在永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,用分?jǐn)?shù)階PI^λ取代整數(shù)階PI速度控制器具有更好的動(dòng)、靜態(tài)性能,但在工程應(yīng)用中,分?jǐn)?shù)階積分也會(huì)引起飽和非線性現(xiàn)象.為解決此問(wèn)題,本文在分?jǐn)?shù)階PI^λ基礎(chǔ)上提出了變結(jié)構(gòu)A-W PI^λ算法以提高速度控制性能.A-W PI^λ算法根據(jù)控制器是否進(jìn)入飽和而對(duì)積分狀態(tài)進(jìn)行控制,并采用粒子群智能算法實(shí)現(xiàn)控制器的各項(xiàng)參數(shù)整定.仿真實(shí)驗(yàn)表明:分?jǐn)?shù)階PI^λ比整數(shù)階PI更容易進(jìn)入飽和并能提前退出,而A-W PI^λ能迅速退出飽和區(qū),A-W PI^λ速度控制器改進(jìn)了系統(tǒng)的跟隨性、抗負(fù)載擾動(dòng)和魯棒性能,提高了永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的速度控制性能. 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017,46(04)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１不同階次分?jǐn)?shù)階積分的單位階躍響應(yīng)Ｆｉｇ．１Ｓｔｅｐｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｒａｃｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｄｅｒｓ

２Ａ－ＷＰＩλ控制器設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)對(duì)ＰＩλ控制器Ｗｉｎｄｕｐ現(xiàn)象的抑制，本文將整數(shù)階ＰＩ的Ａｎｔｉ－Ｗｉｎｄｕｐ設(shè)計(jì)方法推廣到分?jǐn)?shù)階ＰＩλ的Ａｎｔｉ－Ｗｉｎｄｕｐ設(shè)計(jì)中．工程設(shè)計(jì)中常用的Ａｎｔｉ－Ｗｉｎｄｕｐ控制器的設(shè)計(jì)方法為反算法、條件積分法兩大類［１８］．２．２．１反算法反算法是當(dāng)控制器進(jìn)入飽和時(shí)，將飽和環(huán)節(jié)輸入與輸出的差值反饋輸回積分器中，通過(guò)一個(gè)衰減信號(hào)減小積分器的輸入進(jìn)而抑制積分飽和現(xiàn)象，最終達(dá)到退積分飽和的目的，其結(jié)構(gòu)如圖２所示．圖２中，ｑ為控制器的積分狀態(tài)；Ｋａ為飽和補(bǔ)償增益常數(shù)；ｅ為系統(tǒng)轉(zhuǎn)速誤差；Ｔｍａｘ及Ｔｍｉｎ分別為控制器輸出飽和上限和下限；ｕｎ為ＰＩ算法的輸出值；ｕｓ為控制器限幅后的輸出值．積分狀態(tài)ｑ滿足ｑ·＝Ｋｉ［ｅ－Ｋａ（ｕｎ－ｕｓ）］．（２）圖２反算法控制器結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｔｒａｃｋｉｎｇｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ該方法為一種線性控制策略，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，常用于工程設(shè)計(jì)中，但其魯棒性及系統(tǒng)穩(wěn)定性存在不足，在控制精度要求較高的系統(tǒng)中并不適用．２．２．２條件積分法條件積分法在控制性能上優(yōu)于反算法．其原理是首先對(duì)控制器狀態(tài)進(jìn)行判斷，通過(guò)邏輯開(kāi)關(guān)使控制器能在ＰＩ和Ｐ之間切換．當(dāng)控制器在線性階段時(shí)，控制器為正常的ＰＩ控制器；當(dāng)控制器進(jìn)入飽和階段，控制器切換為Ｐ模式，通過(guò)選取適當(dāng)?shù)姆答仌r(shí)間常數(shù)τ，使積分誤差反相累加，將積分狀態(tài)逐漸衰減以達(dá)到退積分飽和的目的．本文選擇了一種變結(jié)構(gòu)式的條件

ｑｐωｒｉｑ，ｉ·ｑ＝１Ｌｑｕｑ－ＲＬｑｉｑ＋ＬｄＬｑｐωｒｉｄ－λｐωｒＬｑ，Ｔｅ＝１．５ｐ［λｉｑ＋（Ｌｄ－Ｌｑ）ｉｄｉｑ烅烄烆］，（５）式中：Ｌｄ，Ｌｑ分別為ｄ，ｑ軸電感；Ｒ為定子繞組電阻；ｉｄ，ｉｑ分別為ｄ，ｑ軸電流分量；ｕｄ，ｕｑ分別為ｄ，ｑ軸電壓分量；ωｒ?yàn)檗D(zhuǎn)子角速度；ｐ為極對(duì)數(shù)；Ｔｅ為電磁轉(zhuǎn)矩．圖４為按轉(zhuǎn)子磁鏈定向并使ｉｄ＝０的永磁同步電動(dòng)機(jī)（ＰＭＳＭ）變頻調(diào)速原理圖，系統(tǒng)的調(diào)制方式采用ＳＰＷＭ方式．圖中ＡＳＲ為速度控制器，ＡＣＲ為電流控制器．本文主要研究控制系統(tǒng)ＡＳＲ的調(diào)速性能，ＡＣＲ選取普通ＰＩ調(diào)節(jié)器．圖４永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)Ｆｉｇ．４Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ３．２控制器參數(shù)整定Ａ－ＷＰＩλ控制器參數(shù)的選取采用“二步法”，即首先不考慮系統(tǒng)飽和非線性，對(duì)分?jǐn)?shù)階ＰＩλ控制器的參數(shù)進(jìn)行整定，然后在此基礎(chǔ)上加入抗飽和部分，適當(dāng)選取抗飽和時(shí)間常數(shù)，最終達(dá)到預(yù)期的效果．本文用粒子群（ＰＳＯ）算法對(duì)ＰＩ和ＰＩλ控制器參數(shù)進(jìn)行整定，選�。桑裕粒耪`差性能指標(biāo)作為參數(shù)選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下Ｊ＝∫∞０ｔ｜ｅ（ｔ）｜ｄｔ，（６）式中：ｅ（ｔ）為系統(tǒng)反饋誤差；ｔ為時(shí)間．利用ＰＳＯ智能算法參數(shù)整定過(guò)程中，算法中的每一個(gè)粒子均表示所需要整定的控制器各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)粒

【參考文獻(xiàn)】：
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