CN105634359A - 一种改进的pi控制器的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种改进的PI控制器的设计方法，其特征是采集输入端的误差量Δ<i>ω</i>，并对Δ<i>ω</i>进行补偿判断，将判断的结果<i>δ</i>作用到补偿控制器上，经过补偿控制器对原有PI控制器进行补偿。本发明结构简单、稳定性高，可应用于工程实践当中。

Description

一种改进的PI控制器的设计方法

技术领域

本发明涉及一种改进的PI控制器的设计方法。

背景技术

传统PI控制器的结构简单，容易实现，有较好的动态性能。但***存在对负载变化的适应能力差和抗干扰能力弱的缺点，并且在控制器参数的整定过程中，往往依赖大量的工程经验进行反复调试。因此，在对动态性能要求较高的场合，采用传统PI控制器就会受到一定的局限性，不能满足相关方面的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的PI控制器的设计方法，以解决传统PI控制器存在对负载变化的适应能力差和抗干扰能力弱的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：采集PI控制器输入端的误差量，并对采集过来的误差量进行补偿判断，将判断的结果作用到补偿控制器上，经过补偿控制器对原有PI控制器进行补偿，所述方法包括如下环节：

1)设输入端的误差量为Δω，如附图1所示，ω^*为给定的输入值，ω为反馈输入值，则Δω＝ω^*-ω，δ为误差补偿判断的输出值，补偿控制器为所设计的一个P控制器；设定：δ₁为正补偿切换点，δ₂为负补偿切换点，且δ₁>0、δ₂<0，δ₁、δ₂为常数；

2)当Δω≥δ₁，说明给定的输入值大于反馈的输入值，那么误差补偿判断的输出值δ＝δ₁-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加后，作用到后面的被控对象，加大了对被控对象的调节力度，使反馈输入值更快的跟踪到给定输入值；

3)当Δω<δ₂，说明给定的输入值小于反馈的输入值，那么误差补偿判断的输出值δ＝δ₂-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加后，作用到后面的被控对象，减小了对被控对象的调节力度，使反馈输入值更快的跟踪到给定输入值；

4)当δ₂≤Δω<δ₁，认为***运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值δ＝0，不对PI控制器的输出值进行补偿，减小了***运行的复杂度。

附图说明

图1为误差补偿的PI控制器框图。

图2为误差补偿的PI控制的永磁同步电动机矢量控制框图。

具体实施方案

误差补偿的PI控制的永磁同步电动机矢量控制框图如附图2所示。控制***所需的转速、电流信号分别由转速传感器、电流传感器得到。具体的实施方案步骤：

1)采用成熟的矢量控制技术实现，由附图2知，选择i_d＝0的控制方式，转速环采用误差补偿的PI控制器。PI控制器的传递函数为G(s)＝K(Ts+1)/s，式中K为增益系数，T为时间常数。利用编码器测出永磁同步电机的同步速ω，编码器采集出来的值ω作为反馈与给定转速ω^*作差得Δω，由附图1知，得到的转速差Δω分别送进PI控制器和误差补偿判断环节。经过PI控制器调节后的输出作为期望的电流值i_q ^*。δ为误差补偿判断环节的输出值，补偿控制器为所设计的一个P控制器，取P控制器的参数设定：δ₁为正补偿切换点，δ₂为负补偿切换点，且δ₁>0、δ₂<0，δ₁、δ₂为常数。

2)当Δω≥δ₁，说明给定的转速值ω^*大于反馈的转速值ω，则δ＝δ₁-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加，增大了期望电流值i_q ^*，使反馈的转速值ω更快的跟踪到给定的转速值ω^*。

3)当Δω<δ₂，说明给定的转速值ω^*小于反馈的转速值ω，则误差补偿判断环节的输出值为δ＝δ₂-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加，减小了期望电流值i_q ^*，使反馈的转速值ω更快的跟踪到给定的转速值ω^*。

4)当δ₂≤Δω<δ₁，认为***运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值δ＝0，不对PI控制器的输出值进行补偿。

5)由电流传感器检测出的永磁同步电动机定子三相电流i_a、i_b、i_c，并经过3/2变换，得到两相静止电流i_α、i_β。再经过park变换得到两相旋转坐标系下的电流i_d和i_q。将i_d和i_q作为反馈电流，将q轴电流的期望值与反馈电流i_q作差，得到电流误差Δi_q，d轴的电流给定值i_d ^*＝0与反馈电流i_d作差，得到Δi_d，分别经过两个PI控制器输出V_d、V_q，V_d、V_q再经Park反变换输出V_α、V_β，最后通过空间矢量脉宽调制模块输出六路PWM信号供给逆变器工作，逆变器输出将直流母线电压V_dc以PWM波的形式将电压施加到永磁同步电机上。

Claims (1)

1.一种改进的PI控制器的设计方法，其特征是采集输入端的误差量，并对采集过来的误差量进行补偿判断，将判断的结果作用到补偿控制器上，经过补偿控制器对原有PI控制器进行补偿，所述方法包括如下环节：

1)设输入端的误差量为Δω，ω^*为给定的输入值，ω为反馈输入值，则Δω＝ω^*-ω，δ为误差补偿判断的输出值，补偿控制器为所设计的一个P控制器，设定：δ₁为正补偿切换点，δ₂为负补偿切换点，且δ₁>0、δ₂<0，δ₁、δ₂为常数；

2)当Δω≥δ₁，说明给定的输入值大于反馈的输入值，那么误差补偿判断的输出值δ＝δ₁-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加，作用到后面的被控对象，加大了对被控对象的调节力度，使反馈输入值更快的跟踪到给定输入值；

3)当Δω<δ₂，说明给定的输入值小于反馈的输入值，那么误差补偿判断的输出值δ＝δ₂-Δω，用δ与补偿控制器即P控制器的参数k_p相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加，作用到后面的被控对象，减小了对被控对象的调节力度，使反馈输入值更快的跟踪到给定输入值；

4)当δ₂≤Δω<δ₁，认为***运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值δ＝0，不对PI控制器的输出值进行补偿。