一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法技术

技术编号:12732162 阅读:143 留言:0更新日期:2016-01-20 15:33
本发明专利技术提供了一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法,在给定的相位裕度和幅值穿越频率下,使永磁同步电机速度控制系统具备最大幅值裕度,对设计的分数阶PI速度控制器传递函数实现其比例增益、积分增益和积分阶次的控制参数整定。本发明专利技术设计的永磁同步电机分数阶PI速度控制器,可使系统在给定的相位裕度和幅值穿越频率下,具备最大幅值裕度,系统具有更大的稳定储备,能降低电机速度响应的超调量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及随动控制系统,尤其涉及随动系统的永磁同步电机控制。
技术介绍
随动系统在各类武器系统中得到了广泛的应用,如高炮、地炮、火箭炮等,而目前的随动系统广泛采用基于永磁同步电机的交流随动系统,以永磁同步电机调速系统组成的速度环内环,其控制性能的好坏对随动系统的总体性能影响很大,并直接影响着随动系统参数的调试,因此,其速度环的设计至关重要,一般地,实际中的速度环普遍采用比例-积分(PI)控制,其参数调节方便,控制器设计灵活,可满足多数的指标要求。PI控制器属于整数阶的控制范畴,其可调参数有比例增益和积分增益。但是,传统PI控制方法只能满足两个控制约束,例如给定的相位裕度、给定的穿越频率等。分数阶PI作为传统PI控制的推广,将其积分阶次由整数阶推广到了任意实数,其可调参数有比例增益、积分增益和积分阶次三个,可同时满足三个控制约束,因而控制更加灵活。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法,相对于传统的PI控制,能满足更多的设计约束。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:第一步,给定相位裕度给定幅值穿越频率ωcg;第二步,在区间[αmin,αmax]等间隔选取N个点,点其中αmin为区间下限,αmin≤0.4,αmax为区间上限,αmin≥1.3,同时N≥100,对于α=αi的每个积分阶次:a)计算比例增益 k p = Im ( A ) ω c g α s i n π α 2 ]]>和积分增益 k i = Re ( A ) - c o s π α 2 s i n π α 2 Im ( A ) , ]]>其中,J为折算到电机轴上的总转动惯量,CT为电机力矩电流系数,Tc为系统电流环时间常数;b)解关于ω的方程 arg C T ( k i + k p ω α c o s π α 2 + jk p ω α s i n π α 2 ) Jω 1 + α ( - sin π α 2 + j c o s π α 2 ) ( 1 + jωT u ) ( 1 + jωT c ) = - π , ]]>记作ω=ωcp,定义为相位穿越频率;c)计算幅值裕度 h = - 20 lg | C T ( k i + k p 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法,其特征在于包括下述步骤:第一步,给定相位裕度给定幅值穿越频率ωcg;第二步,在区间[αmin,αmax]等间隔选取N个点,点i=0,1,…,N‑1,其中αmin为区间下限,αmin≤0.4,αmax为区间上限,αmin≥1.3,同时N≥100,对于α=αi的每个积分阶次:a)计算比例增益kp=Im(A)ωcgαsinπα2]]>和积分增益ki=Re(A)-cosπα2sinπα2Im(A),]]>其中,J为折算到电机轴上的总转动惯量,CT为电机力矩电流系数,Tc为系统电流环时间常数;b)解关于ω的方程argCT(ki+kpωαcosπα2+jkpωαsinπα2)Jω1+α(-sinπα2+jcosπα2)(1+jωTu)(1+jωTc)=-π,]]>记作ω=ωcp,定义为相位穿越频率;c)计算幅值裕度h=-20lg|CT(ki+kpωcpαcosπα2+jkpωcpαsinπα2)Jωcp1+α(-sinπα2+jcosπα2)(1+jωcpTu)(1+jωcpTc)|;]]>第三步,当α=αi时,对于所有计算的幅值裕度h中,选取当h为最大值对应的α,并记作α=αc;第四步,选取当α=αc时对应的kp和ki,并记作kp=kpc和ki=kic;第五步,设计分数阶PI速度控制器,传递函数为Tu为滤波时间常数。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法,其特征在于包括下述步骤:
第一步,给定相位裕度给定幅值穿越频率ωcg;
第二步,在区间[αmin,αmax]等间隔选取N个点,点i=0,1,…,N-1,其中αmin为区间下限,αmin≤0.4,αmax为区间上限,αmin≥1.3,同时
N≥100,对于α=αi的每个积分阶次:
a)计算比例增益 k p = Im ( A ) ω c g α s i n π α 2 ]]>和积分增益 k i = Re ( A ) - c o s π α 2 s i n π α 2 Im ( A ) , ]]>其中,
J为折算到电机
轴上的总转动惯量,CT为电机力矩电流系数,Tc为系统电流环时间常数;
b)解关于ω的方程 arg C T ( k i + k p ω α c o s π α 2 + jk p ω α s i n π α 2 ) Jω 1 + α ( - sin π α 2 + j c o s π α 2 ) ( 1 + jωT u ...

【专利技术属性】
技术研发人员:李长红高嵩韩耀鹏边党伟
申请(专利权)人:中国兵器工业集团第二O二研究所
类型:发明
国别省市:陕西;61

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