基于分?jǐn)?shù)階控制器的永磁同步電動機控制研究.pdf

1、永磁同步電動機有體積小、功率密度高、調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩慣量比大等優(yōu)點，在機器人、航空設(shè)備、國防等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。在交流永磁同步電動機控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速控制器很大程度上決定了系統(tǒng)的動態(tài)及靜態(tài)性能，所以轉(zhuǎn)速控制器性能的優(yōu)劣尤為重要。
　　近年來，隨著分?jǐn)?shù)階微積分在控制領(lǐng)域研究的迅速發(fā)展，將分?jǐn)?shù)階微積分理論應(yīng)用到電動機控制系統(tǒng)中逐漸受到了廣大學(xué)者的重視。本文針對永磁同步電動機控制系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)，利用分?jǐn)?shù)階微積分理論設(shè)計速度控制器，以達到提高

2、永磁同步電動機控制系統(tǒng)性能的目的。論文圍繞分?jǐn)?shù)階微積分理論、分?jǐn)?shù)階控制器的設(shè)計、分?jǐn)?shù)階控制器在永磁同步電動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用以及分?jǐn)?shù)階控制器的改進等方面進行研究。研究的主要內(nèi)容包括：
　　(1)介紹分?jǐn)?shù)階微積分理論，包括分?jǐn)?shù)階微積分的定義及基本性質(zhì)。對分?jǐn)?shù)階積分的單位階躍響應(yīng)特性加以分析，利用Oustaloup方法實現(xiàn)分?jǐn)?shù)階微分算子的仿真模塊。
　　(2)介紹分?jǐn)?shù)階PIλ控制器的設(shè)計方法。對常規(guī)的分?jǐn)?shù)階PIλ控制器參數(shù)整定方

3、法以及PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群優(yōu)化)算法參數(shù)整定方法進行研究。針對傳統(tǒng)PSO算法在參數(shù)整定時存在的不足，對其進行改進并加以利用，使控制器能夠得到更加理想的參數(shù)。
　　(3)研究永磁同步電動機矢量控制方法，利用MATLAB/SIMULINK仿真平臺建立永磁同步電動機控制系統(tǒng)的仿真模型。將分?jǐn)?shù)階PIλ控制器應(yīng)用在控制系統(tǒng)的速度環(huán)中，通過仿真與傳統(tǒng)PI控制器的控制性能進行比較。
　　(

4、4)有針對性地對分?jǐn)?shù)階PIλ控制器進行了兩個方面的改進：一方面，考慮實際工程設(shè)計時，通常會對轉(zhuǎn)速控制器的輸出加以限幅。針對由此可能產(chǎn)生的Windup（積分飽和）問題設(shè)計分?jǐn)?shù)階Anti-Windup（抗積分飽和）控制器來改善控制系統(tǒng)的性能。另一方面，考慮實際應(yīng)用時，系統(tǒng)模型及參數(shù)可能會受外部或內(nèi)部因素的影響而發(fā)生變化，如果控制器的參數(shù)是固定不變的，則會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的性能下降。針對這一問題，結(jié)合自適應(yīng)模糊控制方法對分?jǐn)?shù)階PIλ控制器加以改進