[发明专利]永磁同步电机高性能控制器的PI参数整定方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机高性能控制器的PI参数整定方法，属于电机控制技术领域。该方法包括采样电机绕组电流；建立电机驱动系统的数学模型；绘制PI参数稳定域；根据频域性能指标相位裕度和幅值裕度分析稳定性，绘制期望裕度域；根据时域性能指标超调量和调节时间分析动态性，绘制以PI参数和性能指标的三维图；完成PI参数多目标寻优，整定结果作为控制器中PI调节器系数。本发明提供的方法具有显著优点，主要体现在1、兼顾了时域和频域多个指标，保证系统具有较高的鲁棒性和良好的动态性能；2、通过可视化分析直接揭示系统的性能指标和参数的变化关系，指明了PI参数的调试方向；3实现了模块化和程序化，可移植性强。

主权项

一种永磁同步电机高性能控制器的PI参数整定方法，以图解的方式实现系统稳定性和动态性指标的分析和PI参数多目标优化，所述的PI参数包括PI调节器比例项系数Kp和PI调节器积分项系数Ki，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采样得到离散的三相绕组电流信号，其主频谱幅值衰减为连续信号的Ts为采样周期，三相绕组电流信号经过坐标变换得到两相旋转电流id和iq，id为d轴电流，iq为q轴电流；步骤2，建立电机驱动系统数学模型，如下式所示：φ(s)=(1-e-sTs)e-sTsKps+(1-e-sTs)e-sTsKiLTss3+RTss2+(1-e-sTs)e-sTsKps+(1-e-sTs)e-sTsKi]]>其中，φ(s)为系统闭环传递函数，L为电机电感，R为电机电阻，Kp为PI调节器比例项系数，Ki为PI调节器积分项系数，为采用滞后一拍控制引入的延时，为PWM输出过程等效为零阶保持器的延时，s为拉普拉斯算子；步骤3，以Kp为横轴，Ki为纵轴，建立PI参数平面坐标系，绘制PI参数稳定域，得到Kp和Ki的稳定区间；步骤4，根据频域性能指标相位裕度和幅值裕度A分析系统稳定性，在PI参数平面坐标系中，绘制满足及A>Aexp的期望裕度域，其中为工程中要求的相位裕度下限，Aexp为工程中要求的幅值裕度下限；步骤5，根据时域性能指标超调量δ和调节时间ts分析系统动态性，在步骤4所得的期望裕度域内，以Kp和Ki为自变量，分别作出以δ和ts为目标函数的三维图；步骤6，在步骤5所得的三维图中进行PI参数寻优，即分析动态性能指标与PI参数的变化关系，以减小δ和ts为目标，整定出最优的PI参数值，作为电机控制器中PI调节器的系数。