永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法技术

本发明专利技术属于自动控制技术领域，公开了一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节系统及调节方法。本发明专利技术具有自适应性，可以根据输入目标转速和反馈转速自动调整PID参数，负载或电机参数发生变化，不需人为进行调节，节省人力物力和时间成本；同时具有算法简单，数据量小，易于工程实现的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于永磁同步电机速度控制
，涉及一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法。
技术介绍
永磁同步电机的矢量控制是一种经典的电机控制方法，其中最重要的一步是根据目标转速和反馈转速经过比例(P)、积分(I)、微分(D)控制环节来给出参考q轴电流。传统的控制方法中PID系数Kp，Ki，Kd往往根据试验和工程师的经验给定，而且一经给定就为常数，不再改变。这样带来的问题是，一旦电机的参数有变化，控制策略就有可能无法满足要求，三项参数需重新确定，费时费力。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：提供一种根据目标转速和反馈转速自动确定PID参数的方法，可以提高转速控制环节的自适应性，节省参数调节所需时间成本及人力物力。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节系统，其包括：输入参数转换模块、自适应PID控制器、q轴电流计算模块和SVPWM电机；输入参数转换模块接收控制器输出的给定目标转速和设置在电机上的速度传感器返回的反馈转速作为输入，整理出自适应PID控制器的三项输入，分别为当前时刻目标转速、目标转速与反馈转速差值和差值的变化率；自适应PID控制器根据三项输入解算出q轴电流的控制输出，计算得到参考q轴电流，进一步运用矢量控制方法控制电机按照给定转速旋转。本专利技术还提供了一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法，其包括以下步骤：S1：控制器给出目标转速ωr(k)，使用速度传感器测得反馈转速ωy(k)，其中k是当前采样时刻；S2：计算自适应PID控制器输入I1(k)、I2(k)、I3(k)，I1(k)—当前时刻目标转速；I2(k)—当前时刻目标转速与反馈转速差值；I3(k)—当前时刻差值的变化率；S3：计算I1(k)对应的比例系数Kp(k)，I2(k)对应的积分系数Ki(k)，I3(k)对应的微分系数Kd(k)；S4：自适应PID控制器给出控制输出o(k)；S5：计算输出的q轴电流参考值Iq(k)；S6：根据步骤S5获得的q轴电流参考值Iq(k)，与电流传感器采集反馈的电流值进行比较，确定电机控制器的控制策略，从而驱动电机按照给定的转速旋转。其中，所述步骤S2中，控制器输入I1(k)、I2(k)、I3(k)的计算公式为：I1(k)=ωr(k)I2(k)=ωr(k)-ωy(k)I3(k)=(ωr(k)-ωy(k))-(ωr(k-1)-ωy(k-1)).]]>其中，所述步骤S3中，系数Kp(k)、Ki(k)、Kd(k)及计算公式为：Kp(k)=a1(k)Σi=13|ai(k)|Ki(k)=a2(k)Σi=13|ai(k)|Kd(k)=a3(k)Σi=13|ai(k)|]]>其中a1(k)、a2(k)、a3(k)为权值，互不相等；a1(k)、a2(k)、a3(k)的初始值为预设的[-1,1]之间的数值，其更新过程为：S31：权值更新，计算下一采样周期的权值a1(k+1)、a2(k+1)、a3(k+1)：a1(k+1)=a1(k)+η1·(ωr(k)-ωy(k))·ωr(k)a2(k+1)=a2(k)+η2·(ωr(k)-ωy(k))2a3(k+1)=a2(k)+η3·(ωr(k)-ωy(k))·[(ωr(k)-ωy(k))-(ωr(k-1)-ωy(k-1))]]]>其中η1，η2，η3为学习速率，为[0,1]之间的常数。其中，所述步骤S4中，控制输出o(k)为；o(k)＝Kp(k)·I1(k)+Ki(k)·I2(k)+Kd(k)·I3(k)。其中，所述步骤S5中，q轴电流参考值Iq(k)为：Iq(k+1)＝(1-x)·Iq(k)+x·o(k)其中，Iq(k)的初始值取0，x为(0，0.1]之间的数值。(三)有益效果上述技术方案所提供的永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法，具有自适应性，可以根据输入目标转速和反馈转速自动调整PID参数，负载或电机参数发生变化，不需人为进行调节，节省人力物力和时间成本；同时具有算法简单，数据量小，易于工程实现的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的控制原理框图；图2位本专利技术实施例方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。参照图1所示，本实施例提供一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节系统，包括输入参数转换模块、自适应PID控制器、q轴电流计算模块和SVPWM电机；输入参数转换模块接收控制器输出的给定目标转速和设置在电机上的速度传感器返回的反馈转速作为输入，整理出自适应PID控制器的三项输入，分别为当前时刻目标转速、目标转速与反馈转速差值和差值的变化率；自适应PID控制器根据三项输入解算出q轴电流的控制输出，从而得到参考q轴电流，进一步运用矢量控制方法(SVPWM)控制电机按照给定转速旋转。参照图2所示，本实施例永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法包括以下步骤：S1：控制器给出目标转速ωr(k)，使用速度传感器测得反馈转速ωy(k)，其中k是当前采样时刻。S2：计算自适应PID控制器输入I1(k)、I2(k)、I3(k)。I1(k)=ωr(k)I2(k)=ωr(k)-ωy(k)I3(k)=(ωr(k)-ωy(k))-(ωr(k-1)-ωy(k-1))]]>其中，I1(k)—当前时刻目标转速；I2(k)—当前时刻目标转速与反馈转速差值；I3(k)—当前时刻差值的变化率。S3：计算I1(k)对应的比例系数Kp(k)，I2(k)对应的积分系数Ki(k)，I3(k)对应的微分系数Kd(k)。Kp(k)=a1(k)Σi=13|ai(k)|Ki(k)=a2(k)Σi=13|ai(k)|Kd(k)=a3(k)Σi=13|ai(k)|]]>其中a1(k)、a2(k)、a3(k)为权值，互不相等；a1(k)、a2(k)、a3(k)的初始值为预设的[-1,1]之间的数值，其更新过程为：S31：权值更新，计算下一采样周期的权值a1(k+1)、a2(k+1)、a3(k+1)：a1(k+1)=a1(k)+η1·(ωr(k)-ωy(k))·ωr(k)a2(k+1)=a2(k)+η2·(ωr(k)-ωy(k))2a3(k+1)=a2(k)+η3·(ωr(k)-ωy(k))·[(ωr(k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节系统，其特征在于，包括：输入参数转换模块、自适应PID控制器、q轴电流计算模块和SVPWM电机；输入参数转换模块接收控制器输出的给定目标转速和设置在电机上的速度传感器返回的反馈转速作为输入，整理出自适应PID控制器的三项输入，分别为当前时刻目标转速、目标转速与反馈转速差值和差值的变化率；自适应PID控制器根据三项输入解算出q轴电流的控制输出，计算得到参考q轴电流，进一步运用矢量控制方法控制电机按照给定转速旋转。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节系统，其特征在于，包括：输入参数转换模块、自适应PID控制器、q轴电流计算模块和SVPWM电机；输入参数转换模块接收控制器输出的给定目标转速和设置在电机上的速度传感器返回的反馈转速作为输入，整理出自适应PID控制器的三项输入，分别为当前时刻目标转速、目标转速与反馈转速差值和差值的变化率；自适应PID控制器根据三项输入解算出q轴电流的控制输出，计算得到参考q轴电流，进一步运用矢量控制方法控制电机按照给定转速旋转。2.一种永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：控制器给出目标转速ωr(k)，使用速度传感器测得反馈转速ωy(k)，其中k是当前采样时刻；S2：计算自适应PID控制器输入I1(k)、I2(k)、I3(k)，I1(k)—当前时刻目标转速；I2(k)—当前时刻目标转速与反馈转速差值；I3(k)—当前时刻差值的变化率；S3：计算I1(k)对应的比例系数Kp(k)，I2(k)对应的积分系数Ki(k)，I3(k)对应的微分系数Kd(k)；S4：自适应PID控制器给出控制输出o(k)；S5：计算输出的q轴电流参考值Iq(k)；S6：根据步骤S5获得的q轴电流参考值Iq(k)，与电流传感器采集反馈的电流值进行比较，确定电机控制器的控制策略，从而驱动电机按照给定的转速旋转。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机速度控制的PID参数自动调节方法，其特征在于，所述步骤S2中，控制器输入I1(k)、I2(k)、I3(k)的计算公式为：I1(k)=ωr(k)I2(k)=ωr(k)-ωy(k)I3(k)=(ωr(k)-ωy(k))-(ωr(k-1)-ωy(k-1)).]]>4.根据权利要求3所述的永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逸楠，崔建飞，孙凤鸣，孙丽君，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12