[發明專利]一種控制電機的硬件自適應PID控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 201710056521.2
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106712652B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 謝志斌;吳博;鐘裕捷;李仕熾;李仕勝
• 申請（專利權）人: 北京鴻智電通科技有限公司
• 主分類號: H02P29/00
• 分類號: H02P29/00
• 代理公司: 北京慧智興達知識產權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍

1.一種控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，該PID控制器包括：

第一加法器，用于將目標值與實測值作差得到誤差；

PID系數調整步長確定電路，用于根據第一加法器輸出的誤差和上一周期的積分系數、比例系數和微分系數的調整步長分別確定本周期積分系數、比例系數和微分系數的調整步長；

第一加法器組，用于將PID系數調整步長確定電路確定的本周期積分系數、比例系數和微分系數的調整步長分別與上一周期的積分系數、比例系數和微分系數相加，得到本周期的積分系數、比例系數和微分系數；

乘法器組，用于將加法器組得到的積分系數、比例系數和微分系數分別與誤差、誤差、以及誤差的微分相乘，得到三個乘積；

第二加法器組，用于將乘法器組輸出的積分系數與誤差的乘積經過積分運算后，與比例系數與誤差的乘積和微分系數與誤差的微分的乘積相加，得到PID控制值。

2.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，PID控制器所包括的所有加法器中任意多個加法器由一個加法器分時復用實現。

3.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于PID控制器所包括的所有乘法器中任意多個乘法器由一個乘法器分時復用實現。

4.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，PID系數調整步長分為四個級別：高、中、低、以及0。

5.如權利要求1或4所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，誤差從高到低分為正數上的8個窗口和負數上的8個窗口。

6.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，調整步長的確定滿足以下原則：根據本周期的誤差值處于高值、中值、低值還是0窗口，本周期的PID系數調整步長確定為相應級別，同時，本周期的PID系數調整步長相對于上一周期的調整步長逐級改變。

7.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，輸出的PID控制值直接控制脈沖寬度調制PWM的寬度，如果出現PID控制值的數據位寬大于PWM可調整位寬的情況，則取PID控制值的低位數據，并且PID控制值大于脈沖寬度調制PWM可調整位寬時關閉電機，并上報錯誤。

8.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，PID各系數的初值由微控制單元配置給出。

9.如權利要求1所述的控制電機的硬件自適應PID控制器，其特征在于，輸出的PID控制值基于不同電機的特性軟件映射到不同的脈沖寬度調制PWM控制參數。

10.一種硬件自適應PID控制器的控制方法，該方法包括如下步驟：

將目標值與實測值相減得到誤差值；

根據誤差大小和上一周期積分系數、比例系數和微分系數的調整步長確定本周期積分系數、比例系數和微分系數的調整步長；

將所確定的積分系數、比例系數和微分系數的調整步長分別與上一周期的積分系數、比例系數和微分系數相加得到本周期的積分系數、比例系數和微分系數；

將得到的本周期的積分系數、比例系數和微分系數分別與誤差、誤差和誤差的微分相乘；

將積分系數和誤差的乘積經過積分運算后，與比例系數和誤差的乘積以及微分系數和誤差的微分的乘積相加求和，得到PID控制器的控制值。