[发明专利]速度环控制参数的整定方法及电机控制单元

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电机控制技术领域，特别涉及速度环控制参数的整定方法及电机控制单元。

背景技术

比例积分微分(Proportion Integration Differentiation，PID)控制器从问世至今已历经了半个多世纪，如今PID控制器已经在各个控制领域中得到了广泛的应用。PID控制中一个至关重要的问题是控制器的参数整定问题，即三参数(比例系数、积分时间、微分时间)的整定，整定的好环不但会影响到控制质量，而且还会影响到控制器的鲁棒性。

在伺服系统中，系统参数变化(如负载转矩或转动惯量的变化)可能会严重影响系统的控制效果，导致系统动态响应性能恶化甚至产生振荡。为了保证在伺服系统参数发生变化后，伺服系统仍具有良好的动静态性能，需对控制器参数进行自整定。

伺服系统都具备位置控制功能和速度控制功能，分别对应伺服的位置环和速度环，因此，这两个环路的控制参数也就直接决定了伺服的位置和速度控制性能。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术公开了伺服系统速度PI控制器中速度环PI控制器的参数可简化为以下公式(A)，从而可通过简化的公式(A)对速度环控制参数进行整定：

其中，K_is表示积分系数，K_ps表示比例系数，J为转动惯量，K_T为转矩常数，ω_sc为速度环开环截止频率，系数u决定相角裕度u定义如下：

其中，ω_c为电流环带宽，为相角裕度，K_is为积分系数，ω_sc为速度环开环截止频率。

其中，为相角裕度，ω_sc为速度环开环截止频率，K_is为积分系数。

然而，现有技术一般都是用刚性系数来定义一组速度环开环截止频率，比如刚性系数从0变化到31，相当于刚性系数是在32个档位变化，同时，速度环开环截止频率也在例如1Hz至5000Hz的范围内分32个档位变化。由公式(A)可知，速度环还依赖惯量与期望带宽，而惯量辨识的准确性并不能完全得到保证。例如，在负载惯量很小时，惯量辨识结果受齿槽转矩的影响较大，可能辨识不出准确的总惯量。而惯量不准确时，或者数学模型不够精确时，采用前述的固定的几组开环截止频率，可能都无法得到最优的速度环PI参数以适应所有的负载情况，使得速度环的稳定性和快速性都达到最优。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种速度环控制参数的整定方法及电机控制单元，通过遍历更为精细的速度环开环截止频率以及系数u即可得到更为准确的速度环控制参数，从而可以在不依赖准确的惯量以及精确的数学模型的情况下使得整定后的控制器可以更好地适应各种负载情况，且速度环的稳定性以及快速性更佳。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种速度环控制参数的整定方法，所述整定方法用于确定速度环开环截止频率ω_sc以及系数u的目标值；依次得到L组整定参数；其中，所述L为大于预设数值的整数；每组整定参数包括一个速度环开环截止频率ω_sc值以及一个系数u；分别得到所述L组整定参数所对应的速度误差；得到所述L组整定参数所对应的速度误差的最小值；将所述速度误差的最小值所对应的速度环开环截止频率ω_sc以及系数u的值作为所述速度环开环截止频率ω_sc以及系数u的目标值。

本发明的实施方式还提供了一种电机控制单元，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前所述的速度环控制参数的整定方法。