Abstract Model predictive control (MPC) can be applied to aero-engine for optimal command tracking and constraint handling. However, the performance of MPC is highly dependent on the accuracy of the predictive model. Therefore, a new structure MPC with an additional modeling error compensation loop is proposed, which can substantially reduce the dependence of MPC on the accuracy of the predictive model, and enhance the performance and real-time property of the system simultaneously. The new MPC replaces the traditional feedback correction loop with a compensation control loop to realize high-performance tracking over the large envelope with only one predictive model. The compensation loop controller employs an augmented discrete linear quadratic method for robust tracking capability. Simulations on the turboprop engine show that, compared with the standard MPC, the new MPC shows greater robustness over the envelope with smaller settling time, overshoot, and fluctuation of power turbine speed.

This research presents a novel current loop control strategy for a three-phase PWM rectifier system aimed at mitigating challenges related to substandard power quality, excessive current harmonics, and insufficient robustness. The suggested approach combines an extended state observer (ESO) with dual-power sliding mode control that is further enhanced by fractional-order micro-integral operators. This amalgamation enhances the adaptability of the controller to system dynamics and augments the flexibility of the current loop control mechanism. The results of this integration include diminished system oscillations, heightened immunity to external disturbances, and improved robustness and dynamics of the overall system. Through MATLAB/Simulink simulations, the effectiveness of the proposed control methodology is validated, demonstrating superior performance in terms of robustness, dynamic response, power quality enhancement, and mitigation of current harmonics when compared to conventional PI control and standard fractional-order dual-power sliding mode control techniques.

Taking a Vienna rectifier as the research object, the power mathematical model based on a switching function is established according to its working principle. A sliding mode variable structure control algorithm based on the reaching law is examined in order to address the issues of the slow response speed and inadequate anti-interference of classical PI control in the face of abrupt changes in the DC-side load. In response to the sluggish convergence rate and inadequate chattering suppression of classical integer order sliding mode control, a fractional order exponential reaching law sliding mode, direct power control approach with rapid convergence is developed. The fractional calculus is introduced into the sliding mode control, and the dynamic performance and convergence speed of the control system are improved by increasing the degree of freedom of the fractional calculus operator. The method of including a balance factor in the zero-sequence component is employed to address the issue of the midpoint potential equilibrium in the Vienna rectifier. Ultimately, the suggested control is evaluated against classical PI control through simulation analysis and experimental validation. The findings indicate that the proposed technique exhibits rapid convergence, reduced control duration, and enhanced robustness, hence augmenting its resistance to interference.

This paper presents an active harmonic current injection scheme for permanent-magnet synchronous machines (PMSMs) considering resistance asymmetry. Conventional control methods suppress the negative-sequence current caused by the parameter asymmetry to mitigate the undesired torque ripple in PMSM with resistance asymmetry. However, the use of additional harmonic voltages for harmonic current reduction can result in the increased voltage amplitude and decreased dc-link voltage utilization. To address this issue, an active harmonic injection scheme is proposed to suppress voltage fluctuation by injecting appropriate d -axis harmonics. The key principle involves injecting appropriate d -axis harmonics to counteract the fluctuations in stator voltage amplitude caused by q -axis harmonic regulation. A cascade structure of resonant controllers is employed to simultaneously regulate both the harmonic voltage and harmonic current. Comparative simulations and experiments are carried out to verify the correctness of the presented analysis and the effectiveness of the proposed scheme. It is verified that the proposed scheme can effectively reduce the torque ripple while achieving higher dc-link voltage utilization than existing methods. Consequently, the proposed solution is effective even under conditions with limited dc-link voltage margin.