專利名稱：電機電流環(huán)參數整定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機驅動系統(tǒng)，特別是采用PI電流調節(jié)方式的全數字電機驅動器中，
其電流環(huán)參數的整定方法。
背景技術：
對于電機驅動器，做為內環(huán)的電流環(huán)的性能決定了位置環(huán)和(或)速度環(huán)性能，起關鍵作用?，F有的全數字電機驅動系統(tǒng)主要是采用電位器調節(jié)參數或PC機配合相應專業(yè)調試軟件來整定電機電流環(huán)參數。對于用電位器調節(jié)電流環(huán)PI參數(其中P參數是指比例控制信號參數、I參數是指積分控制信號參數)方式，因為電流環(huán)是內環(huán)，調節(jié)結果不直觀，調節(jié)困難，不易于一般使用者掌握；而且因為電位器存在老化、松動等問題，使得其可靠性受到廣泛質疑。采用PC機專業(yè)軟件來調整電流環(huán)相對而言直觀、易掌握，但是需要有一個PC機和通訊接口 ，而且每個驅動器都需要單獨整定，對于很多場合費時費力。對于產品的維修更是困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是為了解決現有技術中的上述問題，提出一種電機電流環(huán)參數整定方法，實現自整定，以達到操作簡單，調整結果良好的目。 為此，本發(fā)明的電機電流環(huán)參數整定方法包括如下步驟i、求PI參數初始值；ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流；iii、指標提取對采樣電流進行數據處理，提取電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標；iv、根據提到到的上述三個指標，按照變化規(guī)律調整電流環(huán)參數，即計算新的PI值。v、重復上面三個過程(ii iv)，直到指標滿足預定目標。 優(yōu)選地，所述步驟i中計算PI參數初始值的方法如下 il、跟據母線電壓，按照下述公式計算得到一個固定電壓的占空比d% : 其中 d:輸出P麗占空比 u:給定電壓，一般固定為3 5V U。c:直流母線電壓 T:輸出P麗周期 i2、P麗控制器按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數； i3、按照電機時間常數，通過查PI參數與時間常數t對應關系表得到電流環(huán)PI參數初始值。 進一步優(yōu)選地，所述PI參數與時間常數t對應關系表是按照不同的電機時間常數根據手動調節(jié)PI參數得到的結果取50%而得到的。 進一步優(yōu)選地，所述步驟ii中目標電流是根據驅動器的額定電流參數得到的取額定電流的10% 100%，實際取值為0. 5A 2A。 進一步優(yōu)選地，所述步驟iii中指標提取的方法如下iiil、跟據上面得到的Iref，作電流階躍響應，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋；iii2、分析數據，根據階躍響應曲線獲得電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標。進一步優(yōu)選地，所述步驟iv中，計算新的PI值的方法為ivl :若電流階躍響應超調量不大于0，(1)穩(wěn)態(tài)值小于給定電流，則增大P ;(2)穩(wěn)態(tài)值不小于給定電流，③若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;④否則調節(jié)完畢；iv2:若實際電流超調越限，(1)穩(wěn)態(tài)值等于給定電流，①若電流上升時間小于目標，則減小P ;②若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2)若穩(wěn)態(tài)電流不等于目標電流，則減小P。采用以上方法進行電機電流環(huán)參數整定，不增加任何外界軟、硬件，而是在原有電
機驅動器內實現自整定，而且這個自整定也無需硬件成本，不受電機參數和驅動器電壓供
電點壓影響；代碼實現簡單(軟件代碼一般存在數字信號處理器(DSP)內的Flash內)，參數收斂，自整定結果良好。需要整定時，只需要外部一個啟動信號(此啟動信號可以是通過一個開關比如一個復用的撥碼開關來提供)即可實現，也可以每次上電自動完成一次電流環(huán)參數整定，對于使用者專業(yè)水平要求大大降低。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
電機電流反饋采樣點示意 圖2是電機時間常示意 圖3是階躍響應曲線示意 圖4是本發(fā)明具體實施方式
流程圖。
具體實施例方式
本實施例的方案主要包含下面幾個步驟 i、求PI參數初始值； ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流； iii、數據處理和指標提取提取電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標； iv、根據指標，按照變化規(guī)律調整電流環(huán)參數； v、重復上面三個過程(ii iv)，直到指標滿足預定目標。 具體實現如下 首先，跟據母線電壓，按照公式1計算得到一個固定電壓(通常按照3 5V)的占空比d% : " = 7f~*r (公式l)
其中 d:輸出P麗占空比 u:給定電壓，一般固定為3 5V U。c:直流母線電壓 T:輸出P麗周期 P麗按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上(見圖1)采樣電機電流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數t (見圖2:t 二tl-tO)。按照電機時間常數，通過查表(這個表可按照不同的電機時間常數根據手動調節(jié)PI參數得到的結果來取，本例中這個表是按照不同的電機時間常數根據手動調節(jié)PI參數得到的結果取50%寫的)得到電流環(huán)PI參數初始值。 根據驅動器的額定電流參數，得到一個實現電流環(huán)PI參數配置的給定電流Iref (也就是上文中步驟ii中提到的目標電流，因這個目標電流是作PI調節(jié)的給定電流，故也稱給定電流，通常取額定電流的10% 100%，0. 5A 2A)。 然后跟據上面得到的Iref，按照圖3作電流階躍響應(即輸入方波形的參考電流)，同時在采樣電阻R1上(見圖l)采樣電機電流反饋。分析數據，根據階躍響應曲線(見圖3)可以獲得電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標。其中，穩(wěn)態(tài)電流是指采樣電流在振蕩結束后處于穩(wěn)態(tài)時的值；電流上升時間是指從方波前沿到采樣電流首次等于穩(wěn)態(tài)值的時間(采樣電流首次等于穩(wěn)態(tài)并不等于采樣電流已達穩(wěn)態(tài)，而是還可能繼續(xù)振蕩)；超調量是指采樣電流的首個峰值與穩(wěn)態(tài)值之間的差值。此后即可按照下面規(guī)律計算新的PI值1 :若電流階躍響應超調量不大于0，(1)穩(wěn)態(tài)值小于給定電流，則增大P ;(2)穩(wěn)態(tài)值不小于給定電流，⑤若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;⑥否則調節(jié)完畢；2:若實際電流超調越限，(1)穩(wěn)態(tài)值等于給定電流，①若電流上升時間小于目標，則減小P ;②若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2)若穩(wěn)態(tài)電流不等于目標電流，則減小P。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定
本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是包括如下步驟i、求PI參數初始值；ii、給定目標電流Iref，采樣實際電流；iii、指標提取對采樣電流進行數據處理，提取電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標；iv、根據提到到的上述三個指標，按照變化規(guī)律調整電流環(huán)參數，即計算新的PI值。v、重復上面三個過程(ii～iv)，直到指標滿足預定目標。
2. 如權利要求1所述的電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是所述步驟i中計算PI參數初始值的方法如下il、跟據母線電壓，按照下述公式計算得到一個固定電壓的占空比d% :射d :輸出P麗占空比u :給定電壓，一般固定為3 5VU。c:直流母線電壓T :輸出P麗周期12、 P麗控制器按照上述計算給定的占空比d^輸出，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電 流反饋，跟據電流上升率得到電機時間常數；13、 按照電機時間常數，通過查PI參數與時間常數t對應關系表得到電流環(huán)PI參數初始值。
3. 如權利要求2所述的電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是所述PI參數與時間常數t對應關系表是按照不同的電機時間常數根據手動調節(jié)PI參數得到的結果取50%而得到的。
4. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是所述步驟ii中目標電流是根據驅動器的額定電流參數得到的取額定電流的10 % 100%，實際取值為0. 5A 2A。
5. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是所述步驟iii中指標提取的方法如下1111、 跟據得到的Iref，作電流階躍響應，同時在采樣電阻Rl上采樣電機電流反饋；1112、 分析數據，根據階躍響應曲線獲得電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標。
6. 如權利要求1或2或3所述的電機電流環(huán)參數整定方法，其特征是所述步驟iv中，計算新的PI值的方法為ivl :若電流階躍響應超調量不大于0，(1) 穩(wěn)態(tài)值小于給定電流，則增大P ;(2) 穩(wěn)態(tài)值不小于給定電流，① 若是電流上升時間大于目標，則增大P、減小I ;② 否則調節(jié)完畢；iv2 :若實際電流超調越限，(1) 穩(wěn)態(tài)值等于給定電流，① 若電流上升時間小于目標，則減小P ;② 若電流上升時間大于目標，則減小P、減小I ;(2) 若穩(wěn)態(tài)電流不等于目標電流，則減小P。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機電流環(huán)參數整定方法，提取電流上升時間、超調量和穩(wěn)態(tài)電流值三個指標，根據指標，按照變化規(guī)律調整電流環(huán)參數。本方法不增加任何外界軟、硬件，而是在原有電機驅動器內實現自整定，而且這個自整定也無需硬件成本，不受電機參數和驅動器電壓供電點壓影響；代碼實現簡單，參數收斂，自整定結果良好。需要整定時，只需要外部一個啟動信號即可實現，也可以每次上電自動完成一次電流環(huán)參數整定，對于使用者專業(yè)水平要求大大降低。
文檔編號H02P7/28GK101707465SQ20091010971
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權日2009年11月10日
發(fā)明者張健, 李衛(wèi)平, 熊世輝, 賴九才 申請人:深圳市雷賽機電技術開發(fā)有限公司