开关磁阻电机最优分数阶PIDμ控制器设计

开关磁阻电机(SRM)调速系统中的PI控制器通常表现出动态性能差、控制精度低和转矩脉动大的问题,加入微分环节的PID控制器虽然可以有效提高控制性能,但因PID控制器具有微分环节,较大的系统噪声容易引起震荡,造成电机运行不稳定。针对这一矛盾,引入分数阶微分环节,设计了一种分数阶PID~μ控制器。选择系统的速度响应构建目标优化函数,采用灰狼优化算法整定控制器参数得到最优参数。搭建SRM双闭环调速系统仿真模型,速度环采用分数阶PID~μ控制方式,电流环采用电流斩波和脉冲宽度调制(PWM)分时控制方式。将转速突变和负载突变作为干扰,对PI控制器和分数阶PID~μ控制器的控制性能进行对比实验。结果表明,所设计的参数最优分数阶PID~μ控制器保留了PI控制器结构简单,设计方便的优点,同时表现出更快的响应速度和控制精度,对SRM转矩脉动具有很好的抑制作用。     

基于蚁狮优化算法分数阶PI的PMSM矢量控制

针对永磁同步电机(PMSM)双闭环矢量控制系统中传统工程经验比例积分(PI)参数整定易出现超调、振荡、鲁棒性不强等问题,提出采用分数阶PI(FOPI)控制器应用于系统的转速外环,并利用蚁狮优化(ALO)算法对FOPI控制器进行参数优化.该算法利用自然界中蚁狮狩猎蚂蚁的过程,将待优化的参数看作蚁狮个体所处空间位置,并利用误差性能指标ITAE作为目标函数,搜索待求参数的全局最优解.为满足电机驱动控制的实时性要求,采用ALO算法离线整定待求参数.实验结果表明,ALO算法优化的转速外环FOPI控制器具有减小调节时间、提高响应速度和增强系统抗干扰能力的优势,证明了优化策略的可行性和有效性.     

分数阶PIα控制器在直流调速中的应用

以改进的分数阶微积分Oustaloup滤波器算法为理论基础,建立分数阶PIα控制器,并将其应用到直流调速系统中。给出转速闭环控制直流调速系统的稳态结构框图和转速闭环无静差直流系统电路仿真模型,并将分数阶控制器和传统整数阶PID控制器应用到结构图和电路图中进行MATLAB/SIMULINK软件仿真。通过仿真比较和分析,验证了分数阶PI控制具有更好的控制效果。     

基于模糊PI控制的无刷直流电机调速系统

传统无刷直流电机调速系统中的PI调节器要求对控制器参数进行严格整定,但当系统参数变化时,PI控制器的参数不能随之调整。针对这个问题,提出一种可以自整定参数的模糊PI控制方法,详细讨论了无刷直流电机的模糊PI控制原理,并设计了以dsPIC30F4011为核心的无刷直流电动机模糊PI转速控制系统。实验结果表明,基于dsPIC30F4011的无刷直流电动机模糊PI控制系统能实现平滑连续调速。     

三相电压型PWM整流器分数阶PID直接功率控制

研究了一种基于分数阶PID控制器的三相电压型PWM整流器直接功率控制方案,在瞬时功率理论的基础上设计了功率内环、直流电压外环的控制结构.由于基于整数阶PI控制器的抗扰性能差且对系统参数变化较敏感,在直接功率控制方法的直流侧电压控制环节引入分数阶PID控制器进行直流侧电压控制,根据系统功率模型采用分数阶控制器频域设计方法设计了分数阶P1D控制器.仿真实验证明,分数阶PID控制方案优于PI控制方案,具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,响应速度更快,控制结果更精确.     

直流电动机调速系统模糊控制的仿真

针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点 ,本文设计了模糊控制器 ,建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统。为了验证模糊控制器的控制效果 ,本文对直流电动机的参数变化、负载突变等不同情况进行了仿真研究 ,并将仿真结果与常规PID控制进行比较。结果表明 ,模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制性能     

基于蜻蜓算法分数阶 PI 的 PMSM 矢量控制优化

针对永磁同步电机双闭环矢量控制系统中整数阶 PI 控制器存在动态响应速度慢、鲁棒性不强的问题,提出一种采用蜻 蜓算法与分数阶 PI 控制相结合,对系统的转速外环和电流内环进行参数离线整定的方法。 将待优化参数看作是蜻蜓在搜索空 间中搜寻食物源的最优个体所处的空间位置,并利用误差性能指标 ITAE 作为其目标适应度函数。 分别对传统工程经验整定 整数阶 PI、蜻蜓算法整定整数阶 PI、蜻蜓算法整定分数阶 PI 和粒子群算法整定分数阶 PI 的电机调速性能进行仿真和实验对 比。 结果表明,蜻蜓算法优化的分数阶 PI 控制器具有提高系统的动态响应性能,减小超调量和增强鲁棒性的优势,证明了优化 策略的优越性。     

直流电动机调速系统模糊控制的仿真

针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点，本文设计了模糊控制器，建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统，为了验证模糊控制器的控制效果，本文对直流电动机的参数变化，负载突变等不同情况进行了仿真研究，并将仿真结果与常规PID控制进行比较，结果表明，模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制性能。     

模糊控制在永磁同步电机调速系统中的应用

传统PI控制器基于线性系统设计且参数固定,不能满足高性能控制的要求。而模糊控制不依赖于控制对象的数学模型,能够根据模糊信息实行精确控制。为了结合PI控制和模糊控制的优点,设计了一种模糊自适应PI控制器,并应用到永磁同步电机矢量控制调速系统中。该控制器能根据外部和内部参数的变化自动调节PI控制器的参数。仿真结果验证了,采用模糊自适应PI控制器的永磁同步电机矢量控制调速系统具有更好的动态和鲁棒性能。     

直流调速系统的模糊／PID速度控制器设计

采用模糊控制/PID策略对直流调速系统的转速环进行了设计,根据转速误差的阀值由模糊控制切换到PID控制,给出了模糊控制规则和PID控制器各参数确定的方法,并利用Matlab进行了仿真验证,结果表明模糊/PID控制器具有较好的控制性能。     

基于花授粉算法的无刷直流电动机速度控制研究

无刷直流电动机速度控制系统离不开性能优良的PID控制器。针对PID参数的在线优化问题,引入花授粉算法,以积分平方误差作为目标函数,将优化的方法应用于PID调节,实现无刷直流电动机速度控制。仿真结果表明,与传统的PID调节系统相比,花授粉算法速度控制系统有更好的鲁棒性,响应时间更快,控制精度更高。     

基于模型预测控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

为提高基于模块化多电平换流器的直流输电系统(MMC-HVDC)电流内环的动态响应速度,提出了一种MMC-HVDC系统的模型预测控制(Model predictive control, MPC)方法。该方法通过预测模型、反馈校正和滚动优化得到最优的电压控制量,克服了传统双闭环控制PI参数整定困难和动态响应慢的问题。针对外环PI控制器参数对系统参数敏感的问题,对PI控制器参数进行了自适应调整,根据控制器的输入偏差和输出的大小来调整PI参数,提高了控制器的鲁棒性。针对子模块电容的均压问题,采用了基于排序法的最近电平调制(NLM)均压调制算法,有效地实现了子模块电容电压的平衡。最后,通过Matlab/Simulink平台搭建了5电平的MMC-HVDC系统仿真模型。仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性。     

ACO based speed control of SRM fed by photovoltaic system

This paper proposes a speed control of Switched Reluctance Motor (SRM) supplied by Photovoltaic (PV) system. The proposed design of the speed controller is formulated as an optimization problem. Ant Colony Optimization (ACO) algorithm is employed to search for the optimal Proportional Integral (PI) parameters of the proposed controller by minimizing the time domain objective function. The behavior of the proposed ACO has been estimated with the behavior of Genetic Algorithm (GA) in order to prove the superior efficiency of the proposed ACO in tuning PI controller over GA. Also, the behavior of the proposed controller has been estimated with respect to the change of load torque, variable reference speed, ambient temperature, and radiation. Simulation results confirm the better behavior of the optimized PI controller based on ACO compared with optimized PI controller based on GA over a wide range of operating conditions.     

基于解析计算的CSC-PMSG-WGS控制器PI参数设计

在基于电流源型变换器的永磁同步风力发电系统(CSC-PMSG-WGS)控制中,比例积分(PI)控制依然是广泛采用的基本控制方法。传统PI参数设计方法由于采用诸多近似计算而使得设计结果不准确,或是由于采用智能优化算法进行参数自动寻优导致PI参数的设计方法不通用。为了综合考虑系统中控制器PI参数设计的准确性和简便性,提出一种基于解析计算的设计方法。该方法首先在分析考虑工程实际情况的控制系统传递函数基础上,推导出控制器PI参数解析计算表达式;然后按照系统性能要求及系统参数确定计算式中的关键待定参数进而得到PI参数的值;最后,针对10k W CSC-PMSG-WGS系统实例,分析采用该方法的PI参数详细设计过程。仿真和实验结果证明了采用所提控制器参数设计方法能够有效减少控制器参数设计工作量,并且取得良好的动态和稳态控制性能。     

无刷直流电机调速系统的IMC-PID抗饱和控制

针对无刷直流电流电机双闭环调速系统转速调节器存在的非线性饱和特性,提出一种IMC-PID抗饱和控制方案。首先根据内模控制原理设计出转速环和电流环的IMC-PID控制器,然后引入可行性参考输入的概念,设计出基于条件技术的转速环IMC-PID抗饱和控制器,最后为验证IMC-PID抗饱和控制器的可行性,将该控制器应用于无刷直流电机双闭环调速系统中。仿真结果表明:该控制器不仅具有的良好的抗干扰性和鲁棒性,而且改善了系统的动态性能,有效抑制了饱和现象的影响。     

基于FO-PI控制器的直流微网母线电压控制策略

为改善直流微电网母线电压稳定性及动态性能,提出一种基于自适应参数整定的FO-PI控制器控制直流母线电压方法。该方法在传统PI控制策略的基础上引入具有多参数可调的FO-PI控制器,并将带有自适应权重策略的粒子群算法运用于FO-PI控制器,从而解决控制器在具有多个参数时不可同时调节这些参数的问题。让直流微电网电压控制系统达到更优的可控性及灵活度。实验结果表明,所提出的控制策略在不增加系统成本的同时,能够使母线电压抗负载扰动能力更强,而且其整体性能优于传统控制方法。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

DC/DC升压变换器串级控制

为改善DC／DC升压变换器的控制性能，设计了一种串级结构的控制器。控制器的外环采用PI控制算法，以电容电压为被控量，内环则采用积分增益可调的PI控制算法，以电感电流为被控量。该种结构的控制器不但有效解决了系统非最小相位特性给控制器设计带来的难题，而且可使被控系统获得良好的动态特性，并对系统参数变化有着很强的鲁棒性。对DC／DC升压变换器的仿真结果表明，该控制方案是可行的。     

无刷直流电机双闭环控制系统的设计

在分析无刷直流电机的数学模型和传递函数的基础上,提出了一种无刷直流电机双闭环调速系统的控制策略,其外环采用转速PI控制,保证了调速系统的控制精度,内环则采用电流滞环控制方法,控制实际电枢电流快速跟踪参考电流,从而提高系统的动态响应性能。结合无刷直流电机的调速要求,详细分析了系统的开环传递函数,基于频域设计方法,给出了闭环控制系统参数设计的设计步骤,并由此设计出了控制器。最后,在Matlab仿真环境下,采用分段线性法实现了无刷直流电机的梯形波感应反电动势,建立了仿真模型,并结合前面的理论分析搭建了双闭环控制器。仿真结果表明,整个闭环系统运行平稳,具有良好的动、静态特性,从而验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。