主权项 |
一种永磁同步电机的分数阶PI速度控制方法,其特征在于包括下述步骤:第一步,给定相位裕度<img file="FDA0000834158330000011.GIF" wi="94" he="55" />给定幅值穿越频率ω<sub>cg</sub>;第二步,在区间[α<sub>min</sub>,α<sub>max</sub>]等间隔选取N个点,点<img file="FDA0000834158330000012.GIF" wi="539" he="132" />i=0,1,…,N‑1,其中α<sub>min</sub>为区间下限,α<sub>min</sub>≤0.4,α<sub>max</sub>为区间上限,α<sub>min</sub>≥1.3,同时N≥100,对于α=α<sub>i</sub>的每个积分阶次:a)计算比例增益<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>g</mi></mrow><mi>α</mi></msubsup><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000834158330000013.GIF" wi="326" he="191" /></maths>和积分增益<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mfrac><mrow><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow><mrow><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000834158330000014.GIF" wi="582" he="232" /></maths>其中,<img file="FDA0000834158330000015.GIF" wi="1612" he="111" />J为折算到电机轴上的总转动惯量,C<sub>T</sub>为电机力矩电流系数,T<sub>c</sub>为系统电流环时间常数;b)解关于ω的方程<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><mi>arg</mi><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><msup><mi>ω</mi><mi>α</mi></msup><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>jk</mi><mi>p</mi></msub><msup><mi>ω</mi><mi>α</mi></msup><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msup><mi>Jω</mi><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>α</mi></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mi>sin</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>jωT</mi><mi>u</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>jωT</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>-</mo><mi>π</mi><mo>,</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000834158330000016.GIF" wi="1164" he="230" /></maths>记作ω=ω<sub>cp</sub>,定义为相位穿越频率;c)计算幅值裕度<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>20</mn><mi>lg</mi><mo>|</mo><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>T</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mi>α</mi></msubsup><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>jk</mi><mi>p</mi></msub><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mi>α</mi></msubsup><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msubsup><mi>Jω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>α</mi></mrow></msubsup><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>s</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>jω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><msub><mi>T</mi><mi>u</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>jω</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><msub><mi>T</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>|</mo><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000834158330000017.GIF" wi="1254" he="253" /></maths>第三步,当α=α<sub>i</sub>时,对于所有计算的幅值裕度h中,选取当h为最大值对应的α,并记作α=α<sub>c</sub>;第四步,选取当α=α<sub>c</sub>时对应的k<sub>p</sub>和k<sub>i</sub>,并记作k<sub>p</sub>=k<sub>pc</sub>和k<sub>i</sub>=k<sub>ic</sub>;第五步,设计分数阶PI速度控制器,传递函数为<img file="FDA0000834158330000018.GIF" wi="566" he="143" />T<sub>u</sub>为滤波时间常数。 |