考虑饱和运行时永磁同步伺服系统速度调节器的设计与调整

按经典控制理论设计的速度调节器与实际调试结果差距大,阶跃时,速度调节器会出现饱和,为此,借助于线性二次型状态反馈,实现伺服系统速度调节器的设计。速度调节器饱和时,采用棒?棒控制实现响应时间最小化。为保证动态过程中系统速度调节器的平稳过渡,合理选择调节器的转换阀值,并将速度微分反馈引入速度调节,保证在不影响系统响应快速性的前提下抑制超调与振荡。全状态反馈控制所引入的微分控制,可以预见系统响应趋势,它的引入可以有效地抑制速度响应超调。数字仿真和实验证实了分析与设计的有效性。

一种基于调节器输出饱和非线性的PI控制算法

分析了过程控制系统存在调节器饱和现象的调节过程的特点，并且推导出这种调节过程所遵循的规律。设计了一种基于调节器输出饱和的PI控制算法，该算法实现了系统退饱和点的控制，并在液位系统中对算法进行了验证。结果证明该方法对系统的输出饱和具有良好的适应性。并且能够充分利用调节器功能，改善系统饱和时的动态过程。

基于变比例-退饱和式PI调节器的开关磁阻电机调速系统设计

开关磁阻电机调速系统的积分饱和现象导致了系统的控制性能较差,针对这一问题,提出了变比例-退饱和式PI调节器设计方法,并给出了调节器参数整定方法。此外,分别在恒速空载和变速带载情况下,利用MATLAB/Simulink软件验证了传统PI调节器、抗饱和式PI调节器和变比例-退饱和式PI调节器的控制性能。结果表明:变比例-退饱和式PI调节器具有更好的动态性能和抗扰性能。

基于积分状态预测的Anti-Windup PID控制器设计

目前有多种方式用来抑制调速系统中调节器饱和引起的Windup现象。其中跟踪反计算控制策略,由于其采用线性反馈作用原理来减小调节器饱和时的积分累加值,因此对于这种策略的研究和应用较多。但由于在设计调节器参数时,没有考虑速度指令和负载的变化,固定的反计算参数一般难以在大范围内保证系统响应的一致性。为了在不同速度指令和负载转矩条件下,保证系统响应的一致性,本文提出了积分状态预测Anti-Windup策略来减小系统由于饱和现象而引起的性能下降,根据速度指令和负载转矩的变化,在调节器饱和时计算出积分器在系统稳态积分终值,并将其作为调节器进入线性段的积分初始值,当系统参数精确时使得系统呈现出最优的速度响应曲线。本文在相同的电流环和速度环调节器PI参数的条件下,进行了仿真实验,比较了上述AW策略与传统方法的速度响应性能。实验结果验证了理论分析及仿真波形的正确性。

内置式永磁同步电机弱磁过渡时的解耦补偿控制

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet,IPM)在弱磁过渡时电流调节器瞬态饱和导致转速范围受限甚至失控的问题,提出了基于解耦电流控制和电压指令补偿的电流矢量控制算法,解除了电机高速运行时d-q轴电流交叉耦合的影响,使得控制规律趋于线性化,避免PI调节器输出不正常;当调节器饱和时,通过补偿电压指令使调节器迅速退出饱和状态,消除了转速调节失控现象。给出了判断电流调节器是否进入饱和的监视方法,实时决定是否有必要采取退饱和的措施,使得控制更具智能特点。在仿真结果的正确性基础上,通过台架测试进一步证实了所提出控制策略的有效性,提高了系统的稳定性并拓宽了电机的转速范围。