一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)pi調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：在PI調(diào)節(jié)器輸出之后，下一周期將要施加到電機(jī)上的電壓之前，增設(shè)一校正步驟，該校正步驟具體為進(jìn)行處理。本發(fā)明保持了原先傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，考慮了傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器控制量和反饋量在時(shí)序上不同步的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)型的PI調(diào)節(jié)器，消除了這種時(shí)序上的不同步，避免控制過(guò)程中出現(xiàn)超調(diào)以及震蕩，提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，擴(kuò)寬了PI參數(shù)的穩(wěn)定域。
【專利說(shuō)明】
一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)p I調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器，具體是一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，永磁同步伺服系統(tǒng)大多采用全數(shù)字式控制，主要控制流程是采樣、計(jì)算、占 空比更新，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出。具體流程是，采樣得到輸入輸出的誤差，然后通過(guò)調(diào)節(jié)器的 計(jì)算得到控制量，更新到占空比中，以此校準(zhǔn)誤差。
[0003] 目前一般采用PI調(diào)節(jié)器的控制方式來(lái)調(diào)節(jié)電流環(huán)的輸入輸出，提高比例增益可以 提高響應(yīng)速度，但是增益太大會(huì)引起超調(diào)和震蕩，影響穩(wěn)定性。并且這種控制方式是基于本 周期采樣得到的反饋誤差，并未考慮當(dāng)前周期施加控制量后會(huì)對(duì)系統(tǒng)輸出產(chǎn)生什么樣的影 響，因此這種控制方式下，控制量和反饋量在時(shí)序上并不同步，控制量往往滯后反饋量一個(gè) 周期，容易引起系統(tǒng)的超調(diào)以及不穩(wěn)定。
[0004] 圖1為傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器控制下的電流環(huán)控制框圖，由圖可知，在傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器中，調(diào) 節(jié)器的輸出^4需要延遲一個(gè)周期才能施加，即在下一周期內(nèi)以u(píng) q(k+l)的方式施加到電機(jī) 上。Uq(k+1)與當(dāng)前周期內(nèi)正在被施加的電壓uq(k)的差別在于一個(gè)周期的滯后，相當(dāng)于忽略 了當(dāng)前周期內(nèi)u q(k)對(duì)輸出的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，針對(duì)上述的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 方法，分析PI調(diào)節(jié)器當(dāng)前周期的輸出量對(duì)電流的影響，并且加以校正，最終實(shí)現(xiàn)在電流環(huán)控 制中，避免超調(diào)和震蕩，從而解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種改進(jìn)型伺服控制電流 環(huán)PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法，在PI調(diào)節(jié)器輸出之后，下一周期將要施加到電機(jī)上的電壓u q(k+ 1)之前，增設(shè)一校正步驟，該校正步驟具體為進(jìn)行
吐理。
[0007] 改進(jìn)后，從PI調(diào)節(jié)器輸出到下一周期將要施加到電機(jī)上的電Suq(k+1)經(jīng)過(guò)了
丨處理，此時(shí)電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：
[0009]由上式可推導(dǎo)出，當(dāng)kP，h分別設(shè)置為
[0011] 則62(2)可化簡(jiǎn)為 此時(shí)PI調(diào)節(jié)器控制的系統(tǒng)對(duì)指令信號(hào)的
， 跟蹤不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)或震蕩過(guò)程，僅存在兩個(gè)采用周期的延遲，控制效果理想。
[0012] 本發(fā)明保持了原先傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，考慮了傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器控制量和反饋量在 時(shí)序上不同步的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)型的PI調(diào)節(jié)器，消除了這種時(shí)序上的不同步，避免 控制過(guò)程中出現(xiàn)超調(diào)以及震蕩，提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，擴(kuò)寬了 PI參數(shù)的穩(wěn)定域。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器控制的電流環(huán)控制框圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的改進(jìn)型PI調(diào)節(jié)器控制的電流環(huán)控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 永磁同步電機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，通常采用空間矢量變換來(lái)簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模 型，其同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓方程為：
[0018]式中：Ud、Uq為定子d、q軸的電壓；id、iq分別為定子d、q軸的電流;R為定子電阻;Ld、 U為定子d、q軸電感；《為轉(zhuǎn)子電角度;如為永磁體磁鏈。
[0019] 而傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器控制的電流環(huán)控制框圖如圖1所示，在傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器的 輸出％需要延遲一個(gè)周期才能施加，即在下一周期內(nèi)以u(píng) q(k+l)的方式施加到電機(jī)上^(k + )與當(dāng)前周期內(nèi)正在被施加的電壓uq(k)的差別在于一個(gè)周期的滯后，相當(dāng)于忽略了當(dāng)前 周期內(nèi)uq(k)對(duì)輸出的影響。
[0020] 我們通過(guò)分析電機(jī)的電壓方程，以及電流環(huán)的傳遞函數(shù)，可以推導(dǎo)得到PI調(diào)節(jié)器 輸出Uq與u q(k)、Uq(k+l)的關(guān)系為：
[0021 ] Uq(k+ 1)- iiq(k) - - (J )
[0022] 即PI調(diào)節(jié)器輸出應(yīng)該是11(1(1〇和11(1仏+1)的平均值，即電流的調(diào)節(jié)應(yīng)該考慮1 1(1 (k)對(duì)輸出的影響。而傳統(tǒng)的pi調(diào)節(jié)器崦相當(dāng)于默認(rèn)而實(shí)際上， ，. …- ， uq(k)是由前一周期的運(yùn)算結(jié)果決定的，與當(dāng)前周期的PI調(diào)節(jié)器輸出無(wú)直接相等的關(guān)系。這 種做法在暫態(tài)中很有可能會(huì)引起超調(diào)或者震蕩。式(3)避開了對(duì)下一周期電流的直接預(yù)測(cè)， 因而不需要用到電機(jī)模型及參數(shù)，計(jì)算量小，且能夠有效減小控制量時(shí)序滯后對(duì)系統(tǒng)的不 利影響。
[0023] 改進(jìn)后的PI調(diào)節(jié)器控制的電流環(huán)控制框圖如圖2所示，改進(jìn)后，從PI調(diào)節(jié)器輸出 到下一周期將要施加到電機(jī)上的電壓uq(k+l)不再是直接的對(duì)等關(guān)系，而是經(jīng)過(guò)了
吐 理。此時(shí)電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：
[0025]由上式可推導(dǎo)出，當(dāng)如，匕分別設(shè)置為

[0027] 則62(2)可化簡(jiǎn)為 此時(shí)PI調(diào)節(jié)器控制的系統(tǒng)對(duì)指令信號(hào) ， 的跟蹤不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)或震蕩過(guò)程，僅存在兩個(gè)采用周期的延遲，控制效果理想。
[0028] 本發(fā)明保持了原先傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，考慮了傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器控制量和反饋量在 時(shí)序上不同步的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)型的PI調(diào)節(jié)器，消除了這種時(shí)序上的不同步，避免控 制過(guò)程中出現(xiàn)超調(diào)以及震蕩，提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，擴(kuò)寬了 PI參數(shù)的穩(wěn)定域。
[0029] 盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明 白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì) 本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)型伺服控制電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:在PI調(diào)節(jié)器輸出 之后，下一周期將要施加到電機(jī)上的電壓％隊(duì):|_:之前，增設(shè)一校正步驟，該校正步驟具 體為進(jìn)行7·^處理。 ?十廠1
【文檔編號(hào)】H02P21/22GK105958884SQ201610348592
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】徐本亮, 史加悅, 王利峰, 繆惠根, 潘麗杰
【申請(qǐng)人】浙江清華長(zhǎng)三角研究院