基于微粒子群算法的Anti-Windup伺服系统速度控制器优化设计

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1、基于微粒子群算法的Anti-Windup伺服系统速度控制器优化设计On-lineParticleSwarmOptimizationDesignforPMSMSystemSpeedControllerconsideringanti-windup严帅贵献国杨明于泳徐殿国HarbinInstituteofTechnology,Harbin,150001,China(Email:Yanshuai@hit.edu.cn,Xianggui@hit.edu.cn,Yuyong@hit.edu.cn,Xudiang@hit

2、.edu.cn)摘要：本文提出了一种新的考虑到anti-windup的永磁交流伺服系统速度控制器的优化设计方案，补偿了速度控制器整定的非线性。通常采用传统的线性分析方法获得控制器参数，然后通过尝试法再调节控制器设定，本文使用一个变通的方法，即微粒子群的优化策略去测试和补偿速度控制器的参数变化。本文研究了满载情况下考虑到anti-windup的速度控制器优化方法，在DSP硬件平台上得到了这种控制策略连续实时的测试结果。证明了PSO方法能够替代传统的设计技术。Abstract:Inthispaper,wedes

3、cribeanewoptimumdesignprocedureforspeedcontrollerconsideringanti-windupforPMSMdrivesystem.Tuningofspeedcontrolleriscomplicatedbynonlinearities.Usualpracticeobtainscontrollersettingswithconventionallinearanalysismethodsandthentunesthesettingsusingtrial-and-

4、errormethodsduringcommissioning.Analternativeapproach,usingParticleSwarmOptimizationalgorithmdevisedtotestandcomparedifferentparametersofspeedcontroller,wesearchfortheanti-windupspeedcontrollertoachievingtheoptimalcompromiseofvariablespeedatfullload.Thesea

5、rchisperformedon-line,onthephysicalhardware,bycontinuouslydownloadingandtestingnewsolutionsonaDSPrunningthecontrolalgorithmsinrealtime.ThecontrollerobtainedthroughPSOsignificantlyoutperformsalterativeschemesobtainedwithconventionaldesigntechniques.关键词：微粒子群

6、，永磁交流伺服系统，整定Keyword:Particleswarm,PMSMservosystem,tuning的时间内使速度收敛[6]。1.引言这里需要考虑到多变量的适应性，同时要计及永磁交流伺服系统中的控制器设计问题包括在不同参考信号的速度响应。通过在实际硬件平台上满载速度变化时寻找一个折中的方案。传统的基于采集到的实时数据计算每一个指标，然后通过加权模型的设计策略需要长时间复杂的离线模型设计，函数放大以获得预期平衡的性能。需要特殊强调的这样不能充分考虑到系统的非线性和不可预知的是目标函数被设计成通过不

7、同运行点的综合评估因素。通常这种设计方案只能工作在一点上，不能的形式以获得在整个电机运行范围内令人满意的保证在其它运行条件的性能。指标。IP控制方式已经被广泛应用在永磁交流伺服系2.ANTI-WINDUP速度控制器统上[1][2]。速度控制器给电流控制器一个被逆变器电流、磁饱和和电机过热限制的指令。由于IP速在高性能永磁交流矢量控制系统中需要高带宽度控制器通常设计在线性区域内并且忽略了饱和的电流环以确保电流的跟踪能力，这样一阶机电系的非线性，闭环性能会由于windup现象引起的过冲统可以表示为：而变坏，启动

8、和制动时间变长，甚至使速度系统变&1KTTL(1)ω=−ω+u−rrout得不稳定[3]。现在大多数单片机或DSP上抑制过冲τmJJ的IP控制器相对来说可以归纳为传统的积分形式、图1为反馈计算型抑制过冲的永磁交流伺服系统反馈计算模式和滞环模式[4]。IP速度控制器的结构。速度控制器可以为饱和模式本文介绍一种基于PSO[5]的抑制过冲IP速度控也可以为线性模式。显然可以找到系统安全的转速制器优化设计方案，应用于永磁