永磁同步电机Anti_Windup速度控制器设计

　　主要针对永磁同步电机（ PMSM） 磁场定向控制系统中存在非线性饱和问题，分析了 PI 电机速度控制器 Windup 现象产生的过程及危害。对传统的 Anti-reset Windup PI 控制器进行了改进，将比例环节和积分环节对饱和影响进行了分离，从而使反馈补偿更为准确，有效提升了电机控制系统性能。通过仿真验证了可行性，并将其应用于所开发 PMSM 驱动控制系统中，在工程应用中取得了很好的控制效果，进一步验证了控制策略的可行性。

　　由于永磁同步电机（ Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM） 相对异步电机具有结构紧凑、体积小、重量轻、转动惯量小和高效率等优点，在工业生产、民用生活和航空航天及军事国防等领域的应用越来越普遍。在 PMSM 控制中，为了提高控制精度，消除稳态误差，PMSM 速度控制往往引入较大积分环节，这必然会使电机控制系统出现 Windup 现象［1-3］。该现象将会引起电机控制系统输出超调增大，稳定时间变长，系统动态性能变差。为了克服 Windup 现象，避免由于该现象出现对系统性能造成的影响，必须进行抗饱和控制器（ Anti-Windup） 设计，即在控制器设计中对积分环节进行限制。

　　目前，Anti-Windup 控制主要可分为条件积分法［4-7］和反计算法［4-7］。条件积分法鉴于 Windup 现象是由积分环节所引起的，故采取停止或限制积分等手段，避免 Windup 发生。该方法主要优点是简单易用，缺点是调整困难。反计算法主要是将限幅控制器输出和被控制对象输入作比较，并用此差值信号作为反馈信号构建反馈支路以抑制 Windup 现象。由于该方法是线性结构，设计简便易于应用。

　　本文主要针对 PMSM 控制系统工程开发需要，对传统反计算 Anti-Windup 控制器进行了改进，改进后控制器将积分和比例环节对饱和特性影响的信号进行了分离，从而可充分发挥比例环节在控制系统的作用，提升控制系统动态性能。通过计算机仿真验证了该方案的可行性，并将该方案应用于所开发的 PMSM 控制系统中，进一步验证了该方案的实际工程价值。