[發(fā)明專利]直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310317563.9
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103427747A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張懿;魏海峰;馮友兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流電機電流系統(tǒng)和控制方法，尤其涉及一種直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

直流電機電流控制必須采用閉環(huán)控制才能獲得優(yōu)良的電流控制性能。只有對被控對象進(jìn)行定性認(rèn)識才能決定設(shè)計什么樣的控制器，只有對被控對象參數(shù)進(jìn)行定量識別才能對控制器參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)中的控制器，如應(yīng)用廣泛的PI（比例積分）控制器，并不是首先確定被控對象參數(shù)，而是直接采用試湊法或經(jīng)驗法調(diào)整控制器比例控制參數(shù)和積分控制參數(shù)。因此，控制器參數(shù)的調(diào)整比較盲目，直流電機電流控制系統(tǒng)的調(diào)試費時費力，電流控制性能難以滿足要求，有些甚至根本無法對電流進(jìn)行控制。因此，直流電機電流控制時，如何調(diào)節(jié)PI控制器參數(shù)，則是現(xiàn)有技術(shù)中有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括控制器，功率驅(qū)動單元，直流電機，電流檢測傳感器，其中控制器由比較器、比例器、積分器組成；所述比較器的輸出端分別與比例器的輸入端、積分器的輸入端連接，比例器的輸出端、積分器的輸出端與功率驅(qū)動單元的輸入端連接，功率驅(qū)動單元的輸出端與直流電機的輸入端連接，直流電機的輸出端與電流檢測傳感器的輸入端連接，電流檢測傳感器的輸出端與比較器的輸入端連接。

本發(fā)明的直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括下列步驟：

（1）采用電流檢測傳感器檢測直流電機，得到實際電流信號；

（2）采用比較器接收步驟（1）所述實際電流信號和給定的電流指令信號，輸出誤差信號；

（3）采用比例器接收步驟（2）所述誤差信號，調(diào)節(jié)比例器的控制參數(shù)Kp=Ue/Ie，其中Ue為直流電機的額定電壓，Ie為直流電機的額定電流，輸出比例控制信號；

（4）采用積分器接收步驟（2）所述誤差信號，調(diào)節(jié)積分器的控制參數(shù)Ki=Kp/B，其中B為直流電機的等效電氣慣量參數(shù)，輸出積分控制信號，積分控制信號初值為0；

（5）采用功率驅(qū)動單元接收步驟（3）所述比例控制信號、步驟（4）積分控制信號，輸出激勵電壓；

（6）采用直流電機接收步驟（5）所述激勵電壓，產(chǎn)生電流。

其中識別所述直流電機的等效電氣慣量參數(shù)B的方法，包括如下步驟：

a.將幅值為M的直流電壓輸入到功率驅(qū)動單元，激勵直流電機產(chǎn)生電流，由電流檢測傳感器測量直流電機電流輸出信號，并記錄直流電壓和電流輸出信號隨時間變化的過程；

b.將直流電壓幅值M除以電流輸出信號穩(wěn)態(tài)幅值C，得到直流電機的等效電氣阻抗參數(shù)R；

c.測量在電流輸出信號穩(wěn)態(tài)幅值C的0.632倍處的時間軸上坐標(biāo)值T；

d.將時間值T和等效電氣阻抗參數(shù)R相乘，得到直流電機等效電氣慣量參數(shù)B。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果主要是：

本發(fā)明能在直流電機電流控制設(shè)計和調(diào)試時不僅可以節(jié)省精力和時間，而且可獲得良好的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成框圖；

圖2：本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法流程圖；

圖3：本發(fā)明輸出直流電壓信號圖；

圖4：本發(fā)明輸出電流信號圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的一種直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括控制器1，功率驅(qū)動單元2，直流電機3，電流檢測傳感器4，其中控制器1由比較器111、比例器112、積分器113組成；比較器111的輸出端分別與比例器112的輸入端、積分器113的輸入端連接，比例器112的輸出端、積分器113的輸出端與功率驅(qū)動單元2的輸入端連接，功率驅(qū)動單元2的輸出端與直流電機3的輸入端連接，直流電機3的輸出端與電流檢測傳感器4的輸入端連接，電流檢測傳感器4的輸出端與比較器111的輸入端連接。

結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4敘述本發(fā)明的直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括下列步驟：

（1）采用電流檢測傳感器4檢測直流電機3，得到實際電流信號；

（2）采用比較器111接收步驟（1）所述實際電流信號和給定的電流指令信號，輸出誤差信號；