基于分數(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、調速范圍寬、轉矩慣量比大等優(yōu)點，在機器人、航空設備、國防等領域中應用廣泛。在交流永磁同步電動機控制系統(tǒng)中，轉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，所以轉速控制器性能的優(yōu)劣尤為重要。
　　近年來，隨著分數(shù)階微積分在控制領域研究的迅速發(fā)展，將分數(shù)階微積分理論應用到電動機控制系統(tǒng)中逐漸受到了廣大學者的重視。本文針對永磁同步電動機控制系統(tǒng)的速度調節(jié)，利用分數(shù)階微積分理論設計速度控制器，以達到提高

2、永磁同步電動機控制系統(tǒng)性能的目的。論文圍繞分數(shù)階微積分理論、分數(shù)階控制器的設計、分數(shù)階控制器在永磁同步電動機控制系統(tǒng)中的應用以及分數(shù)階控制器的改進等方面進行研究。研究的主要內容包括：
　　(1)介紹分數(shù)階微積分理論，包括分數(shù)階微積分的定義及基本性質。對分數(shù)階積分的單位階躍響應特性加以分析，利用Oustaloup方法實現(xiàn)分數(shù)階微分算子的仿真模塊。
　　(2)介紹分數(shù)階PIλ控制器的設計方法。對常規(guī)的分數(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。將分數(shù)階PIλ控制器應用在控制系統(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。
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4、4)有針對性地對分數(shù)階PIλ控制器進行了兩個方面的改進：一方面，考慮實際工程設計時，通常會對轉速控制器的輸出加以限幅。針對由此可能產生的Windup（積分飽和）問題設計分數(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，考慮實際應用時，系統(tǒng)模型及參數(shù)可能會受外部或內部因素的影響而發(fā)生變化，如果控制器的參數(shù)是固定不變的，則會導致控制系統(tǒng)的性能下降。針對這一問題，結合自適應模糊控制方法對分數(shù)階PIλ控制器加以改進