一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器pi參數(shù)整定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，首先辨識(shí)出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系，并根據(jù)最小諧振峰原則調(diào)整速度控制器PI參數(shù)。該方法首先采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和電流信號(hào)，通過轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊和坐標(biāo)變換，以及PI控制器和SVPWM脈寬調(diào)制和IGBT逆變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制，然后以輸出轉(zhuǎn)速和電流作為辨識(shí)模塊的輸入，通過反饋原理，設(shè)定一個(gè)S函數(shù)，計(jì)算不同時(shí)段間轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J之間的誤差累積值，根據(jù)誤差的不同，選擇不同的增益因子，以增加辨識(shí)的準(zhǔn)確性和快速性。待辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以后，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系調(diào)整速度控制器的PI參數(shù)，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
【專利說明】
-種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參 數(shù)整定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展和電機(jī)技術(shù)的提高，永磁同步電機(jī)W體積小，氣隙磁通 密度大等優(yōu)點(diǎn)在伺服場合獲得了廣泛應(yīng)用。近年來，工業(yè)化程度的發(fā)展對(duì)伺服系統(tǒng)的速度 和精度提出了更高要求。
[0003] 目前常用的永磁同步電機(jī)基本都是采用Ξ環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)， 中環(huán)為速度控制環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)?？刂破鞑捎肞I調(diào)節(jié)器，電流環(huán)的作用是提高系統(tǒng)的快速 性，抑制電流內(nèi)部的干擾;速度環(huán)的作用則是提高系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)的能力，抑制速度的波 動(dòng)，位置環(huán)的作用則是使電機(jī)運(yùn)動(dòng)到給定的位置。
[0004] 永磁同步電機(jī)是一個(gè)非線性、時(shí)變、大延時(shí)的系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)載大小的改 變、運(yùn)行環(huán)境的變化都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、摩擦因素等參數(shù)發(fā)生變化。而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，貝U 會(huì)降低整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。運(yùn)不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)減慢，更有可能造成整個(gè)控制 系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此辨識(shí)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很有必要。同時(shí)需要根據(jù)辨識(shí)出來的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量實(shí)時(shí)地調(diào)整控制器的PI參數(shù)，W保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定 方法，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制 器PI參數(shù)整定方法，首先辨識(shí)出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系，并根 據(jù)最小諧振峰原則調(diào)整速度控制器PI參數(shù)，具體包括W下步驟：
[0007] (1)建立包括編碼器、轉(zhuǎn)速和位置計(jì)算、永磁同步電機(jī)、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、速度環(huán)PI 調(diào)節(jié)器、坐標(biāo)變換模塊、空間矢量脈寬調(diào)制模塊、IGBT模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)模塊的永磁同步 電機(jī)矢量控制系統(tǒng)；
[000引（2)電流傳感器將檢測到的永磁同步電機(jī)Ξ相定子電流輸入至坐標(biāo)變換模塊中的 化八服變換子模塊進(jìn)行3/^2變換，得到靜止坐標(biāo)系下的電流分量；
[0009] (3)在坐標(biāo)變換模塊中的PARK變換子模塊內(nèi)，根據(jù)計(jì)算得到的電機(jī)電角度和所述 靜止坐標(biāo)系下的電流分量，再進(jìn)行靜止-旋轉(zhuǎn)變換，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流 值和q軸電流值；
[0010] (4)根據(jù)電機(jī)的輸出角速度計(jì)算電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速；
[0011] (5)將電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速值與給定的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行比較，其差值作為速度環(huán)PI調(diào)節(jié) 器的輸入，速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出則作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入；
[0012] (6)將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流值與給定的d軸電流值進(jìn)行比較，其差值 作為d軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的q軸電流值與速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的 輸出進(jìn)行比較，其差值作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的計(jì)算，分別 得到d、q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓；
[0013] (7)由電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓和電機(jī)的電角度值經(jīng)過坐標(biāo)變換模塊中的 IPARK子變換模塊進(jìn)行變換，將變換后的電壓輸入到空間矢量脈寬調(diào)制模塊，空間矢量脈寬 調(diào)制模塊計(jì)算出Ξ相的占空比，并輸出響應(yīng)的Ξ相PWM波形到逆變器，由逆變器輸出Ξ相電 壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。
[0014] 所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系為
，其中，Κρ為速度 環(huán)比例系數(shù)、Κι為速度環(huán)的積分系數(shù)、Τι為為電流環(huán)的閉環(huán)時(shí)間常數(shù)、Kt為電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)、J 為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、h為中頻寬、K = l/Rs，Rs為定子電阻。
[0015] 在辨識(shí)出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的環(huán)節(jié)中，首先建立未知參數(shù)的參考模型，并與實(shí)際模 型進(jìn)行對(duì)比，然后調(diào)節(jié)參考模型的參數(shù)，當(dāng)兩個(gè)模型的輸出偏差基本不變時(shí)，采用參考模型 代替實(shí)際模型，且在整個(gè)辨識(shí)過程中，將辨識(shí)出來的結(jié)果反饋到未知參數(shù)的參考模型中，并 改善相應(yīng)的可變因子，提高整個(gè)辨識(shí)的準(zhǔn)確性和快速性。
[0016] 采用MRAS和反饋原理算法進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)。
[0017] 所述永磁同步電機(jī)采用給定的d軸電流值為零的策略，永磁同步電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程 為:八巧，電磁轉(zhuǎn)矩方程為:Te=1.5P[恥iq+化d-Lq)idiq]，其中：id、iq分別為定子d、 q軸電流;Ld、Lq分別為定子d、q軸電感，恥為永磁體磁鏈;P為極對(duì)數(shù);Te為電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn) 矩;Tl為電機(jī)轉(zhuǎn)子承受的總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩;J為電機(jī)轉(zhuǎn)子及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和；Wm為轉(zhuǎn)子的 輸出機(jī)械角速度。
[001引有益效果
[0019] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果:本發(fā)明在辨識(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的基礎(chǔ)上，同時(shí)推導(dǎo)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和控制器的PI參數(shù)的關(guān)系，它能 夠克服傳統(tǒng)電機(jī)控制系統(tǒng)由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化，而導(dǎo)致的控制系統(tǒng)變壞的情形。在工業(yè) 控制系統(tǒng)中能夠在軟件中將控制器的PI參數(shù)與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的程序結(jié)合起來，在辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量后，根據(jù)其關(guān)系調(diào)整控制器的PI參數(shù)，W提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明搭建的仿真原理圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明辨識(shí)模塊仿真圖；
[0023] 圖4為反饋轉(zhuǎn)速波形圖；
[0024] 圖5為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)值波形圖；
[0025] 圖6為給定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速的波形圖；
[0026] 圖7為給定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速的誤差圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，運(yùn)些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0028] 本發(fā)明設(shè)及的一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的速度控制器PI參數(shù)整定方法，其前提條件 是需要辨識(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此需要建立電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的辨識(shí)模型，根據(jù)模型參考自適 應(yīng)算法原理，即建立關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J的參考模型，與實(shí)際的電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。然后根 據(jù)算法調(diào)節(jié)可調(diào)模型的參數(shù)，當(dāng)兩個(gè)模型的輸出偏差基本不變時(shí)，可W近似用參考模型代 替實(shí)際模型，即辨識(shí)出了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。接著根據(jù)最小諧振峰原則，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J和速度控 制器PI參數(shù)的關(guān)系，對(duì)速度控制器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0029] 本發(fā)明W永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象建立其矢量控制系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括 編碼器模塊、永磁同步電機(jī)、d和q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器、坐標(biāo)變換模塊、 SVPWM模塊、IGBT模塊和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)模塊等。
[0030] 本發(fā)明采用的矢量控制過程原理如下所述:編碼器將采集到的信號(hào)，經(jīng)過速度和 位置換算模塊得到反饋轉(zhuǎn)速11，并與給定的轉(zhuǎn)速指令11^進(jìn)行比較，其差值作為速度?1調(diào)節(jié)器 的輸入，速度PI調(diào)節(jié)器的輸出則作為q軸電流PI調(diào)節(jié)器的輸入給定值電流傳感器將檢測 到的永磁同步電機(jī)；相定子電流ia，ib，ic輸入至坐標(biāo)變換CLA服模塊內(nèi)進(jìn)行3/2變換，得到 靜止坐標(biāo)系下的電流分量ia，ie;在PA服變換模塊內(nèi)，根據(jù)計(jì)算得到的電機(jī)電角度0e = PX 9m，（其中P是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，0m是電機(jī)輸出機(jī)械角度)和CLA服變換得到的兩相靜止坐標(biāo)系下 的電流分量ia，ie，進(jìn)行靜止-旋轉(zhuǎn)（2s/化)變換，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流值id, iq;再將得到的電流值id與給定的d軸電流給定值id嘴行比較，其差值作為d軸電流環(huán)PI調(diào) 節(jié)器的輸入，電流值iq與速度環(huán)輸出得到的q軸電流給定值3;進(jìn)行比較，其差值作為q軸電流 環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過d、q軸電流PI調(diào)節(jié)器的計(jì)算，可W分別得到d、q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器 的輸出電壓Ud，Uq;再由得到的輸出電壓Ud，Uq和電機(jī)的電角度值0e經(jīng)過IPARK變換得到Ua， 化，將Ua、化輸入到SVP歷模塊，SVP歷模塊計(jì)算出S相的占空比，并輸出響應(yīng)的立相口歷波形 到逆變器，由逆變器輸出Ξ相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。
[0031] 表貼式永磁同步電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程如式(1)所示：
[0032]
(1)
[0033] 電磁轉(zhuǎn)矩方程如式(2)所示：
[0034] Te=1.5P[恥 iq+(Ld-Lq)idiq] (2)
[003引其中：id、iq分別為定子d、q軸電流;Ld、Lq分別為定子d、q軸電感，對(duì)于表貼式的永 磁同步電機(jī)有，Ld = Lq，恥為永磁體磁鏈;P為極對(duì)數(shù);Te為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩;T功電機(jī)轉(zhuǎn) 子承受的總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，包括摩擦轉(zhuǎn)矩等;J為電機(jī)轉(zhuǎn)子及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和；ω。為轉(zhuǎn)子 的輸出機(jī)械角速度。
[0036] 對(duì)式(1)進(jìn)行離散化，得到電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程的離散形式如式(3)所示：
[0037]
(3)
[0038] 其中Te化)為一個(gè)采樣周期Ts中速度由ω化-1)變化至ω化)的電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩平 均值。
[0039] Te(k)可W由插值法計(jì)算，計(jì)算方法如式(4)所示：
[0040]
餅
[0041] 由于電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，其負(fù)載在一個(gè)控制周期內(nèi)劇烈變化的可能性很小，因此 可W近似認(rèn)為它基本不變，即得到如式(5)所示的等式：
[0042] Τι 化)=Τι 化-1) (5)
[0043] 對(duì)式(3)延遲一個(gè)采樣周期得到：
[0051] W式(9)為參考模型，則估計(jì)模型為：
[0052] 63(/f) = 20(/(-])-?(A-9 + z(/iT)x/;W (10)
[0053] 兩個(gè)模型的偏差即為：
[0054] e{k) = {〇(k)-co{k) (11)
[0055] 辨識(shí)的目的就是要使兩個(gè)模型的偏差越來越小，直到基本不再改變且在允許的范 圍內(nèi)，那么就可W用估計(jì)值去代替真實(shí)值，從而得出結(jié)果。
[0056] 根據(jù)模型參考自適應(yīng)迭代算法：
[0057]
(口)
[0化引其中β為一個(gè)大于0小于1的系數(shù)，通過設(shè)置一個(gè)誤差E值，4
運(yùn)用S函數(shù)編寫子程序，通過不同的Ε值，選擇不同的β值反饋到辨識(shí)模塊中，辨識(shí)出Kk)，也 就辨識(shí)出了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。辨識(shí)出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量后就可W根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的值去改變速度控制器的 PI參數(shù)。
[0059] 本發(fā)明采用的基于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的速度控制PI參數(shù)整定方法如下所述：
[0060] 在永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制中，由于采用的是雙閉環(huán)控制，電流環(huán)的時(shí)間常數(shù) 小于速度環(huán)的時(shí)間常數(shù)，基本是速度環(huán)的1/10。因此可W將電流環(huán)看做一階小慣性環(huán)節(jié)，令 Κρ為速度環(huán)的比例系數(shù)，K功速度環(huán)的積分系數(shù)，Ti = L/Rs為電流環(huán)的閉環(huán)時(shí)間常數(shù)，Κ=1/ Rs，L為電樞回路電感，Rs為定子電阻，為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，ρη為電機(jī)極對(duì)數(shù)，恥為 永磁體磁鏈，J為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和。推導(dǎo)出開環(huán)傳遞函數(shù)為：
[0061 ]
^3)
[0062]根據(jù)Mr最小原則，對(duì)于一個(gè)固定的h值，有且僅有一個(gè)截止頻率ω。使得系統(tǒng)取得 最小的化，其參數(shù)關(guān)系如下所不：
[0065]因此通過選擇恰當(dāng)?shù)闹蓄l寬h，選擇速度ΡΙ調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和微分系數(shù)，通過計(jì) 算推導(dǎo)出其參數(shù)分別為：
[0068] 因此可W根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的辨識(shí)值實(shí)時(shí)地調(diào)整控制器的參數(shù)，W達(dá)到控制器的PI參 數(shù)自整定功能。
[0069] 為了驗(yàn)證該方法的有效性，搭建了如圖3所示的仿真模型，選取的電機(jī)的仿真參數(shù) 為2對(duì)極，定子電阻為2.875 Ω，定子d，q軸電感均為8.5mH，永磁體磁鏈為0.175師，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為0.0006Kg · m2。速度指令為正弦信號(hào)，峰值為50化/min，周期為0.01s，電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩設(shè) 置為1N · m。取自適應(yīng)控制周期為0.0063，防1過辨識(shí)出的1值反饋給5函數(shù)，5函數(shù)中計(jì)算誤 差E，通過不同的E值，選擇不同的β值，W提高辨識(shí)的精度，仿真結(jié)果圖如圖4和圖5所示，從 圖4中可W看出，反饋轉(zhuǎn)速可W跟蹤給定速度，且跟蹤效果十分好。從圖5可W得到辨識(shí)出來 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值約為0. 〇〇〇6Kg · m2，相對(duì)誤差為5%左右，且J達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間約為0.25s，辨 識(shí)有效。辨識(shí)出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之后，根據(jù)式（16)和式（17)中速度控制器PI參數(shù)與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的關(guān)系，可W相應(yīng)地計(jì)算得出Κρ和Ki，得到速度控制器PI參數(shù)整定后的速度反饋結(jié)果圖，如 圖6所示。速度誤差如圖7所示。從圖中可W看出，加入?yún)?shù)自整定功能后，在最開始的幾個(gè) 周期內(nèi)轉(zhuǎn)速偏差比較大。但是通過幾個(gè)辨識(shí)周期的調(diào)整，從圖6可W看出，反饋轉(zhuǎn)速可W比 較準(zhǔn)確地跟蹤給定轉(zhuǎn)速，而且轉(zhuǎn)速偏差大概在8r/min，運(yùn)在工程上完全是允許的。因此說明 參數(shù)自整定技術(shù)可W顯著提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和抗干擾能力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，其特征在于，首先辨識(shí)出電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系，并根據(jù)最小諧振峰原則調(diào)整速度控制器PI 參數(shù)，具體包括以下步驟： (1) 建立包括編碼器、轉(zhuǎn)速和位置計(jì)算、永磁同步電機(jī)、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、速度環(huán)PI調(diào)節(jié) 器、坐標(biāo)變換模塊、空間矢量脈寬調(diào)制模塊、IGBT模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)模塊的永磁同步電機(jī) 矢量控制系統(tǒng)； (2) 電流傳感器將檢測到的永磁同步電機(jī)三相定子電流輸入至坐標(biāo)變換模塊中的 CLARK變換子模塊進(jìn)行3/2變換，得到靜止坐標(biāo)系下的電流分量； (3) 在坐標(biāo)變換模塊中的PARK變換子模塊內(nèi)，根據(jù)計(jì)算得到的電機(jī)電角度和所述靜止 坐標(biāo)系下的電流分量，再進(jìn)行靜止-旋轉(zhuǎn)變換，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流值和q 軸電流值； (4) 根據(jù)電機(jī)的輸出角速度計(jì)算電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速； (5) 將電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速值與給定的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行比較，其差值作為速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的 輸入，速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出則作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入； (6) 將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流值與給定的d軸電流值進(jìn)行比較，其差值作為d 軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的q軸電流值與速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出 進(jìn)行比較，其差值作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的計(jì)算，分別得到 d、q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓； (7) 由電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓和電機(jī)的電角度值經(jīng)過坐標(biāo)變換模塊中的I PARK子 變換模塊進(jìn)行變換，將變換后的電壓輸入到空間矢量脈寬調(diào)制模塊，空間矢量脈寬調(diào)制模 塊計(jì)算出三相的占空比，并輸出響應(yīng)的三相PWM波形到逆變器，由逆變器輸出三相電壓驅(qū)動(dòng) 永磁同步電機(jī)運(yùn)行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，其特征在于，所 述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和PI參數(shù)的關(guān)系為，其中，心為速度環(huán)比例系 數(shù)、1為速度環(huán)的積分系數(shù)、1\為為電流環(huán)的閉環(huán)時(shí)間常數(shù)、Kt為電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)、J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量、h為中頻寬、K = 1/RS，RS為定子電阻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，其特征在于，在 辨識(shí)出電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的環(huán)節(jié)中，首先建立未知參數(shù)的參考模型，并與實(shí)際模型進(jìn)行對(duì)比， 然后調(diào)節(jié)參考模型的參數(shù)，當(dāng)兩個(gè)模型的輸出偏差基本不變時(shí)，采用參考模型代替實(shí)際模 型，且在整個(gè)辨識(shí)過程中，將辨識(shí)出來的結(jié)果反饋到未知參數(shù)的參考模型中，并改善相應(yīng)的 可變因子，提高整個(gè)辨識(shí)的準(zhǔn)確性和快速性。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，其特征在于，采 用MRAS和反饋原理算法進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制器PI參數(shù)整定方法，其特征在于，所 述永磁同步電機(jī)采用給定的d軸電流值為零的策略，永磁同步電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程為： = ? -7?，電磁轉(zhuǎn)矩方程為:Te=l .5P[iMq+(Ld-Lq)idiq]，其中：id、iq分別為定子d、q軸 電流;Ld、Lq分別為定子d、q軸電感，如為永磁體磁鏈;P為極對(duì)數(shù);I為電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩； ?1為電機(jī)轉(zhuǎn)子承受的總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩;J為電機(jī)轉(zhuǎn)子及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和；ωη為轉(zhuǎn)子的輸出 機(jī)械角速度。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK105871282SQ201610315793
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】周武能, 錢煒, 李倩倩, 柳鑫, 周琳
【申請人】東華大學(xué)