一种改进的PI控制器的设计方法技术

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Δω，并对Δω进行补偿判断，将判断的结果δ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。本发明专利技术结构简单、稳定性高，可应用于工程实践当中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的PI控制器的设计方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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；3)当Δω&lt;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；4)当δ2≤Δω<δ1，认为系统运行在最佳状态，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，减小了系统运行的复杂度。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：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+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iq*。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iq*，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iq*，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，认为系统运行在最佳状态，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ia、ib、ic，并经过3/2变换，得到两相静止电流iα、iβ。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Δiq，d轴的电流给定值id*＝0与反馈电流id作差，得到Δid，分别经过两个PI控制器输出Vd、Vq，Vd、Vq再经Park反变换输出Vα、Vβ，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Vdc以PWM波的形式将电压施加到永磁同步电机上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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≤Δω<δ1，认为系统运行在最佳状态，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。...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛剑博，李岩，邹会杰，李东，丁虎晨，张瑞峰，景晓东，陶良慧，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14