一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制器

周华伟， 温旭辉， 赵峰， 张剑

(1.中国科学院电工研究所，北京100190;2.江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013;3.中国科学院 研究生院，北京100190)

0 引言

永磁同步电机以其高效率、高功率密度和高转矩/惯量比特性在调速系统中得到了广泛的应用。传统PI控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高、易于实现，因此速度控制一般采用PI策略［1］，但是由于传统PI的设计是根据系统局部区域线性化设计的，忽略了饱和区的非线性。在线性区对给定小阶跃以及小负载扰动很有效;若给定大阶跃，PI往往饱和而工作于非线性区，但PI仍按线性区调节，必然导致大的超调、震荡、响应速度变慢等问题［2］。为追求系统的动态响应速度，需要较大的Kp，为防止积分饱和而引起超调，Ki一般很小甚至为零;为确保系统的稳态性能，希望较大的Kp和Ki。因此对于传统PI，一套固定的PI参数无法解决系统稳态性能与动态性能、响应快速性和超调量、跟踪与抗扰等方面的矛盾［3］;若采用多套PI，理想的切换点须反复实验方能获取。

为改善传统PI的不足，学者们提出了不同的策略。变参数 PI［1］根据误差大小及时调整 PI参数;非线性 PI［4－5］通过非线性函数确定 PI参数;模糊PI［6－7］由模糊控制器根据误差和误差的变化率实时整定PI参数。虽然这些方法经过反复试验能整定出合适的PI参数，获得理想的性能，但是以牺牲响应速度换取零超调的。积分分离PI［8］根据误差大小在合适的切换点切换P模式和PI模式，但切换点的选择得通过反复试验获得或者转矩指令的在线频谱分析得到。……