永磁同步電機Anti_Windup速度控制器設(shè)計

　　主要針對永磁同步電機（ PMSM） 磁場定向控制系統(tǒng)中存在非線性飽和問題，分析了 PI 電機速度控制器 Windup 現(xiàn)象產(chǎn)生的過程及危害。對傳統(tǒng)的 Anti-reset Windup PI 控制器進行了改進，將比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)對飽和影響進行了分離，從而使反饋補償更為準確，有效提升了電機控制系統(tǒng)性能。通過仿真驗證了可行性，并將其應(yīng)用于所開發(fā) PMSM 驅(qū)動控制系統(tǒng)中，在工程應(yīng)用中取得了很好的控制效果，進一步驗證了控制策略的可行性。

　　由于永磁同步電機（ Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM） 相對異步電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小和高效率等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)、民用生活和航空航天及軍事國防等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普遍。在 PMSM 控制中，為了提高控制精度，消除穩(wěn)態(tài)誤差，PMSM 速度控制往往引入較大積分環(huán)節(jié)，這必然會使電機控制系統(tǒng)出現(xiàn) Windup 現(xiàn)象［1-3］。該現(xiàn)象將會引起電機控制系統(tǒng)輸出超調(diào)增大，穩(wěn)定時間變長，系統(tǒng)動態(tài)性能變差。為了克服 Windup 現(xiàn)象，避免由于該現(xiàn)象出現(xiàn)對系統(tǒng)性能造成的影響，必須進行抗飽和控制器（ Anti-Windup） 設(shè)計，即在控制器設(shè)計中對積分環(huán)節(jié)進行限制。

　　目前，Anti-Windup 控制主要可分為條件積分法［4-7］和反計算法［4-7］。條件積分法鑒于 Windup 現(xiàn)象是由積分環(huán)節(jié)所引起的，故采取停止或限制積分等手段，避免 Windup 發(fā)生。該方法主要優(yōu)點是簡單易用，缺點是調(diào)整困難。反計算法主要是將限幅控制器輸出和被控制對象輸入作比較，并用此差值信號作為反饋信號構(gòu)建反饋支路以抑制 Windup 現(xiàn)象。由于該方法是線性結(jié)構(gòu)，設(shè)計簡便易于應(yīng)用。

　　本文主要針對 PMSM 控制系統(tǒng)工程開發(fā)需要，對傳統(tǒng)反計算 Anti-Windup 控制器進行了改進，改進后控制器將積分和比例環(huán)節(jié)對飽和特性影響的信號進行了分離，從而可充分發(fā)揮比例環(huán)節(jié)在控制系統(tǒng)的作用，提升控制系統(tǒng)動態(tài)性能。通過計算機仿真驗證了該方案的可行性，并將該方案應(yīng)用于所開發(fā)的 PMSM 控制系統(tǒng)中，進一步驗證了該方案的實際工程價值。