无刷直流电机抗饱与变结构pi控制研究

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1、《电气自动化}2014年第36卷第4期变流技术ConverterTechniques无刷直流电机抗饱和变结构PI控制研究张勇，程小华(华南理工大学电力学院，广东广州510640)摘要：无刷直流电机(BLDCM)电流滞环控制系统中转速调节器因存在电流限幅环节会产生积分饱和现象，从而导致了控制系统的超调量增大，动、稳态性能变差等一系列问题。为此，对BLDCM电流滞环控制系统的积分windup现象进行了分析，并将抗饱和变结构Pl控制算法应用到BLDCM电流滞环控制系统的转速调节器中。为验证采用控制方法的有

2、效性，在MATLAB／Simu．1ink仿真平台下搭建了控制系统仿真模型，仿真结果表明：相对于传统的Pl控制算法，抗饱和变结构PI控制算法能够使系统的积分饱和现象得到抑制，速度响应的超调量更少，到达稳态时间更短，同时还提高了系统对负载扰动的鲁棒性。关键词：无刷直流电机；电流滞环控制；变结构PI；抗积分饱和；MATLAB／SimulinkDOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2014．04．003[中图分类号]TP273．4[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2014)

3、04—0007—03ResearchOnAnti—windupVariableStructurePlControlforBrushlessDCMotorZHANGYong．CHENGXiao—hua(SchoolofElectricPower，SouthChinaUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510640，China)Abstract：ThespeedregulatorinthebrushlessDCmotor(BLDCM)currenthyste

4、resiscontrolsystemwillproduceintegralsaturationduetotheexistenceofthecurentlimiter，thusresultinginincreasingovershootofthecontrolsystem，deteriorationofdynamic／steady—stateperformance，andotherproblems．TheintegralwindupofBLDCMcurrenthysteresiscontrolsyst

5、emisanalyzedandanti—windupvariablestructurePIcontrolalgorithmisappliedtothespeedregulatorofthecontrolsystem．Toverifytheeffectivenessofthecontrolmethodappliedinthepaper，acontrolsystemsimulationmodelisbuiltontheMATLAB／Simulinksimulationplatform．Thesimula

6、tionresultsshowthat：ComparedwiththetraditionalPIcontrolalgorithm，theanti—windupvariablestructurePIcontrolalgorithmCalsuppressintegralwindupofthesystem，reduceovershootofspeedresponse，sho~enthetimetoreachsteady—state，andimprovesystemrobustnessagainstload

7、disturbance．Keywords：brushlessDCmotor；currenthysteresiscontrol；variablestructurePI；anti—integralsaturation；MATLAB／Simulink0引言抗干扰性好，结构简单的优点。’综上分析，本文采用抗饱和变结构PI控制算法应用到BLD—无刷直流电动机(BnlshlessDCmotors，BLDCM)因众多优良性能而普遍应用于各种领域之中-2]。在BLDCM的电流滞环控CM的电流滞环控制系统中，用于抑制

8、控制系统的积分饱和现制系统中，PI调节器的输出为参考电流，而参考电流受逆变器容象。最后通过MATLAB／Simulink仿真对本文采用控制方法对于BLDCM电流滞环控制系统性能的改善进行验证。量、定子绕组以及磁路饱和等因素的限制，通常在PI调节器的输出端加上限幅器来限制参考电流，这样必然会引起积分饱和现象1BLDCM控制系统的结构原理(windup现象)，从而降低控制系统的性能“J。BLDCM控制系统的原理如图1所示，其为一个双环控制系为解决这一问题，相关文献提出了多