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永磁同步发电机自适应分数阶PID控制设计

杨蕾  李胜男  黄伟  张丹  马红升  许守东  杨博  余涛  
【摘要】:设计了一款新型自适应分数阶比例-积分-微分(AdaptiveFractional-OrderProportional-Integral-Derivative,AFOPID)控制,以实现永磁同步发电机(PermanentMagneticSynchronousGenerator,PMSG)的最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)。首先,将发电机非线性、参数不确定性、未建模动态以及随机风速聚合成一个扰动,并通过高增益状态-扰动观测器(High-Gain State and Perturbation Observer, HGSPO)对其在线估计。随后,采用分数阶PID(Fractional-Order Proportional-Integral-Derivative, FOPID)控制对该扰动估计进行完全补偿,以实现不同工况下全局一致的鲁棒控制性能。AFOPID控制较传统PID控制而言具有更出色的MPPT性能,且其无需精确的PMSG模型,仅需测量d轴电流和机械转速,易于实现。通过阶跃风速和随机风速两个算例,对AFOPID的控制性能与PID控制、FOPID控制和反馈线性化控制(Feedback Linearization Control, FLC)进行了对比。仿真结果验证了AFOPID控制的有效性和鲁棒性。

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