一种新的直流调速系统分数阶内模PID控制方法.pdfVIP

Vol.50No.3火力与指挥控制第50卷第3期

Mar.2025FireControlCommandControl2025年3月

文章编号：1002-0640（2025）03-0056-06

一种新的直流调速系统分数阶内模PID控制方法*

11*21

张宇，赵志诚，刘宁，李明杰

（1.太原科技大学电子信息工程学院，太原030024；2.山西省信息产业技术研究院有限公司，太原030012）

摘要：针对直流调速系统，提出了一种新的基于内模控制的分数阶PID控制器设计方法。根据直流伺服电机

的动态数学模型，将IMC与分数阶微积分相结合，设计了一种分数阶内模PID（FO-IMC-PID）控制器，与传统的分数

阶PID控制器相比，所设计的仅包含3个可调参数，有效地简化了控制器结构。另外，基于幅值准则、相位裕度和平

相位等鲁棒性设计准则，建立了控制器参数与系统性能指标间的非线性方程组，并给出了控制器参数优化求解方

法，仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：分数阶PID控制器；直流调速系统；内模控制；鲁棒性

中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2025.03.008

引用格式：张宇，赵志诚，刘宁，等.一种新的直流调速系统分数阶内模PID控制方法［J］.火力与指挥控制，

2025，50（3）：56-61.

ANewFractional-orderInternalModelPIDControlMethod

forDCSpeedRegulationSystem

11*21

ZHANGYu，ZHAOZhicheng，LIUNing，LIMingjie

（1.SchoolofElectronicInformationEngineeringTaiyuanUniversityofScienceandTechnology，Taiyuan030024，China；

2.ShanxiInformationIndustryTechnologyResearchInstituteCo.，Ltd，Taiyuan030012，China）

Abstract：Afractional-orderPIDcontrolmethodfortheDCspeedregulationsystembasedonthe

internalmodelcontrol（IMC）isproposed.AccordingtothedynamicmathematicalmodelofaDCservo

motor,afractionalorderinternalmodelPID（FO-IMC-PID）controllerisdevisedbyintegratingIMCwith

fractionalcalculus.IncontrasttotheconventionalfractionalorderPIDcontroller，thisnewlyproposed

controllerstreamlinesitsstructurebyincorporatingonlythreeadjustableparameters，theproposed

methodcaneffectivelysimplifythecontrollerstructure.Additionally，basedontheamplitudecriterion,