唐诗佳 林明耀

（东南大学电气工程学院 南京 210096）

引言

斯特林制冷机因其结构紧凑、制冷温区广、可靠性高等特点在红外、航天、超导等需要低温制冷技术的领域获得了广泛应用。自由活塞斯特林制冷机 （FPSC）采用单相永磁直线电机驱动，其压缩机活塞在电机推动下作往复直线运动，完成工质气体的等温压缩和等容膨胀过程实现制冷[1]。制冷机机械性能优越，具有磨损小、噪声低、效率高等优点，极具发展潜力。

斯特林制冷机是一个涉及机、电和热力学的复杂非线性系统[2]，其系统参数受到环境温度、工作时长和负载扰动的影响，且制冷过程具有惯性大、延迟长等动态特性，因此其数学模型参数不确定，难以精确建立。传统PID控制策略具有原理简单容易实现等优点，但其控制参数大多依赖于工程经验和现场调试，参数灵活性较差，当被控对象的结构和参数变化导致数学模型难以确定时，PID控制参数整定复杂，不能实时得到良好控制效果。为解决传统PID控制的参数灵活性问题，论文[3]采用改进变速积分PID控制算法，解决了积分饱和问题。当温度偏差值较大时减弱积分作用，积分累积速度慢，避免出现过大超调甚至积分饱和；当温度偏差值较小时增强积分作用，积分累积速度变快。文献[4]采用积分分离式PID算法，在偏差较大时取消积分项，以解决电机负载突变由积分累积作用引起的超调过大的问题。改进型PID控制算法对参数灵活性有所改善但仍不能满足大延时系统的要求。……