[發明專利]一種直流電機電流PI控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310321241.1
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103414418A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 張懿;魏海峰;馮友兵
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種直流電機電流控制系統，尤其涉及一種直流電機電流PI控制系統及控制方法，屬于直流電機控制領域。

背景技術

直流電機電流控制必須采用閉環控制才能獲得優良的電流控制性能。直流電機電流閉環控制系統包括控制器和被控對象。直流電機電流控制系統如何根據不同的被控對象，PI（比例積分）控制器參數有的放矢調整，則是現有技術有待解決的問題。目前，公知的現有技術中，PI控制器其比例控制參數和積分控制參數都是直接采用試湊法或經驗法進行調整，而不是根據被控對象參數進行調整，控制器參數的調整比較盲目，直流電機電流控制系統的調試費時費力，電流控制性能難以滿足要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決在直流電機電流閉環控制采用PI控制器時，PI控制器參數根據被控對象參數進行調整的問題，而提出一種直流電機電流PI控制系統及控制方法。

為了達到上述目的，本發明解決技術問題所采取的技術方案是：

一種直流電機電流PI控制系統，包括控制器，功率驅動單元，直流電機，電流檢測傳感器，其中控制器由比較器、比例器、積分器和加法器組成；所述比較器接收電流指令信號，比較器的輸出端接比例器和積分器的輸入端，比例器和積分器的輸出端接加法器的輸入端，加法器的輸出端接功率驅動單元的輸入端，功率驅動單元的輸出端接直流電機的輸入端，直流電機一路輸出電流輸出信號，另一路輸出信號到電流檢測傳感器的輸入端，電流檢測傳感器的輸出端接比較器的輸入端。

本發明所述直流電機電流PI控制系統的控制方法，包括下列步驟：

（1）識別直流電機的等效電氣慣量參數B，其方法步驟是：

a.將幅值為M的直流電壓輸入到功率驅動單元，激勵直流電機產生電流，由電流檢測傳感器測量直流電機的電流輸出信號，并記錄直流電壓和電流輸出信號隨時間變化的過程；其中直流電壓幅值M與直流電機的額定電壓Ue相等；

b.建立電流輸出信號與時間關系的坐標系，讀出電流輸出信號曲線的穩態幅值C，將直流電壓幅值M除以電流輸出信號曲線的穩態幅值C，得到直流電機等效電氣阻抗參數R；

c.測量在電流輸出信號曲線的穩態幅值C的0.632倍處的時間軸上坐標值T；

d.將直流電機的等效電氣阻抗參數R乘以時間值T，得到直流電機等效電氣慣量參數B；

（2）調整控制器的比例控制參數Kp和積分控制參數Ki，其方法步驟是：

A）確定直流電機的額定電壓Ue；

B）確定直流電機的額定電流Ie；

C）調整控制器的比例控制參數Kp=Ue/Ie；

D）調整控制器的積分控制參數Ki=Kp/B；其中積分控制參數Ki初值為0。

本發明的優點和有益效果主要是：

本發明的一種直流電機電流PI控制系統及方法，其系統在調試時，由于PI控制器的參數是根據直流電機參數進行調整的，所以PI控制器參數可以做到有的放矢進行調整，做到心中有數，遏制了PI控制器參數調整的盲目性，節省了時間和精力，并能獲得良好的電流控制效果。

附圖說明

圖1為本發明的直流電機電流PI控制系統結構方框圖；

圖2為本發明的直流電機電流PI控制方法流程圖；

圖3為本發明電流輸出信號坐標圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的一種直流電機電流PI控制系統及控制方法作進一步的詳細說明。

如圖1所示為本發明的一種直流電機電流PI控制系統，包括控制器110，功率驅動單元120，直流電機130和電流檢測傳感器140，其中，控制器110由比較器111、比例器112、積分器113和加法器114組成；比較器111的輸出端接比較器112和積分器113的輸入端，比例器112和積分器113的輸出端接加法器114的輸入端，加法器114的輸出端接功率驅動單元120的輸入端，功率驅動單元120的輸出端接直流電機130的輸入端，直流電機130的輸出端一路輸出電流輸出信號，另一路輸出信號到電流檢測傳感器140的輸入端，電流檢測傳感器140的輸出端接比較器111的輸入端。

結合圖1、圖2和圖3敘述本發明的直流電機電流PI控制系統的控制方法，包括如下步驟：

（1）識別直流電機的等效電氣慣量參數B，其方法步驟是：