一種改進(jìn)的pi控制器的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種改進(jìn)的PI控制器的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)PI控制器的結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，有較好的動態(tài)性能。但系統(tǒng)存在對負(fù)載變化 的適應(yīng)能力差和抗干擾能力弱的缺點，并且在控制器參數(shù)的整定過程中，往往依賴大量的 工程經(jīng)驗進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。因此，在對動態(tài)性能要求較高的場合，采用傳統(tǒng)PI控制器就會受到 一定的局限性，不能滿足相關(guān)方面的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的PI控制器的設(shè)計方法，W解決傳統(tǒng)PI控制器存 在對負(fù)載變化的適應(yīng)能力差和抗干擾能力弱的問題。
[0004] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：采集PI控制器輸入端的誤差量，并對采集過 來的誤差量進(jìn)行補(bǔ)償判斷，將判斷的結(jié)果作用到補(bǔ)償控制器上，經(jīng)過補(bǔ)償控制器對原有PI 控制器進(jìn)行補(bǔ)償，所述方法包括如下環(huán)節(jié)：
[0005] 1)設(shè)輸入端的誤差量為A CO，如附圖1所示，CO ^3給定的輸入值，CO為反饋輸入 值，則A = ，S為誤差補(bǔ)償判斷的輸出值，補(bǔ)償控制器為所設(shè)計的一個P控制器;設(shè) 定：
，Si為正補(bǔ)償切換點，S2為負(fù)補(bǔ)償切換點，且Si〉〇、S2<0，Si、S2為 常數(shù)；
[0006] 2)當(dāng)A O含5i，說明給定的輸入值大于反饋的輸入值，那么誤差補(bǔ)償判斷的輸出 值S = Si-A O，用S與補(bǔ)償控制器即P控制器的參數(shù)kp相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的輸出值 相加后，作用到后面的被控對象，加大了對被控對象的調(diào)節(jié)力度，使反饋輸入值更快的跟蹤 到給定輸入值；
[0007] 3)當(dāng)A ?<52,說明給定的輸入值小于反饋的輸入值，那么誤差補(bǔ)償判斷的輸出值 5 = S2-A O，用S與補(bǔ)償控制器即P控制器的參數(shù)kp相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的輸出值相 加后，作用到后面的被控對象，減小了對被控對象的調(diào)節(jié)力度，使反饋輸入值更快的跟蹤到 給定輸入值；
[000引4)當(dāng)52< A ?<Si，認(rèn)為系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，誤差補(bǔ)償判斷的輸出值5 = 0,不對PI 控制器的輸出值進(jìn)行補(bǔ)償，減小了系統(tǒng)運行的復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0009] 圖1為誤差補(bǔ)償?shù)腜I控制器框圖。
[0010] 圖2為誤差補(bǔ)償?shù)腜I控制的永磁同步電動機(jī)矢量控制框圖。 具體實施方案
[0011] 誤差補(bǔ)償?shù)腜I控制的永磁同步電動機(jī)矢量控制框圖如附圖2所示?？刂葡到y(tǒng)所需 的轉(zhuǎn)速、電流信號分別由轉(zhuǎn)速傳感器、電流傳感器得到。具體的實施方案步驟：
[0012] 1)采用成熟的矢量控制技術(shù)實現(xiàn)，由附圖2知，選擇id = 0的控制方式，轉(zhuǎn)速環(huán)采用 誤差補(bǔ)償?shù)腜I控制器。PI控制器的傳遞函數(shù)為G(s)=K(Ts+l)/s，式中K為增益系數(shù)，T為時 間常數(shù)。利用編碼器測出永磁同步電機(jī)的同步速《，編碼器采集出來的值《作為反饋與給 定轉(zhuǎn)速乍差得A CO，由附圖1知，得到的轉(zhuǎn)速差A(yù) CO分別送進(jìn)PI控制器和誤差補(bǔ)償判斷 環(huán)節(jié)。經(jīng)過PI控制器調(diào)節(jié)后的輸出作為期望的電流值為誤差補(bǔ)償判斷環(huán)節(jié)的輸出值， 補(bǔ)償控制器為所設(shè)計的一個P控制器，取P控制器的參數(shù)
。設(shè)定：
，81為正補(bǔ)償切換點，52為負(fù)補(bǔ)償切換點，且51〉0、52<0,51、52為常 數(shù)。
[OOU] 2)當(dāng)A O >Si，說明給定的轉(zhuǎn)速值CO乂于反饋的轉(zhuǎn)速值CO,則S = Si-A CO,用S與 補(bǔ)償控制器即P控制器的參數(shù)kp相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的輸出值相加，增大了期望電 流值使反饋的轉(zhuǎn)速值《更快的跟蹤到給定的轉(zhuǎn)速值《 ^
[0014] 3)當(dāng)A O鐘2,說明給定的轉(zhuǎn)速值于反饋的轉(zhuǎn)速值《，則誤差補(bǔ)償判斷環(huán)節(jié)的 輸出值為S = Ss-A O，用S與補(bǔ)償控制器即P控制器的參數(shù)kp相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的 輸出值相加，減小了期望電流值iqM吏反饋的轉(zhuǎn)速值《更快的跟蹤到給定的轉(zhuǎn)速值 [001引 4)當(dāng)52含A O佩，認(rèn)為系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，誤差補(bǔ)償判斷的輸出值5 = 0,不對PI 控制器的輸出值進(jìn)行補(bǔ)償。
[0016] 5)由電流傳感器檢測出的永磁同步電動機(jī)定子S相電流13、16、1。，并經(jīng)過3/2變 換，得到兩相靜止電流ia、ie。再經(jīng)過park變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id和iq。將id和 iq作為反饋電流，將q軸電流的期望值與反饋電流iq作差，得到電流誤差A(yù)iq, d軸的電流給 定值i/ = 0與反饋電流id作差，得到A id,分別經(jīng)過兩個PI控制器輸出 反變換輸出V。、％，最后通過空間矢量脈寬調(diào)制模塊輸出六路PWM信號供給逆變器工作，逆變 器輸出將直流母線電壓VdcWPWM波的形式將電壓施加到永磁同步電機(jī)上。
【主權(quán)項】
1. 一種改進(jìn)的PI控制器的設(shè)計方法，其特征是采集輸入端的誤差量，并對采集過來的 誤差量進(jìn)行補(bǔ)償判斷，將判斷的結(jié)果作用到補(bǔ)償控制器上，經(jīng)過補(bǔ)償控制器對原有PI控制 器進(jìn)行補(bǔ)償，所述方法包括如下環(huán)節(jié)： 1) 設(shè)輸入端的誤差量為Α ω，為給定的輸入值，ω為反饋輸入值，則Δ ω = ω$-ω，δ 為誤差補(bǔ)償判斷的輸出值，補(bǔ)償控制器為所設(shè)計的一個Ρ控制器，設(shè)定：，31為正補(bǔ)償切換點，52為負(fù)補(bǔ)償切換點，且5 1>〇、52〈〇』1、52為常 數(shù)； 2) 當(dāng)△ ω 2 δ:，說明給定的輸入值大于反饋的輸入值，那么誤差補(bǔ)償判斷的輸出值δ = δ^Δ ω，用δ與補(bǔ)償控制器即Ρ控制器的參數(shù)kP相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的輸出值相加， 作用到后面的被控對象，加大了對被控對象的調(diào)節(jié)力度，使反饋輸入值更快的跟蹤到給定 輸入值； 3) 當(dāng)△ ω <δ2,說明給定的輸入值小于反饋的輸入值，那么誤差補(bǔ)償判斷的輸出值δ = δ2-Δ ω，用δ與補(bǔ)償控制器即Ρ控制器的參數(shù)kP相乘，得到的結(jié)果與PI控制器的輸出值相加， 作用到后面的被控對象，減小了對被控對象的調(diào)節(jié)力度，使反饋輸入值更快的跟蹤到給定 輸入值； 4) 當(dāng)δ2< △ ?〈δ:，認(rèn)為系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，誤差補(bǔ)償判斷的輸出值δ = 〇,不對PI控制 器的輸出值進(jìn)行補(bǔ)償。
【專利摘要】一種改進(jìn)的PI控制器的設(shè)計方法，其特征是采集輸入端的誤差量Δ<i>ω</i>，并對Δ<i>ω</i>進(jìn)行補(bǔ)償判斷，將判斷的結(jié)果<i>δ</i>作用到補(bǔ)償控制器上，經(jīng)過補(bǔ)償控制器對原有PI控制器進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高，可應(yīng)用于工程實踐當(dāng)中。
【IPC分類】H02P21/12, H02P27/12
【公開號】CN105634359
【申請?zhí)枴緾N201610176459
【發(fā)明人】牛劍博, 李巖, 鄒會杰, 李 東, 丁虎晨, 張瑞峰, 景曉東, 陶良慧
【申請人】中車永濟(jì)電機(jī)有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月25日