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永磁同步电机分数阶PID控制研究与设计
| 论文题名： | 永磁同步电机分数阶PID控制研究与设计 |
| 关键词： | 混合动力汽车;永磁同步电机;分数阶PID控制;MATLAB仿真 |
| 摘要： | 随着能源匮乏和环境污染的日益加剧，开发新型的节能型汽车已经成为必然。混合型动力汽车在保证行驶里程的前提下，还能降低对环境的污染程度，因此成为未来汽车工业的主要发展方向。基于新型分数阶PI?D?算法的永磁同步电机控制方式是当前混合型动力汽车驱动电机控制领域的关键技术，具有重要的研究意义和应用价值。 本文对分数阶微积分的定义和相关性质进行了研究，对比分析了不同概念下的分数阶微积分的定义和适用范围，选取适用于拉普拉斯变换的Caputo定义。对时频域法的原理进行了深入研究，并采用时频域法进行分数阶微积分的求解，通过对单个表达式和混沌系统多个表达式的整数阶微分和分数阶微分求解，验证了时频域法在求解分数阶微积分过程中的有效性。对比分析了整数阶PID（Proportion Integration Differentiation）控制器和分数阶PI?D?控制器的结构和特点，对参数选择范围进行了分析，并对 PID控制方法的原理和功能进行了深入的研究。通过硬件驱动板、永磁同步电机、磁滞测功机和电机测试系统相连接的方式完成了系统硬件测试平台的搭建。在电机驱动方式的选择中采用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）控制来驱动电机运行并有效降低转矩脉动，在转子位置检测方式的选择中采用霍尔传感器与相应算法相结合的方式完成转子位置检测和转速计算，在电机控制方法的选择中采用分数阶PI?D?算法完成速度环的闭环控制。 在系统测试方式的选择中采用仿真验证和系统性能测试相结合的方式。通过MATLAB仿真工具不仅完成了直流电机开、闭环系统的建模，也完成了永磁同步电机闭环控制系统的建模，并分别进行了仿真测试。在系统测试中通过硬件驱动板和分数阶PI?D?算法完成电机控制，并通过电机测试系统完成相关测试结果的输出和分析。经电机系统测试，均达到了系统技术指标要求，分数阶PI?D?控制器相比整数阶 PID控制器，响应时间更短、跟随性更好、系统具有更强的稳定性和鲁棒性。 |
| 作者： | 牛志嘉 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 李辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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