本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電機(jī)速度實時快速抗飽和PID控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

在電機(jī)速度控制系統(tǒng)中，為滿足產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求，要求電機(jī)速度實現(xiàn)快速、平穩(wěn)且準(zhǔn)確地跟蹤給定目標(biāo)值。目前，電機(jī)速度控制系統(tǒng)廣泛采用PID(比例積分微分)控制技術(shù)，這主要是由于PID的控制結(jié)構(gòu)簡單，且不依賴于系統(tǒng)模型，在未知擾動的情況下，通過PID的積分控制作用可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)精度。但是在電機(jī)的扭矩受限并且給定速度出現(xiàn)大跳變的情況下，積分控制容易產(chǎn)生積分器飽和的現(xiàn)象，使系統(tǒng)出現(xiàn)大超調(diào)和低頻震蕩，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

為解決上述出現(xiàn)的這些問題，目前學(xué)者和研究人員已經(jīng)提出了一些改進(jìn)型的PID，如抗飽和PID?，F(xiàn)有的做法主要是在普通的PID控制器中加入積分預(yù)測器，但是這種做法會引入誤差微分項和低通濾波器，增加了系統(tǒng)階數(shù)，計算過程比較復(fù)雜，并且不能根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性來進(jìn)行實時限幅；同時，也有研究人員提出采用通過限制PID調(diào)節(jié)器的輸出結(jié)合積分分離法和遇限消弱積分法來實現(xiàn)PID的抗飽和，但是這種方法是基于位置式PID算法，限制了其使用范圍，也沒有體現(xiàn)根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅。可以得出，現(xiàn)有的抗飽和PID控制方案中，都存在著一定的缺點(diǎn)，并且未能通過根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性來進(jìn)行實時限幅，來實現(xiàn)對PID的積分量進(jìn)行飽和限幅的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對于上述問題，本發(fā)明提供一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法及裝置，用以實現(xiàn)根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅，進(jìn)而對PID進(jìn)行實時飽和限幅的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法，該方法包括：

利用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N_ref(k)減去電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速N_real(k)，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差e(k)；

通過查表差值法或擬合特性曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i(k)；

其中，

U_i(k)＝U_i(k-1)+k_i*e(k)+k_c*e_sat(k)，式中，U_i(k)為所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前時刻的積分值，U_i(k-1)為所述PID調(diào)節(jié)器上一時刻的積分值，k_i為積分系數(shù)，k_c為抗飽和積分系數(shù)，e_sat(k)為當(dāng)前時刻的飽和誤差；

判斷所述當(dāng)前積分值U_i(k)是否滿足積分限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，限幅調(diào)整所述當(dāng)前積分值U_i(k)，得到限幅后的積分值U_i′(k)，將所述當(dāng)前積分值U_i(k)更新為U_i′(k)；

根據(jù)T_pid＝k_p*e(k)+k_d*(e(k)-e(k-1)+u_i′(k)，計算PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)，式中，k_p為比例系數(shù)，k_d為微分系數(shù)；

判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，對所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)進(jìn)行限幅調(diào)整，得到限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)；

計算所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)與所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)的差值，將得到的差值作為下一時刻的飽和誤差值e_sat(k)，在下一時刻到來后，返回執(zhí)行計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值，直至所述電機(jī)運(yùn)行的時間周期結(jié)束。

優(yōu)選的，所述通過查表插值法或擬合特征曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值包括：

當(dāng)通過查表插值法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時具體為預(yù)先設(shè)定一組反應(yīng)電機(jī)特性的實際的數(shù)值，通過線性插值法計算得出所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

或者當(dāng)所述通過擬合特征曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時，具體為通過判斷電機(jī)實際轉(zhuǎn)速N_real與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀之間的關(guān)系，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，其中，

T_max＝T₁ 當(dāng)N_real≤N₀時，

T_max＝T₁*N₀/N_real 當(dāng)N_real≥N₀時，

式中，T_max為電機(jī)的最大扭矩限幅值，T₁為電機(jī)恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大扭矩。

優(yōu)選的，所述判斷所述當(dāng)前積分值U_i(k)是否滿足積分限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，限幅調(diào)整所述當(dāng)前積分值U_i(k)，得到限幅后的積分值U_i′(k)，將所述當(dāng)前積分值U_i(k)更新為U_i′(k)，包括：

判斷所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值是否是滿足積分限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝T_max；

當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝-T_max；

當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝u_i(k)。

優(yōu)選的，所述判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，對所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)進(jìn)行限幅調(diào)整，得到限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)，包括：

判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_max；

當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝-T_max；

當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_pid(k)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制裝置，該裝置包括：

誤差計算模塊，用于利用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N_ref(k)減去電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速N_real(k)，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差e(k)；

扭矩計算模塊，用于通過查表差值法或擬合特性曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

積分值計算模塊，用于計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i(k)；

其中，

U_i(k)＝U_i(k-1)+k_i*e(k)+k_c*e_sat(k)，式中，U_i(k)為所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前時刻的積分值，U_i(k-1)為所述PID調(diào)節(jié)器上一時刻的積分值，k_i為積分系數(shù)，k_c為抗飽和積分系數(shù)，e_sat(k)為當(dāng)前時刻的飽和誤差；

第一判斷模塊，用于判斷所述當(dāng)前積分值U_i(k)是否滿足積分限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，限幅調(diào)整所述當(dāng)前積分值U_i(k)，得到限幅后的積分值U_i′(k)，將所述當(dāng)前積分值U_i(k)更新為U_i′(k)；

輸出值計算模塊，用于根據(jù)T_pid＝k_p*e(k)+k_d*(e(k)-e(k-1)+u_i′(k)，計算PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)，式中，k_p為比例系數(shù)，k_d為微分系數(shù)；

第二判斷模塊，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，對所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)進(jìn)行限幅調(diào)整，得到限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)；

計算模塊，用于計算所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)與所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)的差值，將得到的差值作為下一時刻的飽和誤差值e_sat(k)，在下一時刻到來后，返回執(zhí)行計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值，直至所述電機(jī)運(yùn)行的時間周期結(jié)束。

優(yōu)選的，所述扭矩計算模塊包括：

第一計算單元，用于當(dāng)通過查表插值法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時具體為預(yù)先設(shè)定一組反應(yīng)電機(jī)特性的實際的數(shù)值，通過線性插值法計算得出所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

或者第二計算單元，用于當(dāng)所述通過擬合特征曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時，具體為通過判斷電機(jī)實際轉(zhuǎn)速N_real與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀之間的關(guān)系，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，其中，

T_max＝T₁ 當(dāng)N_real≤N₀時，

T_max＝T₁*N₀/N_real 當(dāng)N_real≥N₀時，

式中，T_max為電機(jī)的最大扭矩限幅值，T₁為電機(jī)恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大扭矩。

優(yōu)選的，所述第一判斷模塊包括：

積分值第一計算單元，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值是否是滿足積分限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝T_max；

積分值第二計算單元，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝-T_max；

積分值第三計算單元，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝u_i(k)。

優(yōu)選的，所述第二判斷模塊包括：

輸出值第一計算單元，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_max；

輸出值第二計算單元，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝-T_max；

輸出值第三計算單元，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_pid(k)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過計算電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差，并分析電機(jī)的扭矩特性計算獲得電機(jī)的最大扭矩限幅值，根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，在電機(jī)運(yùn)行的時間周期內(nèi)，對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值進(jìn)行限幅，同時也對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)行限幅，并動態(tài)調(diào)整了飽和誤差值，實現(xiàn)了根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅，進(jìn)而對PID進(jìn)行實時飽和限幅的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例二對應(yīng)的圖1所述S12步驟計算最大扭矩限幅值的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例二對應(yīng)的圖1所述S14步驟對積分值進(jìn)行限幅的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例本發(fā)明實施例二對應(yīng)的圖1所述S16步驟中對輸出值進(jìn)行限幅的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例三提供的一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”和“第二”等是用于區(qū)別不同的對象，而不是用于描述特定的順序。此外術(shù)語“包括”和“具有”以及他們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有設(shè)定于已列出的步驟或單元，而是可包括沒有列出的步驟或單元。

實施例一

參見圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法的流程示意圖和圖2為該方法的原理示意圖，該方法包括以下步驟：

S11、利用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N_ref(k)減去電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速N_real(k)，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差e(k)；

其中，要獲取電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速即要獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速ω當(dāng)前的準(zhǔn)確值，在實際測量中可以采用速度編碼器或者通過控制算法獲?。?/p>

轉(zhuǎn)速誤差e(k)＝N_ref(k)-N_real(k)；

S12、通過查表差值法或擬合特性曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

具體的，在獲得所述電機(jī)的最大扭矩限幅值后，在某些工藝場合，例如如石油鉆井，為避免鉆桿受損，需限制電機(jī)輸出的扭矩，所以增加上位機(jī)限幅；當(dāng)工藝明確表示需要對扭矩進(jìn)行限幅時候，就必須需要接受上位機(jī)的限幅指令；即所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max與上位機(jī)下發(fā)的轉(zhuǎn)矩限幅T_g比較：

當(dāng)T_max>T_g時，T_max＝T_g；

當(dāng)T_max<T_g時，T_max不變；

S13、計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i(k)；

其中，

U_i(k)＝U_i(k-1)+k_i*e(k)+k_c*e_sat(k)，式中，U_i(k)為所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前時刻的積分值，U_i(k-1)為所述PID調(diào)節(jié)器上一時刻的積分值，k_i為積分系數(shù)，k_c為抗飽和積分系數(shù)，e_sat(k)為當(dāng)前時刻的飽和誤差；

S14、判斷所述當(dāng)前積分值U_i(k)是否滿足積分限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，限幅調(diào)整所述當(dāng)前積分值U_i(k)，得到限幅后的積分值U_i′(k)，將所述當(dāng)前積分值U_i(k)更新為U_i′(k)；

S15、根據(jù)T_pid＝k_p*e(k)+k_d*(e(k)-e(k-1)+u_i′(k)，計算PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)，式中，k_p為比例系數(shù)，k_d為微分系數(shù)；

S16、判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，對所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)進(jìn)行限幅調(diào)整，得到限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)；

S17、計算所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)與所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)的差值，將得到的差值作為下一時刻的飽和誤差值e_sat(k)，在下一時刻到來后，返回執(zhí)行計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值，直至所述電機(jī)運(yùn)行的時間周期結(jié)束。

具體的，在步驟S17中，是在電機(jī)運(yùn)行的時間周期內(nèi)，通過計算獲得的本時刻限幅后的積分值，還有所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)與所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)的值，對下一時刻的即下一輪計算中的e_sat(k)和U_i(k-1)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，然后計算獲得當(dāng)前積分值，這一過程是循環(huán)進(jìn)行的，以保證動態(tài)調(diào)整飽和誤差值，進(jìn)行實時限幅。

根據(jù)本發(fā)明實施例一提供的技術(shù)方案，通過計算電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差，并分析電機(jī)的扭矩特性計算獲得電機(jī)的最大扭矩限幅值，根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，在電機(jī)運(yùn)行的時間周期內(nèi)，對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值進(jìn)行限幅，同時也對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)行限幅，并動態(tài)調(diào)整 了飽和誤差值，實現(xiàn)了根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅，進(jìn)而對PID進(jìn)行實時飽和限幅的目的。

實施例二

參照本發(fā)明實施例一和圖1中所描述的S11到S17步驟的具體過程，并參見圖3本發(fā)明實施例二對應(yīng)的圖1所述S12步驟中建立計算機(jī)理數(shù)學(xué)模型的流程示意圖，計算最大扭矩限幅值的流程示意圖，圖1中步驟S12具體包括：

S121、當(dāng)通過查表插值法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時具體為預(yù)先設(shè)定一組反應(yīng)電機(jī)特性的實際的數(shù)值，通過線性插值法計算得出所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

或者S122、當(dāng)所述通過擬合特征曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時，具體為通過判斷電機(jī)實際轉(zhuǎn)速N_real與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀之間的關(guān)系，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，其中，

T_max＝T₁ 當(dāng)N_real≤N₀時，

T_max＝T₁*N₀/N_real 當(dāng)N_real≥N₀時，

式中，T_max為電機(jī)的最大扭矩限幅值，T₁為電機(jī)恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大扭矩。

在計算獲得PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值后，參見圖3，在圖1中的步驟S14具體包括：

S141、判斷所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值是否是滿足積分限幅值，若不滿足；

S142、則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝T_max；

S143、當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝-T_max；

S144、當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝u_i(k)。

相應(yīng)的，在計算獲得PID調(diào)節(jié)器的輸出值后，參見圖4，在圖1中的步驟S16具體包括：

S161、判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足；

S162、則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_max；

S163、當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝-T_max；

S164、當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_pid(k)。

根據(jù)本發(fā)明實施例二提供的技術(shù)方案，具體描述了根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，在電機(jī)運(yùn)行的時間周期內(nèi)，對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值進(jìn)行限幅，同時也對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)行限幅，并動態(tài)調(diào)整了飽和誤差值，實現(xiàn)了根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅，進(jìn)而對PID進(jìn)行實時飽和限幅的目的。

實施例三

與本發(fā)明實施例一和實施例二所公開的電機(jī)速度實時抗飽和PID控制方法相對應(yīng)，本發(fā)明實施例三還提供了一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制裝置，參見圖6為本發(fā)明實施例三提供的一種電機(jī)速度實時抗飽和PID控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置具體包括：

誤差計算模塊1，用于利用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速N_ref(k)減去電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速N_real(k)，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差e(k)；

扭矩計算模塊2，用于通過查表差值法或擬合特性曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

積分值計算模塊3，用于計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i(k)；

其中，

U_i(k)＝U_i(k-1)+k_i*e(k)+k_c*e_sat(k)，式中，U_i(k)為所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前時刻的積分值，U_i(k-1)為所述PID調(diào)節(jié)器上一時刻的積分值，k_i為積分系數(shù)，k_c為抗飽和積分系數(shù)，e_sat(k)為當(dāng)前時刻的飽和誤差；

第一判斷模塊4，用于判斷所述當(dāng)前積分值U_i(k)是否滿足積分限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，限幅調(diào)整所述當(dāng)前積分值U_i(k)，得到限幅后的積分值U_i′(k)，將所述當(dāng)前積分值U_i(k)更新為U_i′(k)；

輸出值計算模塊5，用于根據(jù)T_pid＝k_p*e(k)+k_d*(e(k)-e(k-1)+u_i′(k)，計算PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)，式中，k_p為比例系數(shù)，k_d為微分系數(shù)；

第二判斷模塊6，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，對所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)進(jìn)行限幅調(diào)整，得到限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)；

計算模塊7，用于計算所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat(k)與所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)的差值，將得到的差值作為下一時刻的飽和誤差值e_sat(k)，在下一時刻到來后，返回執(zhí)行計算當(dāng)前時刻的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值，直至所述電機(jī)運(yùn)行的時間周期結(jié)束。

相應(yīng)的，所述扭矩計算模塊2包括：

第一計算單元21，用于當(dāng)通過查表插值法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時具體為預(yù)先設(shè)定一組反應(yīng)電機(jī)特性的實際的數(shù)值，通過線性插值法計算得出所述電機(jī)的最大扭矩限幅值；

或者第二計算單元22，用于當(dāng)所述通過擬合特征曲線法，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值時，具體為通過判斷電機(jī)實際轉(zhuǎn)速N_real與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速N₀之間的關(guān)系，計算所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，其中，

T_max＝T₁ 當(dāng)N_real≤N₀時，

T_max＝T₁*N₀/N_real 當(dāng)N_real≥N₀時，

式中，T_max為電機(jī)的最大扭矩限幅值，T₁為電機(jī)恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大扭矩。

相應(yīng)的，所述第一判斷模塊4包括：

積分值第一計算單元41，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值是否是滿足積分限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝T_max；

積分值第二計算單元42，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝-T_max；

積分值第三計算單元43，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值u_i(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值U_i′(k)＝u_i(k)。

相應(yīng)的，所述第二判斷模塊6包括：

輸出值第一計算單元61，用于判斷所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)是否滿足PID調(diào)節(jié)器輸出限幅值，若不滿足，則當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_max；

輸出值第二計算單元62，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝-T_max；

輸出值第三計算單元63，用于當(dāng)所述PID調(diào)節(jié)器輸出值T_pid(k)大于等于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值的相反數(shù)-T_max，并小于所述電機(jī)的最大扭矩限幅值T_max時，所述限幅后的PID調(diào)節(jié)器輸出值T_sat＝T_pid(k)。

根據(jù)本發(fā)明實施例三提供的技術(shù)方案，分別通過誤差計算模塊和扭矩計算模塊獲得了電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差和電機(jī)的最大扭矩限幅值，并根據(jù)所述電機(jī)的最大扭矩限幅值，在電機(jī)運(yùn)行的時間周期內(nèi)，對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器的當(dāng)前積分值進(jìn)行限幅，同時也對計算獲得的PID調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)行限幅，并動態(tài)調(diào)整了飽和誤差值，實現(xiàn)了根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性進(jìn)行實時限幅，進(jìn)而對PID進(jìn)行實時飽和限幅的目的。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點(diǎn)說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。