecontrolalgorithmofthenonlinearinternal

controller，estimatethestatorflux，predictthestatorfluxandelectromagnetictorque，establishthea

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