永磁交流伺服系统速度控制器优化设计方法

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1、第16卷第2期电机与控制学报Vol.16No.22012年2月ELECTRICMACHINESANDCONTROLFeb．2012永磁交流伺服系统速度控制器优化设计方法王宏佳，杨明，牛里，徐殿国(哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对永磁同步电机数字控制系统中，电机转速动态过程中出现的由于通常采用PI控制器串联校正来设计速度环而导致的超调和振荡问题，提出了一种速度控制器优化设计方法。在分析了永磁交流伺服系统速度环数学模型的基础上，调整了速度控制器中比例增益的作用位置，构成IP控制器局部反馈校正来设

2、计速度环。根据稳定性和跟随性要求，选取转速偏差指标函数，优化控制器参数设计，同时在控制器设计中增加了anti－windup策略。所设计的控制器，可以获得电机转速的无超调、无振荡快速响应，并具有较强的抗扰动能力。仿真和实验结果验证了设计方法的有效性和可行性。关键词:永磁同步电机;速度控制器优化设计;IP控制器;anti-windup策略中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007－449X(2012)02－0025－07Optimalspeedcontrollerdesignmethodforpermanentm

3、agnetACservosystemWANGHong-jia，YANGMing，NIULi，XUDian-guo(DepartmentofElectricalEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract:Inthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)digitalcontrolsystem，theproportional-integral(PI)regulatorisalwaysadoptedi

4、nthespeedcontrolloop．Tosolvethespeedovershootandos-cillationproblemsinthedynamicprocess，thispaperproposedanoptimalspeedcontrollerdesignmeth-od．OnthebasisoftheanalysisofthepermanentmagnetACservosystemspeedloopmodel，itrelocatedtheproportionalactionintothefeedbackpa

5、thtoconstituteintegral-proportional(IP)regulator．Accord-ingtostabilityandfollowingperformancerequirements，itformulatedthespeederrorcriterionfunction．Thespeedcontrollerparameterswereoptimized，andtheanti-windupstrategywasconsidered．Thespeedcontrolstrategyhasfastres

6、ponsewithoutovershootandoscillation，andimprovestheanti-disturbanceper-formance．Thesimulationandexperimentalresultsverifytheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedmethod．Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor;optimalspeedcontrollerdesign;integral-proportionalre

7、gulator;anti-windupstrategy收稿日期:2010－08－17基金项目:国家高技术研究发展计划(2008AA042602);TheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina(2008AA042602)作者简介:王宏佳(1983—)，男，博士研究生，研究方向为电力电子技术和永磁交流伺服驱动控制技术;杨明(1978—)，男，博士，副教授，研究方向为电力电子技术及应用、交流永磁伺服系统和智能控制应用;牛里(1985—)，男，博士研究

8、生，研究方向为电力电子与电力传动;徐殿国(1960—)，男，教授，博士生导师，研究方向为交流伺服控制系统、机器人控制技术、风力发电和光伏发电技术等。通讯作者:王宏佳26电机与控制学报第16卷所示为数字控制PMSM调速系统框图。图1(a)中所0引言**示，ω、ωsam分别为速度给定和每个采样周期T内对随着电力电子技术、