[发明专利]一种自适应PI控制方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及转子励磁变换器的自动控制领域，具体的讲是一种基于在线参数辨识的转子励磁变换器的自适应PI控制方法与系统。

背景技术

在现有的变换器的设计中，一般不带有负载参数辨识的功能。传统的PI控制参数设计是根据系统模型、专家经验来设定各项控制参数。

PI参数控制，是一个经典的控制律，被广泛应用于各种控制系统中。PI控制器可以用模拟电路来实现，也可以用数字算法来实现。比例控制可以实现对偏差的快速响应，积分控制可以消除静差。将比例与积分控制结合起来可以在消除静差的同时加快对偏差的响应。控制系统的设计者，往往根据被控系统的特点，采用模型参考，经验借鉴，实验验证等方法，得到固定的（或者分步可调的）PI控制参数。

以往PI控制技术，是固定参数应用于整个（或某一段）控制过程。但是，在工作状态中被控对象的模型往往是不断变化的，采用传统的PI调节器，不能实时、连续地修正控制参数，难以使系统在各个工作状态中都取得较好的控制效果，尤其是被控对象具有较快速变化过程时。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的控制参数不能实时调节的不足，提供一种自适应PI控制方法及系统。

为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种自适应PI控制方法，包括：步骤1），对变换器的电压和电流进行采样计算，生成对应的电压变化率和电流变化率；步骤2），当所述电压变化率小于电压变化率设定值及所述电流变化率小于电流变化率设定值时，进行等效电阻参数辨识，计算生成等效电阻值；步骤3），当所述电压变化率大于电压变化率设定值及所述电流变化率大于电流变化率设定值时，进行等效电感参数辨识，计算生成等效电感值；步骤4），根据电流设定值以及所述等效电感值、等效电阻值，生成PI控制器的比例系数与积分系数；步骤5），当所述变换器的电流采样值与所述电流设定值的误差在误差设定范围内时，进入稳态PI控制阶段，否则返回步骤2）--步骤4），重新进行参数辨识和生成所述PI控制器的比例系数与积分系数。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种自适应PI控制系统，包括：采样及变化率生成单元，用于对变换器的电压和电流进行采样计算，生成对应的电压变化率和电流变化率；等效电阻参数辨识单元，用于当所述电压变化率小于电压变化率设定值及所述电流变化率小于电流变化率设定值时，进行等效电阻参数辨识，计算生成等效电阻值；等效电感参数辨识单元，用于当所述电压变化率大于电压变化率设定值及所述电流变化率大于电流变化率设定值时，进行等效电感参数辨识，计算生成等效电感值；控制系数生成单元，用于根据电流设定值以及所述等效电感值、等效电阻值，生成PI控制器的比例系数与积分系数。

本发明实施例的基于在线参数辨识的自适应PI控制方法与系统，可以使得转子励磁控制器具有很好的动态和稳态特性，可针对不同的负载特性及励磁电流设定做出快速、平滑的响应。并且可以克服由于温度变化引起的转子等效参数变化带来的PI控制参数失效问题，对转子等效电感、电阻的变化具有极强的鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的自适应PI控制方法的方法流程图；

图2为本发明实施例的在软启动阶段、快速响应阶段以及稳态阶段的电压和电流曲线示意图；

图3为进行参数辨识，计算生成等效电感值与等效电阻值的方法流程图；

图4为本发明实施例的自适应PI控制系统的结构示意图；

图5为图4所示实施例中的等效电感参数辨识单元103的结构示意图；

图6为图4所示实施例中的控制系数生成单元104的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中的电动汽车用电励磁电机的转子励磁PI控制器的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中的电动汽车用电励磁电机的转子励磁变换器的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。