[發(fā)明專利]PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210270299.3
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102811014A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何俊輝
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司;蘇州匯川技術(shù)有限公司;蘇州默納克控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機速度控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在電機控制領(lǐng)域，為了實現(xiàn)電機速度的快速無偏差控制通常采用PI算法作為速度閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)器，簡稱速度PI調(diào)節(jié)器。速度PI調(diào)節(jié)器通過對速度指令和速度反饋的差值進行PI計算，得到電機控制的轉(zhuǎn)矩指令。電機根據(jù)給定的轉(zhuǎn)矩指令加速或者減速從而實現(xiàn)電機的速度控制。具體地，電機根據(jù)給定的轉(zhuǎn)矩指令進行加速或者減速，然后檢測電機的反饋速度送入PI調(diào)節(jié)器，如此形成了一個速度的閉環(huán)控制。

如圖1所示，在目前的電機控制中，速度PI調(diào)節(jié)器直接根據(jù)速度指令和速度反饋的差值進行I積分調(diào)節(jié)和P比例調(diào)節(jié)，得到電機控制的轉(zhuǎn)矩指令。

然而，由于反饋速度的產(chǎn)生源于PI計算的結(jié)果，因而速度指令和速度反饋之間存在時間延遲（速度反饋滯后速度指令）。由于上述時間延遲的存在，當(dāng)速度指令變化較快時PI調(diào)節(jié)器的積分項變化緩慢使得速度控制常出現(xiàn)較大超調(diào)的情況，如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述PI調(diào)節(jié)器在速度指令變化較快時出現(xiàn)較大超調(diào)的問題，提供一種速度控制PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)，用于根據(jù)控制指令和反饋信息生成新的控制量；包括補償單元、比例調(diào)節(jié)單元和積分調(diào)節(jié)單元，其中：所述補償單元，用于對控制指令進行積分補償；所述比例調(diào)節(jié)單元，用于將控制指令和反饋信息的差值進行比例調(diào)節(jié)；所述積分調(diào)節(jié)單元，用于將經(jīng)補償單元處理的控制指令和反饋信息的差值進行積分調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)中，所述PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制的傳遞函數(shù)為：

其中，kp為PI調(diào)節(jié)器的比例增益、ki為PI調(diào)節(jié)器的積分增益、s為拉普拉斯算子。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)中，所述補償單元為一階低通濾波器且該一階低通濾波器的傳遞函數(shù)為：

其中τ為一階低通濾波器的濾波時間常數(shù)。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)中，所述一階低通濾波器的濾波時間常數(shù)τ滿足τ=1/wn，其中

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)中，所述控制指令為速度指令，所述反饋信息為速度反饋，所述新的控制量為轉(zhuǎn)矩指令；或者所述控制指令為電流指令，所述反饋信息為電流反饋，所述新的控制量為電壓指令。

本發(fā)明還提供一種PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法，用于根據(jù)控制指令和反饋信息生成新的控制量；包括以下步驟：

對控制指令進行積分補償，并將經(jīng)過積分補償?shù)目刂浦噶詈头答佇畔⒌牟钪颠M行積分調(diào)節(jié)；

將控制指令和反饋信息的差值進行比例調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法中，所述PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制的傳遞函數(shù)為：

其中，kp為PI調(diào)節(jié)器的比例增益、ki為PI調(diào)節(jié)器的積分增益、s為拉普拉斯算子。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法中，所述對控制指令進行積分補償操作由一階低通濾波器實現(xiàn)且該一階低通濾波器的傳遞函數(shù)為：

其中τ為一階低通濾波器的濾波時間常數(shù)。

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法中，所述一階低通濾波器的濾波時間常數(shù)τ滿足τ=1/wn，其中

在本發(fā)明所述的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法中，所述控制指令為速度指令，所述反饋信息為速度反饋，所述新的控制量為轉(zhuǎn)矩指令；或者所述控制指令為電流指令，所述反饋信息為電流反饋，所述新的控制量為電壓指令。

本發(fā)明的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)及方法，通過引入積分補償環(huán)節(jié)，可有效抑制采用PI調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制的反饋超調(diào)。本發(fā)明通過積分補償環(huán)節(jié)的引入，可有效地提高采用PI調(diào)節(jié)器的速度和電流閉環(huán)控制性能。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有PI調(diào)節(jié)器的速度指令及速度反饋的示意圖。

圖3是本發(fā)明的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)第一實施例的示意圖。

圖4是圖3中的PI調(diào)節(jié)器的速度指令及速度反饋的示意圖。

圖5是本發(fā)明的PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)系統(tǒng)第二實施例的示意圖。

圖6是圖5中的PI調(diào)節(jié)器的速度指令及速度反饋的示意圖。

圖7是本發(fā)明PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)方法實施例的流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。