·1462· 北京科技大学学报 第34卷 100 (b) 400 200 1一速度给定2一速度响应 200 1一速度给定2速度响应I 3一速度响应Ⅱ 3一速度响应Ⅱ 0.1 0.2 03 0.4 0.1 0.203 0.4 时间s 时间s 图4转速响应曲线.(a)N不同：(b)A不同 Fig.4 Simulation results of speed response:(a)different N:(b)different A 核心的异步电动机变频调速实验平台（如图5所 实验对象电动机参数同仿真环节的输入一致. 示)上进行了系统实验，对直接转矩控制系统中采 实验系统的脉宽调制开关频率限幅值设置为2.5 用PI调节器和广义预测控制算法的速度控制进行 kHz,采样周期为50s,取Tx=20,依据仿真研究结 了对比研究. 果取预测时域和控制时域均为3，加权系数入为0.3. 图6和图7分别显示了在电动机恒转矩调速区 整流桥 域内，采用PI调节器和广义预测控制算法控制时速 380 IGBT 异步电动机 逆变回路 D 度和转矩的响应曲线.在该实验平台上，当给定速 度从0变化至900r·min-1,采用广义预测控制方法 s.s.s. ,。 制动器 编码器 时，实际速度响应时间约为105ms;而采用常规PI RS232 门极驱动 A/D 编程器 接口 FPGA控制器 转换 调节器控制时，在参数选择合理且保持超调小于 D/A TMS2812 转换 控制器 计数器 3%的情况下，响应时间为120ms左右.为了验证系 示波器 统抗干扰能力，保持转速不变，在0.2s时突然增加 5N·m的恒定负载转矩，采用常规PI调节器方法控 图5实验装置示意图 Fig.5 Schematic illustration of the experimental setup 制的速度曲线出现明显的波动，而在广义预测控制 下速度波动得到显著改善 1000 15 (a) 750 E10 500 墨 50 50 100150200250 0 50100150200 250 时间/ms 时间/m8 图6采用常规PI调节器时的实验结果.(a)速度：(b)转矩 Fig.6 Experimental results with Pl control:(a)speed:(b)torque 1000 b (a) 10 500 250 50100150200250 50100150200250 时间ms 时间ms 图7采用广义预测控制时的实验结果.(a)速度：(b)转矩 Fig.7 Experimental results with GPC control:(a)speed:(b)torque北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 图 4 转速响应曲线． ( a) N 不同; ( b) λ 不同 Fig． 4 Simulation results of speed response: ( a) different N; ( b) different λ 核心的异步电动机变频调速实验平台( 如图 5 所 示) 上进行了系统实验，对直接转矩控制系统中采 用 PI 调节器和广义预测控制算法的速度控制进行 了对比研究． 图 5 实验装置示意图 Fig． 5 Schematic illustration of the experimental setup 实验对象电动机参数同仿真环节的输入一致． 实验系统的脉宽调制开关频率限幅值设置为 2. 5 kHz，采样周期为 50 μs，取 Tdmax = 20，依据仿真研究结 果取预测时域和控制时域均为3，加权系数 λ 为0. 3． 图 6 和图 7 分别显示了在电动机恒转矩调速区 域内，采用 PI 调节器和广义预测控制算法控制时速 度和转矩的响应曲线． 在该实验平台上，当给定速 度从 0 变化至 900 r·min － 1 ，采用广义预测控制方法 时，实际速度响应时间约为 105 ms; 而采用常规 PI 调节器控制时，在参数选择合理且保持超调小于 3% 的情况下，响应时间为 120 ms 左右． 为了验证系 统抗干扰能力，保持转速不变，在 0. 2 s 时突然增加 5 N·m 的恒定负载转矩，采用常规 PI 调节器方法控 制的速度曲线出现明显的波动，而在广义预测控制 下速度波动得到显著改善． 图 6 采用常规 PI 调节器时的实验结果． ( a) 速度; ( b) 转矩 Fig． 6 Experimental results with PI control: ( a) speed; ( b) torque 图 7 采用广义预测控制时的实验结果． ( a) 速度; ( b) 转矩 Fig． 7 Experimental results with GPC control: ( a) speed; ( b) torque ·1462·