一种改进的pi控制器的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种改进的PI控制器的设计方法。
【背景技术】
[0002] 传统PI控制器的结构简单，容易实现，有较好的动态性能。但系统存在对负载变化 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】
[0003] 本发明的目的在于提供一种改进的PI控制器的设计方法，W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。
[0004] 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：
[0005] 1)设输入端的误差量为A CO，如附图1所示，CO ^3给定的输入值，CO为反馈输入 值，则A = ，S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：
，Si为正补偿切换点，S2为负补偿切换点，且Si〉〇、S2<0，Si、S2为 常数；
[0006] 2)当A O含5i，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S = Si-A O，用S与补偿控制器即P控制器的参数kp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；
[0007] 3)当A ?<52,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 5 = S2-A O，用S与补偿控制器即P控制器的参数kp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；
[000引4)当52< A ?<Si，认为系统运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值5 = 0,不对PI 控制器的输出值进行补偿，减小了系统运行的复杂度。
【附图说明】
[0009] 图1为误差补偿的PI控制器框图。
[0010] 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
[0011] 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。控制系统所需 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：
[0012] 1)采用成熟的矢量控制技术实现，由附图2知，选择id = 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+l)/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《，编码器采集出来的值《作为反馈与给 定转速乍差得A CO，由附图1知，得到的转速差A CO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：
，81为正补偿切换点，52为负补偿切换点，且51〉0、52<0,51、52为常 数。
[OOU] 2)当A O >Si，说明给定的转速值CO乂于反馈的转速值CO,则S = Si-A CO,用S与 补偿控制器即P控制器的参数kp相乘，得到的结果与PI控制器的输出值相加，增大了期望电 流值使反馈的转速值《更快的跟踪到给定的转速值《 ^
[0014] 3)当A O钟2,说明给定的转速值于反馈的转速值《，则误差补偿判断环节的 输出值为S = Ss-A O，用S与补偿控制器即P控制器的参数kp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iqM吏反馈的转速值《更快的跟踪到给定的转速值 [001引 4)当52含A O佩，认为系统运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值5 = 0,不对PI 控制器的输出值进行补偿。
[0016] 5)由电流传感器检测出的永磁同步电动机定子S相电流13、16、1。，并经过3/2变 换，得到两相静止电流ia、ie。再经过park变换得到两相旋转坐标系下的电流id和iq。将id和 iq作为反馈电流，将q轴电流的期望值与反馈电流iq作差，得到电流误差Aiq, d轴的电流给 定值i/ = 0与反馈电流id作差，得到A id,分别经过两个PI控制器输出 反变换输出V。、％，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VdcWPWM波的形式将电压施加到永磁同步电机上。
【主权项】
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Α ω，为给定的输入值，ω为反馈输入值，则Δ ω = 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Ρ控制器，设定：，31为正补偿切换点，52为负补偿切换点，且5 1>〇、52〈〇』1、52为常 数； 2) 当△ ω 2 δ:，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 = δ^Δ ω，用δ与补偿控制器即Ρ控制器的参数kP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△ ω <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-Δ ω，用δ与补偿控制器即Ρ控制器的参数kP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< △ ?〈δ:，认为系统运行在最佳状态，误差补偿判断的输出值δ = 〇,不对PI控制 器的输出值进行补偿。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H02P21/12, H02P27/12
【公开号】CN105634359
【申请号】CN201610176459
【发明人】牛剑博, 李岩, 邹会杰, 李 东, 丁虎晨, 张瑞峰, 景晓东, 陶良慧
【申请人】中车永济电机有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月25日