[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)PI控制方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310172794.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN103296940A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王議鋒;王成山;車延博;張軼強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樂金電子研發(fā)中心（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/00
• 分類號(hào): H02P6/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器的自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體的講是一種基于在線參數(shù)辨識(shí)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器的自適應(yīng)PI控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的變換器的設(shè)計(jì)中，一般不帶有負(fù)載參數(shù)辨識(shí)的功能。傳統(tǒng)的PI控制參數(shù)設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)模型、專家經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定各項(xiàng)控制參數(shù)。

PI參數(shù)控制，是一個(gè)經(jīng)典的控制律，被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。PI控制器可以用模擬電路來實(shí)現(xiàn)，也可以用數(shù)字算法來實(shí)現(xiàn)。比例控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)偏差的快速響應(yīng)，積分控制可以消除靜差。將比例與積分控制結(jié)合起來可以在消除靜差的同時(shí)加快對(duì)偏差的響應(yīng)。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，往往根據(jù)被控系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用模型參考，經(jīng)驗(yàn)借鑒，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法，得到固定的（或者分步可調(diào)的）PI控制參數(shù)。

以往PI控制技術(shù)，是固定參數(shù)應(yīng)用于整個(gè)（或某一段）控制過程。但是，在工作狀態(tài)中被控對(duì)象的模型往往是不斷變化的，采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，不能實(shí)時(shí)、連續(xù)地修正控制參數(shù)，難以使系統(tǒng)在各個(gè)工作狀態(tài)中都取得較好的控制效果，尤其是被控對(duì)象具有較快速變化過程時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的控制參數(shù)不能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的不足，提供一種自適應(yīng)PI控制方法及系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種自適應(yīng)PI控制方法，包括：步驟1），對(duì)變換器的電壓和電流進(jìn)行采樣計(jì)算，生成對(duì)應(yīng)的電壓變化率和電流變化率；步驟2），當(dāng)所述電壓變化率小于電壓變化率設(shè)定值及所述電流變化率小于電流變化率設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行等效電阻參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算生成等效電阻值；步驟3），當(dāng)所述電壓變化率大于電壓變化率設(shè)定值及所述電流變化率大于電流變化率設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行等效電感參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算生成等效電感值；步驟4），根據(jù)電流設(shè)定值以及所述等效電感值、等效電阻值，生成PI控制器的比例系數(shù)與積分系數(shù)；步驟5），當(dāng)所述變換器的電流采樣值與所述電流設(shè)定值的誤差在誤差設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)PI控制階段，否則返回步驟2）--步驟4），重新進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)和生成所述PI控制器的比例系數(shù)與積分系數(shù)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種自適應(yīng)PI控制系統(tǒng)，包括：采樣及變化率生成單元，用于對(duì)變換器的電壓和電流進(jìn)行采樣計(jì)算，生成對(duì)應(yīng)的電壓變化率和電流變化率；等效電阻參數(shù)辨識(shí)單元，用于當(dāng)所述電壓變化率小于電壓變化率設(shè)定值及所述電流變化率小于電流變化率設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行等效電阻參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算生成等效電阻值；等效電感參數(shù)辨識(shí)單元，用于當(dāng)所述電壓變化率大于電壓變化率設(shè)定值及所述電流變化率大于電流變化率設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行等效電感參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算生成等效電感值；控制系數(shù)生成單元，用于根據(jù)電流設(shè)定值以及所述等效電感值、等效電阻值，生成PI控制器的比例系數(shù)與積分系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例的基于在線參數(shù)辨識(shí)的自適應(yīng)PI控制方法與系統(tǒng)，可以使得轉(zhuǎn)子勵(lì)磁控制器具有很好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性，可針對(duì)不同的負(fù)載特性及勵(lì)磁電流設(shè)定做出快速、平滑的響應(yīng)。并且可以克服由于溫度變化引起的轉(zhuǎn)子等效參數(shù)變化帶來的PI控制參數(shù)失效問題，對(duì)轉(zhuǎn)子等效電感、電阻的變化具有極強(qiáng)的魯棒性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)PI控制方法的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的在軟啟動(dòng)階段、快速響應(yīng)階段以及穩(wěn)態(tài)階段的電壓和電流曲線示意圖；

圖3為進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算生成等效電感值與等效電阻值的方法流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)PI控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4所示實(shí)施例中的等效電感參數(shù)辨識(shí)單元103的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖4所示實(shí)施例中的控制系數(shù)生成單元104的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例中的電動(dòng)汽車用電勵(lì)磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁PI控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例中的電動(dòng)汽車用電勵(lì)磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。