基于分数阶控制器的永磁同步电动机控制研究

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1、ＴＭ２７３中图分类号：密级；公开ＵＤＣ：本校编号：讀州义迷乂攀工程硕±学位论文论文题目：基于分数阶控制器的永磯同步电动机控制研究研究生姓名０６１３０１１４；张襄学号：■仲翠职称副教授：缪学校指导教师姓名：企业指导教师姓名：张学斌职称：高级工＾呈师电气王程：申请学位工程领域名称２０１６．６．１７论卞答雜円期２０１６．６．３论文提交日期：：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研

2、究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研。究成果，也不包含获得兰州交通大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名；／＾年／：签字曰期卢／月曰？学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州《通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇

3、编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）者签：师签名：学位论名导文作签：期签：月日字日么月日字日期／知７乃／抑卢工程硕士学位论文基于分数阶控制器的永磁同步电动机控制研究ResearchonFractional-orderControllerforPermanentMagnetSynchronousMotorControl作者姓名：张昊工程领域：电气工程研究方向：电动机智能控制学号：06130114校内导师：缪仲翠企业导

4、师：张学斌完成日期：2016.4.25兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity基于分数阶控制器的永磁同步电动机控制研究摘要永磁同步电动机有体积小、功率密度高、调速范围宽、转矩惯量比大等优点，在机器人、航空设备、国防等领域中应用广泛。在交流永磁同步电动机控制系统中，转速控制器很大程度上决定了系统的动态及静态性能，所以转速控制器性能的优劣尤为重要。近年来，随着分数阶微积分在控制领域研究的迅速发展，将分数阶微积分理论应用到电动机控制系统中逐渐受到了广大学者的重视。本文针对永磁同步电动机控制系统

5、的速度调节，利用分数阶微积分理论设计速度控制器，以达到提高永磁同步电动机控制系统性能的目的。论文围绕分数阶微积分理论、分数阶控制器的设计、分数阶控制器在永磁同步电动机控制系统中的应用以及分数阶控制器的改进等方面进行研究。研究的主要内容包括：(1)介绍分数阶微积分理论，包括分数阶微积分的定义及基本性质。对分数阶积分的单位阶跃响应特性加以分析，利用Oustaloup方法实现分数阶微分算子的仿真模块。(2)介绍分数阶PIλ控制器的设计方法。对常规的分数阶PIλ控制器参数整定方法以及PSO(ParticleSwarm

6、Optimization,粒子群优化)算法参数整定方法进行研究。针对传统PSO算法在参数整定时存在的不足，对其进行改进并加以利用，使控制器能够得到更加理想的参数。(3)研究永磁同步电动机矢量控制方法，利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立永磁同步电动机控制系统的仿真模型。将分数阶PIλ控制器应用在控制系统的速度环中，通过仿真与传统PI控制器的控制性能进行比较。(4)有针对性地对分数阶PIλ控制器进行了两个方面的改进：一方面，考虑实际工程设计时，通常会对转速控制器的输出加以限幅。针对由此可能产生的Win

7、dup（积分饱和）问题设计分数阶Anti-Windup（抗积分饱和）控制器来改善控制系统的性能。另一方面，考虑实际应用时，系统模型及参数可能会受外部或内部因素的影响而发生变化，如果控制器的参数是固定不变的，则会导致控制系统的性能下降。针对这一问题，结合自适应模糊控制方法对分数阶PIλ控制器加以改进，以达到分数阶PIλ控制器可以根据控制系统模型参数的变化实时地在线调节控制器参数的目的。最后，通过仿真将两种改进方案与分数阶PIλ控制器进行综合比较及性能分析。λ关键词：永磁同步电动机；分数阶PI控制器；粒子群优化；

8、抗积分饱和；自适应模糊论文类型：应用研究-IV-兰州交通大学工程硕士学位论文AbstractPermanentmagnetsynchronousmotorhastheadvantagesofsmallsize,highpowerdensity,widespeedregulationrangeandlargetorqueinertiaratio,whichiswidelyusedinthefieldo